FREEDEE BLOG

Március végén kezdték el Európa legnagyobb, számítógépes szervereknek otthont adó épületének nyomtatását. A kivitelező Kraus Csoport a területen világelső dán COBOD BOD2 gépét használja.

A színhely a németországi patinás egyetemi város, Heidelberg. Az adatközpont 54 méter hosszú, 11 méter széles és 9 méter magas lesz, a Heidelberg Materials száz százalékban újrahasznosítható i.tech® 3D anyagát használják hozzá.

A speciális épület látványosan bizonyítja a 3D nyomtatótechnológia adta tervezői szabadságot. Július végére készülhetnek el vele, a teljes nyomtatási időt száznegyven órára becsülik.

A Heidelberg Materials kb. 450 tonna speciális habarcsot biztosít. Az anyag csúcsminőség, széndioxid-optimalizált kötőanyagot is tartalmaz, tehát garantált a környezetbarát nyomtatás. A 3DP komoly előnye az is, hogy hetven százalékkal kevesebbet használnak, mintha hagyományos építéstechnikai megoldást választottak volna. Minimális a hulladékmennyiség, és a helyszíni munkavégzés is biztonságos.

A technológiával gyorsabb az építkezés, hatékonyabb, kevesebb por termelődik, kisebb a zaj, kevesebb eszközre, szerszámra van szükség.

A teljesen ásványalapú építőanyag kötőanyagának széndioxid-lábnyoma 55 százalékkal kevesebb, mint a klasszikus Portland cementé. Az egyik projektpartner, a PERI 3D Construction technológiai ismeretei sokat segítenek, a külső falakat és a belső térelválasztókat is ők nyomtatják.

Németországban nem most használják először az i.tech® 3D-t építkezésen. 2020-ban az első német nyomtatott lakóépületekhez is ezzel az anyaggal dolgoztak. A Heidelberg Materials azóta továbbfejlesztette, és továbbcsökkentette az anyag széndioxid-tartalmát.

A vállalat tervei alapján 2030-ig betontermékeik feléhez kínálnak újrahasznosítható, zöld alternatívát. A nyomtatott darabok a vállalati portfólió fontos részét alkotják. A Heidelberg Materials építészeknek, mérnököknek, 3D nyomtatógyártóknak ad tanácsokat az anyagok szakszerű és környezetkímélő használatáról.

Egy szingapúri egyetemista balkezének gyűrűs- és kisujja súlyosan megsérült egy tavalyi motorkerékpár-balesetben. A Tan Tock Seng Kórházban (TTSH) csak a gyűrűsujját tudták megmenteni.

Ezt követően a diák részt vesz a kórház működő ujjprotéziseket célzó pilotprojektjében. Az egészségügyi intézmény Orvosi 3D Printing Központjának projektjében 3D nyomtatótechnológiát használnak hiányzó ujjak pótlásához.

A TTSH kéz- és helyreállító mikrosebészeti osztályán dolgozó Dr. Bernice Heng elmondta, hogy csak náluk évente húsz-harminc személynek amputálják valamelyik ujját, és felajánlanak nekik a valódit helyettesítő műujjat, de az nem kifejezetten funkcionális.

A nyomtatott viszont az: jól mozgatható, majdnem úgy működik, mint az elveszített eredeti. Emellett személyre szabható és nem is túl drága, jelentősen olcsóbb, mint az esztétikusabb másik opció. Utóbbi akár ezerszer többe is kerülhet.

Heng szerint a printelt műujj könnyű és funkcionális, és egyre több páciens inkább azokat választja a nagyobb mioelektromos helyett.

A diák elmondta, hogy nagyon várja az új ujjat. Üvegnyitásnál, nehezebb terhek cipelésénél kényelmetlenül érzi magát, ráadásul mivel mérnöki tanulmányokat végez, gépeket és más eszközöket is kell használnia.

A kórház más protéziseket is készít 3D nyomtatással. Egyes betegeknél stroke vagy baleset után el kell távolítani a koponya egy részét, hogy jelentős mértékben enyhítsék az agyra nehezedő nyomást. A második beavatkozás előtti várakozás alatt általában viszonylag nehéz sisakot viselnek, azzal védik a fejüket. Egy ilyen sisak kényelmetlen, és a fülledt Szingapúrban nem kifejezetten praktikus.

