FREEDEE BLOG

A Közép-Kelet gazdaságilag fejlett országaiban, elsősorban az Egyesült Arab Emírségekben nagyon gyorsan fejlődnek az infokommunikációs technológiák, és a 3D nyomtatásnak közülük is kitüntetett szerepet szánnak. A média eddig főként a térségben élharcos Dubaiban történő változásokról számolt be, de az additív gyártás az Emírségek más részein is fontos tényező.

Dubai után Abu Dhabi a 3DP-fejlesztések, befektetések legfontosabb közép-keleti helyszíne.

Múlt héten jelentették be, hogy az Emírségek nemzeti termékek létrehozását támogató egyesített szervezete, a Sinaha Platform nemzetközi vállalatokkal kötött együttműködési szerződést. A közös munka célja, hogy Abu Dhabiban 3D nyomtatókat és oktatási robotokat előállító gyárat építenek.

Az elképzelések tükrözik az Emírségek Ipar és Fejlett Technológiák Nemzeti Stratégiájában megfogalmazott terveket, az ipari szektor fejlesztését, a helyi termékek fogyasztók körében történő népszerűsítését, az ellátási lánc további erősítését.

Salem bin Kardous Al-Amiri, a Sinaha vezérigazgatója elmondta, hogy az építkezés összhangban van a platform stratégiai elképzeléseivel. A Sinaha a negyedik ipari forradalom helyi alkalmazásaira, csúcstechnológiákra és a befektetők magukhoz vonzására összpontosít. Mindezzel Abu Dhabi hatékony regionális csomópont státuszát igyekeznek továbberősíteni. (Dubai is hasonló, csak még fejlettebb csomópont szerepet tölt be a régióban.)

Az additív gyártás és az oktatási robotika, mint iparágak ezeknek az elképzeléseknek a legfontosabb pillérei közé tartoznak – hangsúlyozza a vezérigazgató, majd hozzáfűzte, hogy Abu Dhabi és az Egyesült Arab Emírségek egyaránt mindent megadnak az ipari projektek sikeréhez, vállalkozók számára pedig ideális feltételeket biztosítanak üzleti tevékenységük felvirágoztatásához.

A 3D nyomtatás és az oktatási robotika az ipari és a kereskedelmi szektort egyaránt ki fogja szolgálni – jelentette ki Al-Amiri.

Multifunkcionális printereket terveznek gyártani, amelyekkel a helyi, a regionális és a nemzetközi piacot is megcélozzák. A gépeket a tudományos felfedezések és a gazdasági növekedés fontos eszközeinek tekintik.

Brit és olasz kutatók bemutatták, hogyan kivitelezhető a 3D bionyomtatás hidrogélben növekvő „mini szervekben”, amellyel jobban megérthetjük a rák különféle szöveteken keresztüli elterjedését. Az új technikával szabályozható a szervek alakja, irányítható a tevékenységük, a szövetek pedig változatos formákká növeszthetők.

A UCL (University College of London) szerint így szervekről és betegségekről készíthetnek élethű modelleket, sejteket és szöveteket az eddiginél pontosabban tanulmányozhatnak.

A szervek mikroméretű változatával végzett kutatások, az organoid-tudomány ígéretes terület, viszont ne feledkezzünk meg arról a tényről sem, hogy ezek a szövetek szinte mindig kontrollálatlanul növekednek, így pedig nem képesek visszaadni a természetes szervek komplexitását. Egy szerv formája és szerkezete ugyanolyan fontos, mint a sejtfelépítése.

Az UCL és a Padovai Egyetem kutatása volt az első eset, amikor bemutatták, tudósok hogyan képesek létrehozni meglévő gélben szilárd szerkezeteket, hogy bizonyos mintázatok valós időben megszilárduljanak. Az organoidok növekedését speciális mikroszkóp által kibocsátott fénnyel – 3D bionyomtatással – úgy irányították, hogy egyedi szerkezetté álljanak össze.

A rák különféle keménységű és sűrűségű szöveteken keresztüli útjának tanulmányozásához, a ráksejtek körül megkeményített gélketreceket dolgoztak ki, majd a mozgásukat, a mozgások a környezet sűrűségétől függő változásait figyelték. Ez egy nagyon fontos folyamat a rák terjedésének megértéséhez.

A kutatók bizakodnak, hogy a betegség pontosabb modellezéséhez felhasználják majd az ő munkájukat is, és az eredmények jobbak lesznek, illetve szignifikáns mértékben csökken az állatokkal végzett kísérletek száma.

Hamarosan a nem megfelelően növekvő szervek funkcióváltozásait vizsgálják, és technikájukkal előbb-utóbb elvileg biológiailag pontos, gyógyító „tapaszokat” is a szervezetbe juttathatnak.

Az ultraprecíz optika és a mikroelektronika kombinációjával újgenerációs technológiák jelenhetnek meg az egészségügyben, a navigációban, a távérzékelésben és mást területeken. Optikai csúcsminőségű üvegek hagyományos gyártómódszerei viszont nagyon magas hőmérsékleten végzett szinterezéssel járnak együtt, amely az anyagok károsodását okozhatja.

Az Irvine-i Kaliforniai Egyetem (UCI) kutatóinak új munkája lehet a megoldás. (A fejlesztésben a Karlsruhei Technológiai Intézet is részt vett.)

Optikai minőségű üvegek alacsonyabb – de azért annyira nem alacsony – hőmérsékleten történő nyomtatásához dolgoztak ki eredményes eljárást, megnyitva a kaput a nagy felbontású, látható fényes, nanorészecskés mikroelektronikus rendszerek, az „on-chip” gyártás felé. Szinte minden 650 Celsius-fokot tűrő chip esetében lehetségessé válik kiváló minőségű, tiszta üvegből álló mikro- és nanoszerkezetek nyomtatása közvetlenül a chipen.

Két fotonos polimerizáló 3D nyomtatással dolgoztak. A módszert korábban főként műanyagalapú szerkezetek létrehozására használták, nyomtatóbarát polimeres gyantákkal. Az optikai anyagokkal, például szilíciumdioxid üvegekkel való nyomtatáshoz a nanorészecskéket 1100 Celsius-foknál magasabb hőmérsékleten kellett szinterezni. Ez a hőmérséklet elég meleg az anyagok cseppfolyósodás nélküli összeragadásához, viszont túl meleg ahhoz, hogy félvezető chipekre rakódjanak le.

A kutatók folyékony gyantát használtak üvegklasztereket tartalmazó, csak néhány atomból álló POSS (poliéderes oligomer szilszeszkvioxán) molekulák körül. A gördülékeny nyomtatás érdekében, a POSS-t más organikus molekulákkal keverték össze. Az így keletkezett térhálósított – „üveg előtti” – polimer nanoszerkezetet 650 Celsius-fokra melegítették fel, és a szerves komponensek leválasztásával, üveg nanoszerkezeteket kaptak.

A valaha elért legnagyobb felbontású, 97 nanométeres üveg vegyileg teljesen tiszta, minősége optikai szint.

A technika továbbfinomítható, hogy szilíciumdioxid mellett más anyagokat is lehessen használni.

A Siemens Energy elkészítette az AM Pilótafülke első generációját, egy, a fémnyomtatási folyamatokról automatizált és megbízható minőségbiztosítást szolgáltató platformot. Partnerük, a norvég székhelyű, vezető kockázatkezelő és minőségbiztosító DNV velük párhuzamosan fejlesztette a digitális megoldások folyamatos minőségbiztosítását végző Független Minőség-monitoring (IQM) fogyasztói portált.

A kettőt összekombinálva, a DNV kereskedelmi megoldást kínál az additív gyártóiparnak, garantálva, hogy a nyomtatott darabok összehasonlíthatók a „jóváhagyott mesternyomattal.” A két platform együttműködésével automatikusan, távolból is lehetséges a folyamathitelesítés.