Ezekben az esetekben printelt koponyasapkák jelentik az átmeneti megoldást. A kórházban CT vizsgálatokkal és képalkotó technikákkal elkészítik a modellt, a sapkát pedig a 3DP központban nyomtatják ki. Személyre szabott. és hasznos, hamarosan helyettesítheti a jóval nehezebb hagyományos sisakot.

A NASA és az Ohiói Állami Egyetem kutatói új szuperötvözetet fejlesztettek. A GRX-810 nevű anyag nagyon magas hőmérsékleten történő nyomtatásnál is működőképes, a közeljövőben erősebb és tartósabb repülőgép- és úrhajó-alkatrészekkel kecsegtet.

„A GRX-810 drasztikus mértékben növeli a repülőiparban és az űrkutatásban használt alkatrészek erősségét, keménységét” – nyilatkozta az űrügynökség clevelandi Glenn Kutatóközpontjában dolgozó Tim Smith, a fejlesztésről írt tanulmány elsőszámú szerzője.

Számítógépes modellezés után lézeres porágy-fúzióval nyomtattak mintákat, köztük a NASA logóját is.

Az oxid-diszperzióval erősített ötvözetben az oxigénatomokat tartalmazó parányi részecskéi szétterjednek, növelve az anyag szilárdságát. Az ilyen ötvözetek különlegesen hasznosak magas hőmérsékleten, például rakétamotorok belsejében történő alkalmazások esetében. Az ok egyszerű: jól tűrik a nehéz környezeti viszonyokat.

A mostani csúcsminőségű 3DP szuperötvözetek, mint például a Haynes, a Hastelloy és az Inconel közel 1100 Celsius-fokig (2000 Fahrenheit-fokig) bírják. A GRX-810 kétszer erősebb, az oxidációnak kétszer jobban ellenáll, és ezerszer tartósabb náluk.

A NASA-nál komoly előrelépésről beszélnek, szerintük az új szuperötvözet Glenn Kutatóközpont történetének egyik legsikeresebb technológiai szabadalma lehet.

Az űrügynökség korábban is fejlesztett már anyagot, például 2019-ben a Glenn és az alabamai Marshall központok együttműködésében a nagyon erős és az áramot is remekül vezető rézalapú GRCop-42 ötvözetet. Az ötvözetet azóta több vállalat használja 3D nyomtatáshoz; szinte teljesen sűrű alkatrészeket, például égéstér-betéteket printelnek vele.

A korábban Additive Monitoring Systems néven ismertté vált Phase3D startup elsősorban fémnyomtatásra fejlesztett a printelési hibákat gyorsan azonosító optikai monitoring szoftvert. A szoftver azért nagyon hasznos, mert segít a termelékenység és a teljesítmény csökkenésének megelőzésében.

A vállalat az Egyesült Államok Energetikai Minisztériumához tartozó Argonne Nemzeti Laboratóriummal dolgozik együtt, közösen igyekeznek megoldásokat találni a 3D fémnyomtatás globális felmelegedés elleni, gyártófolyamatok széntelenítésében történő alkalmazásaira.

Mindezek mellett a technológiával járó tanúsítási kihívásokra is igyekeznek válaszokat adni. Ezek a kihívások főként olyan kiemelten fontos szektorokban jelentkeznek, mint a légjármű- vagy a védelmi ipar. Itt jön képbe a monitoring szoftver.

Gyártófolyamatok közben a végtermék minőségét, felületét, tulajdonságait és teljesítményét negatívan befolyásoló hibák történhetnek. A technológia fejlődésével több használható megoldást találtak ki ezek orvoslására. Sok esetben szoftverek vagy a tervezéskor, vagy a gyártásnál valósidőben figyelik és korrigálják a hibákat.

A Phase3D rendszere strukturált fénytechnológiát használva, bármilyen nyomatot roncsolás-mentesen értékel ki, bár a fejlesztők hangsúlyozzák, hogy a fémnyomtatás az elsőszámú felhasználás. Megméri minden egyes lerakott réteg magasságát, és a mérésekből következtet az esetleges meghibásodásokra. Ha szükséges, leállítja a folyamatot.