Az AM (additive manufacturing) Pilótafülke szenzoros adatfolyamokat és porágyas képeket gyűjt PBF 3D nyomtatók gyártófolyamatairól. Minden egyes nyomatról digitális összefoglalót generál, kiemelve a problémás részeket. A „gyártás nulla hibával” koncepciót érvényesíteni szándékozó EU-s InterQ projekt részeként létrehozott IQM az adatminőséget frissen fejlesztett algoritmusokkal figyeli. A nyomtatási folyamat minősége vizualizálható, így a felhasználó megnyugodhat, hogy a munkamenet megfelel a szabványoknak.

A fejlesztők elmondták, hogy az additív gyártás sikeres iparosodása az eredményes digitális átalakulástól függ, és a két megoldás összekombinálása fontos lépés a szakterület számára. A DNV ezzel a globális energiaszektor elsőszámú választása akar lenni a digitális kockázatkezelésben.

Kiemelték a pontosan végzett 3D nyomtatás előnyeit: kevesebb az anyagveszteség, faraghatók a költségek, komplex és személyre szabott printek készíthetők.

A Siemens Energy gázturbina-alkatrészek tervezésében és nyomtatásában világelső. Printelt komponensei hozzájárulnak erőművek hatékonyabb működéséhez, károsanyag-kibocsátásuk jelentős csökkentéséhez. A technológia komoly segítség a turbinák megváltoztatásához, hogy „zöld” üzemanyagokat tudjanak használni, mint például a hidrogén.

A természet a kezdetektől az infokommunikációs technológiák, köztük a 3D nyomtatás egyik ihletforrása. A közösségi állatok, például madárrajok, a hangyák vagy a termeszek viselkedése alapján több robot- és mesterségesintelligencia-rendszert mintáztak már, például a rajintelligencia-modellek is ezektől az élőlényektől ellesett mechanizmusokon alapulnak.

A svéd Lund Egyetem és az angol Nottingham Trent Egyetem kutatói szerint a termeszekre vonatkozó ismereteink segítségével a jelenlegieknél energiahatékonyabb épületek nyomtathatók. Következtetésüket egy namíbiai őshonos termeszfaj viselkedését tanulmányozva vonták le.

A termeszdombokat vizsgálva állapították meg, hogy az állatok túlzott energiafelhasználás nélkül képesek kényelmes beltéri környezetet kiépíteni. Három és öt milliméter közötti rácsszerű alagutak bonyolult hálózatát létrehozva, „kifogják” és szellőzésre, a belső tér hőmérsékletének szabályozására használják a szelet, azaz „klímás otthonokat” alakítanak ki.

A kutatók arra is rájöttek, hogy a szél a felesleges plusznedvességet és légúti gázokat is elviszi. Tanulmányukban leírják, hogy a termeszdombok egymással összefüggő alagútjainak bonyolult hálózata hogyan használható az építészetben a levegő, a hő és a nedvesség áramlásának újfajta alkalmazására.

A legmodernebb technológiák kellenek hozzá, a poralapú 3D nyomtatás az egyik, amellyel létrehozhatók ennyire komplex alakzatok. A természetes szellőzőmechanizmusok alkalmazása forradalmasíthatja az építőipart, kényelmesebb, energiahatékonyabb otthonok alakíthatók ki vele, ráadásul a klímarendszerek túlzott nyári használatával megnőtt széndioxid-kibocsátás is csökkenthető. A 3D nyomtatás intelligens rendszerekbe integrálásával, a szerkezetek tovább optimalizálhatók, és az új épületek energia-kibocsátása tovább csökkenthető.

A 3D nyomtatás nagy építőipari áttörése csak akkor lesz lehetséges, ha ugyanolyan komplex szerkezeteket tudunk majd tervezni, mint amilyeneket a természetben látunk. A természetszerű építkezés kezdeténél tartunk, most lehetséges először igazi élő és lélegző épületek tervezése – állítják a kutatók.

A világhírű Massachusetts Institute of Technology (MIT) Anyagkutatási Laboratóriumában az Inconel 718 szuperötvözet kerámiás nanohuzalokkal való megerősítésére tettek kísérletet, és a kísérlet eredményesnek bizonyult. Az anyagot fémnyomtatásra használják.