A szoftver jelenleg a porágy-fúziós és a porkötéses folyamatokkal, többek között az ExOne gépeivel és az EOS M290 printerrel kompatibilis. Egy nyomat akár több tízezer rétegből is állhat, a rétegek mérete az emberi hajszál kb. egyötöde. Képek és hő használata helyett, a Phase3D ezeknek a rétegeknek a mérésére dolgozott ki megbízható módszert.

Jelenleg az Argonne Nemzeti Laboratóriumban tesztelik a szoftver hatékonyságát. Fémnyomtatási folyamatokba szándékosan „becsempésznek” hibákat, ugyanakkor betartják a szigorú biztonsági feltételeket. A szoftvernek ezeket a hibákat kell azonosítania.

A medicina köztudottan a 3D nyomtatás egyik legelterjedtebb, szinte kimeríthetetlen alkalmazási területe, egyre többen használják, szinte naponta jelenik meg hír printelt végtagról, beültetésről, orvosi segédeszközről, és már a gyógyszeriparban is kísérleteznek vele.

Beültetéseknél előszeretettel nyúlnak a technológiához. Legutóbb a kelet-lengyelországi Lublin egyik kórházában, első alkalommal implantáltak printelt csípőprotézist egy betegbe.

A hölgyön korábban elvégezték a műtétet, csakhogy a fémbeültetéssel komplikációk léptek fel, és az orvosoknak gyors megoldást kellett találniuk. Az ok: a csípőízületi protézis meglazult, és emiatt medencecsonti problémák és fájdalmak jelentkeztek.

Az orvosok elmondták, hogy egy ilyen műtétet nagyon nehéz elvégezni. Ügyelniük kell az egyenletes csontüregi erőelosztásra, és arra is, hogy a csontszövet ne károsodjon a jövőben, hanem elősegítse a csontágy gyógyulását, „újjászületését.”

Speciálisan kitágított implantátumot kellett használniuk, hogy stabilan beágyazódjon a csontba és környékére. Nyomtatott csípőprotézis mellett döntöttek, abban látták a leginkább működőképes megoldást.

A Medgal ortopédiai vállalat közreműködésével dolgozták és nyomtatták ki a beteg szükségleteihez kialakított implantátumot. Röntgennel és nagyfelbontású számítógépes tomográfiával kezdték, majd a medencéről és a csípőről készítettek 3D modellt. A modell lehetővé tette, hogy az orvosok felmérjék a medencecsont károsodását. A nyomatot mérnökökkel és egy ortopéd sebésszel közösen hozták létre.

Két hónapig dolgoztak rajta, a beteg testéhez mértanilag teljesen illeszkedő, biokompatibilis csípőprotézis lett a végeredmény. Hosszú órákig tartó konzultációk során vitatták meg a lehetőségeket, és döntöttek az optimális megoldás mellett.

A nyomat aljára a baktériumok ellen védelmet nyújtó titán-szén-szilikon bevonat került. Ez garantálja a csont belenövését az implantátumba, és hogy a páciens a lehető leggyorsabban újra egészséges legyen.

A konkrét technológiát nem árulták el, de valószínűleg FDM/FF-t és fotopolimerizációt alkalmaztak.

Nyomtattak már egy- és többszintes házakat, pavilonokat, lakóépületeket, hidakat, és most már postahivatalt is printelnek, bár még nincsenek kész a munkával. Az új épületnek India ismert infokommunikációs köz- és csomópontja, a déli Bangalore ad otthont.

Nyomtatott postahivatal nemhogy a szubkontinensen, hanem sehol a világon nem áll még, így a Larsen & Toubro (L&T) Construction építészvállalat abszolút úttörő projekt gazdája. A 3DP épületnyomtatás szektor utóbbi éveinek ismeretében cseppet sem meglepő, hogy a printeléshez az ezen a területen világelső, piacvezető dán COBOD masszív BOD-2 gépét használják.

Egyik korábbi munkájukat, India első nyomtatott házát, két éve szintén COBOD rendszerrel kivitelezték. Most továbbléptek, a postahivatal közel 95 négyzetméter alapterületen épül, a vállalat szerint 45 nap alatt készülnek el vele, és persze nemcsak a nyomtatott szerkezetekről, falakról és tetőről van szó, hanem a mechanikai, az elektromos és a vízvezeték-szerelő munkákat is elvégzik a másfél hónap leforgása alatt.