A fejlesztők elmondták, hogy folyamatosan nő a jobb és a még jobb anyagok, a meglévők tökéletesítése, extrém körülmények közötti használhatóságuk iránti igény. Módszerük sokat tehet hozzá az ilyen irányú törekvésekhez.

Az Inconel ausztentikus (gamma-vasas kristály) nikkel-krómalapú szuperötvözet-család. Ellenállnak az oxidációnak és a korróziónak, jól használhatók szélsőséges, komoly hőhatásoknak és nyomásnak kitett környezetekben. Hevítéskor a felületen a további támadásoktól védő vastag, stabil oxidréteget képződik.

Szilárdságát széles hőmérsékleti tartományban megőrzi, még olyankor is, amikor az alumínium és az acél kevésbé. Magas hőmérsékleten az ötvözettől függő eljárásokkal tartják fenn a szilárdságát. Egyik legismertebb típusa a 718, amely több ötvözet is lehet: Nicrofer 5219, Superimphy 718, Haynes 718, Pyromet 718 stb.

A szuperötvözetet olyan alkalmazásokban is használják, amikor a hőmérséklet akár 700 Celsius-fok is lehet. A kutatók kereskedelmi forgalomban beszerezhető Inconel 718 porokat kismennyiségű kerámiás nanohuzalokkal kevertek össze. Inconel-részecskék felületén képződött nenokerámiás homogén díszítés lett az eredmény. A nyomtatópor lézeres porágy-fúzióval printelhető.

A nyomatokról kiderült, hogy jelentős mértékben csökken a porozitásuk, kevésbé törnek, repednek, jóval erősebbek, mint a sima Inconel-18-akból készültek. A sugárzásnak és természetesen a hőnek is még jobban ellenállnak, képlékenyebbek, nyújthatóbbak, és bónuszként, a feljavított anyaghoz nem kell új gépet fejleszteni, mert használható meglévő 3D printerekkel.

A fejlesztők szerint munkájukkal az ötvözettervezés új távlatai nyílnak meg.

Egy hyderabadi vezető építőipari vállalat és egy szintén indiai épületnyomtató cég, a Simpliforge Creations közösen dolgoznak a világ első nyomtatott templomán. Dubaiban is terveznek printelt mecsetet, de az várhatóan csak egy évvel a hindu szentély(ek) után lesz kész.

Az épületnek a Telangána szövetségi állambeli Siddlepet környéki Charvitha-mező ad otthont. A helyválasztás szépen szemlélteti a technológia harmonikus integrációját a környezetbe, és a kivitelezők a fenntarthatóság követelményeinek eleget téve teszik ezt.

A három részből álló templom alapterülete valamivel több mint 350 négyzetméter, magassága kilenc méter. Három istenségnek kialakított szentélyekből tevődik össze. Az egyikben füge alakú finomságra (modak) emlékeztető forma, a másik négyzet, a harmadik lótusz-szerű, mindegyik egy-egy istenség előtti tisztelgés.

Az eddig elkészült szerkezeteket a Simpleforge saját fejlesztésű rendszerével nyomtatták ki, szintén saját szoftvert és helyi anyagot használtak hozzá. Elmondták, hogy mindent a helyszínen printelnek, a dómformájú szerkezetek, mint a modak és a lótusz kivitelezése komoly kihívást jelentett. Speciális tervezéstechnika, aprólékos elemzés és innovatív építési technika kellett a templomépítészet alapelveinek betartásához.

Az első munkafázissal végeztek, most a másodiknál tartanak. A szerkezetek szemléltetik, hogy a Simpleforge technikájával 51 és 32 fokos, kifelé és befelé hajló alakzatok az építészeti, esztétikai elvárásoknak megfelelően, helyszínen is nyomtathatók – hangsúlyozzák a kivitelezők.

A szerkezeti előírásokat, a templomtervezés elveit, a 3D nyomtatás követelményeit egyaránt kielégítik, miközben arról se feledkezzünk meg, hogy mindezt nem laboratóriumi, gyártóüzemi körülmények között, hanem „élesben”, a helyszínen teszik.

A Simpleforge számára a templom kezdet, a jövőben magaslatokon, sivatagokban, havas környékeken, komoly kihívásokkal járó környezetekben, nehezen megközelíthető terepeken is kívánnak nyomtatni. Természeti katasztrófa által sújtott területek és védelmi alkalmazások szintén szerepelnek opcióik között.

A lapos födémtetők használatát kiküszöbölő, zárt, kupolaszerű szerkezetek még távolabbra mutatnak. A Simplefirge elképzeléseiben Földön kívüli terepek is szerepelnek.

A dél-koreai Pohang Tudomány és Technológia Egyetem kutatói az algában és a látható fényben lévő lehetőségeket összekombinálva, a hústermesztést forradalmasítható, környezetbarát biotintát fejlesztettek. A tinta az algákban található természetes szénhidrátból, az alginátból származik, javítja a bionyomtatott sejtek működőképességét és felbontását. Komoly következményei lehetnek az élelmiszeriparban.

Lágy és pépes állaga miatt, az algát sokáig figyelembe sem vették, pedig komoly ökológiai potenciál rejlik benne: elnyeli a légköri széndioxidot, és kevés széndioxidot termel. Ezeket az adottságait felismerve, változatos területek szakemberei a környezet megóvása és a fenntarthatóság jegyében kezdtek el foglalkozni vele. A hústermesztés mellett mesterséges szervek tervezésében is fontos szerephez juthat.

A koreai kutatók a sejt élhetőségének és a biotinta felbontásának növelésére összpontosítottak. A hagyományos biotinták problémája a sejtek alacsony szintű életképessége és erősen korlátozott mobilitása komoly kihívást jelent, illetve ki is jelölte az utat, hogy más irányban kell kutatni.

A fenti problémák kezelésére, a kutatók algákból kivonatolt, „fototérhálósítható” algináttal készített mikrogélje, az új biotinta a hagyományossal összehasonlítva jelentősen, négyszeresére növeli a sejtburjánzást. Különleges tulajdonságokkal rendelkezik: külső erők hatására csökkentett nyúlósságot mutat, és így még deformálódás után is visszanyeri eredeti alakját.

E képessége miatt a nyomatok felbontása és laminálási kapacitása is masszívan nőtt. Mindez a szövettervezés, a regeneratív medicina és a hústenyésztés új távlatait villantja fel.

Az új biotinta nemcsak jobb minőség, hanem válasz a költség- és fenntarthatósági problémákra is. Az alginát és az ártalmatlan látható fény használata kifejezetten környezetbarát megoldás, ráadásul a tinta ételhulladékból szintén elkészíthető. Alternatívát jelent az állatokból származó olyan termékekkel szemben, mint a kollagén és a zselatin.

A nyomtatott hús-, hal- és tenger gyümölcsei iránti igény növekedésével, az algaalapú biotintával az élelmiszeriparban új hústextúrák és -szerkezetek alakíthatók ki.                

Az egyik vezető brit védelmi ipari vállalat, a London Defense R&D elkészítette a világ első nyomtatott antidrón rendszerét, az LD-80-at. Rendeltetése a dróntámadások elleni védelem, tehát alkalmasint – egyre gyakrabban – szintén nyomtatott drónokkal szemben vethetik be.

A 3D nyomtatótechnológia a honvédelemben is teret hódít és fontos változásokat idéz elő. A fogyasztói véhdelmi szektorban a London Defense R&D egy lépéssel minden eddiginél továbbment: taktikai rendszere bárhol, bármikor gyártható. Ez azt jelenti, hogy kritikus védelmi felszerelések terén sem vagyunk már kiszolgáltatva az exkluzív hagyományos gyártótechnológiáknak, de legalábbis a függőség egyre csökkenhet. Kérdés, hogy milyen hátulütői lehetnek védelmi rendszerek – nem feltétlenül és elsődlegesen nem fegyverek – otthoni barkácsolásának.

Mivel a drónok száma töretlenül és folyamatosan nő, az általuk jelentett veszély is egyre nagyobb. A fejlesztések átalakítják a nemzetközi fegyverpiacot, a védelmi iparban új paradigma érvényesülhet: személyek és intézmények saját maguk állíthatnak elő taktikai termékeket ahelyett, hogy késztermékként vásárolnák meg azokat.

A fejlesztők elmondták, hogy az erősen korlátozó törvények ellehetetlenítik drónellenes technológiák közvetlen vásárlását, és ezzel sok ártatlan ember kerül veszélybe. Az LD80 tervrajza alapján viszont magánszemélyek is elkészíthetik saját drónellenes rendszerüket. A 3D nyomtatás potenciálját kihasználva, a vállalat decentralizált és hozzáférhető megoldást kínál az engedély nélküli drónhasználat ellen.

A rendszer maximális hatótávolsága ezer méter, és az elektronikus hadviselés szellemében, képes a drónokat zavarni és letiltani pályájukról. Vezérlési és irányítási frekvenciáikon indít támadást, amellyel megkönnyíti lefoglalásukat, kényszerleszállásra kényszerítve őket.

A rendszer már megkapta az Egyesült Királyság Szellemijog-védő Hivatalának (IPO) hivatalos tanúsítványát. Szabadalmaztatott antennatechnológiát is tartalmaz, amely a hatótávolság kiterjesztése mellett, a kompakt és könnyű összetételhez is jelentősen hozzájárul.

A fogászat az additív gyártás egyik legnépszerűbb alkalmazási területe, a Markets and Markets 2022-es előrejelzése szerint 2027-re a szektor 7,9 milliárd dolláros globális piaccá válik.

Az Amerikai Fogászati Szövetség friss felmérése alapján az ország fogászainak tizenhét százaléka használ tevékenységéhez 3D nyomtatót. E csoport hatvanhét százaléka az elmúlt két évben integrálta a technológiát munkájába. A 3DP-t egyelőre nem használók huszonegy százaléka gondolkozik 3D printer beszerzésén, további harmincöt százalékuk pedig részt venne valamilyen 3DP-képzésben.

A reprezentatív felméréshez 277 fogászt kérdeztek meg, és arra is kíváncsiak voltak, hogy miért döntöttek a technológia mellett – már akik mellette döntöttek. Az alkalmazók hatvanhárom százaléka a meglévő technikák kiegészítését látja benne, ötven százalékuk a jelenlegi munkamenet feletti nagyobb kontrollt szeretné elérni vele. Szintén a felük gondolja, hogy additív gyártással hatékonyabb lesz a munkájuk. Negyvenhárom százalékuk szerint – miután beszerezték a technológiát – a gyártási költségek csökkenése fontos motiváció számukra.

Az adatok azt sugallják, hogy a 3DP megfelel az alkalmazók elvárásainak. Hatvannyolc százalékuk a hatékonyság növekedését említette, negyvennégy százalékuk a gyártási költségek csökkenését emelte ki, míg húsz százalék jobb minőségről beszélt.

A felhasználási módokat illetően, legtöbben (hatvankét százalék) a diagnosztikai modelleket emelték ki, a fogászati síneket és más eszközöket a felük, a sebészeti útmutatókat negyvennyolc, az ideiglenes koronákat és hidakat harminchat, a fogszabályozó-modelleket huszonkilenc, a korona- és híd-modelleket huszonhat százalékuk említette. Többségük az általuk előállított eszközök, pótlások stb. negyedéhez használja a technológiát.

A szélesebb körű elterjedést gátló tényezők közül a legfontosabb – negyvennégy százalékuk szerint –, hogy mivel sokan laboratóriumokkal, gyártókkal dolgoznak együtt, nincs szükségük printerre. A nem-használók harminckilenc százaléka túl drágának tartja a technológia beszerzését. További harmincnégy százalék nem-használó szerint a 3DP irreleváns a fogászatban.