A 3DP építőopari alkalmazása több szempontból is hasznos: drasztikusan csökken az építkezés ideje, alacsonyabbak a költségek – a postahivatal kb. 28 ezer dollárba fog kerülni –, nincs vagy alig termelődik hulladék, tehát hagyományos eljárásokkal összehasonlítva, de önmagában is, a technológia környezetbarát és fenntartható.

Az L&T vezetője, M. V. Satish elmondta, hogy megfizethető épületekre, házakra, villákra, iskolákra, katonai barakkokra, postahivatalokra, gyárakra összpontosítanak, és akár három szintig is elmennek. Már több épületnyomtató projektben vettek részt az óriási országban.

A szakterületi innováció szempontjából szerencsés, hogy az indiai kormány és a felsőoktatás támogatja a 3D épületnyomtatást, a projektet hamar engedélyezték, és az IIT Madras (Indiai Technológiai Intézet Madras – mai nevén Chennai) is rábólintott. Komoly lehetőségeket látnak a technológiában, és nem akarnak lemaradni.

A rendkívül dekoratív, egyedi párnáiról ismert milánói Atelier des Refusés (A visszautasítottak műhelye), a Stratasys-szel összeállva, a gombák által megihletve, Biodiverzitás című új kollekciót mutatott be az eheti, április 18. és 22. közötti Milánói Design Héten. A párnák a rendezvény partnere, a Breitling svájci óragyártó helyi boltjában tekinthetők meg, és a műhely honlapján is megvásárolhatók.

A kollekció egyrészt a biológiai sokszínűség dicsérete, másrészt kiemeli a gombák a diverzitásban betöltött szerepét. Ezek a növények ugyanis kulcsfontosságúak a természetes regenerálódási folyamatban, a földi ökoszisztémák fenntartásában.

Az Atelier des Refusés és a Stratasys egyaránt a fenntarthatóság, a fenntartható fejlődés elkötelezettje. A milánói műhely küldetésének tartja a hulladék fogalmának újradefiniálását, amelyet kiváló minőségű szövetekből készített látványos párnák szemléltetnek.

A műhely közölte, hogy az egyediség azért munkásságuk kulcsszava, mert a tömegtermelésről és a mennyiségi szempontok túlhajszolásáról a mívességre és a korlátozott példányszámra fektetik a hangsúlyt.  Tevékenységükön túlmutató értéket, a szépség egyik meghatározását, az egyedi identitást, valamint a biológiai sokszínűséget, mint sok egyediség kombinációját promótálják vele.

A Stratasys-szel között partnerség „szerelem első látásra” volt számukra, mert a csúcstechnológiában vezető pozíciót betöltő vállalattal való együttműködés lehetővé tette, hogy munkáik még különlegesebbek legyenek, és mindezt alapértékeik, az egyediség és zéró hulladék elv megvalósításával tehették meg – hangsúlyozzák.

Ismét beigazolódott, hogy a 3D nyomtatatás fenntartható, egyedi és kiváló minőségű darabok előállítását teszi lehetővé. A műhely vezető textilcégekkel működik együtt, az alapanyag bársony szöveteket ezúttal a C&C Milano és Christian Fischbacher szolgáltatta. Krédójuk része a hulladékanyagok vagy a kereskedelmi használatra túl kicsi szövetek újrahasznosítása is, amellyel a körkörös gazdaság (circular economy) elveit ültetik át a gyakorlatba.

A mikroműanyagok által okozott szennyezés a környezetvédelem egyik legnehezebben kezelhető problémája. Ezeknek az anyagoknak a szélessége az öt millimétert sem éri el; óceánoktól, folyóktól, tavaktól a hegycsúcsokig és a tengerárkokig sajnos mindenhol, például a világóceán-felszín 88 százalékán megtalálhatók.

A jövőprognózisok semmi jóval nem kecsegtetnek, mert 2050-ig a mikroműanyag-huladék mennyiségének megduplázódása várható. A probléma hatékony kezelése égetően fontossá és sürgőssé vált.

A clevelandi (Ohio állam) CLEANR startup ezen dolgozik, a környezetbe kerülő mikroműanyagok 35 százalékáért felelős mosógépekre – az elsőszámú felelősökre – találtak ki működő megoldást. A kivitelezéshez 3D nyomtatást is használnak.

A probléma annyira súlyos, hogy egyes országok törvényt hoztak: a mosógépekbe mikroműanyag-szűrő technikát kell integrálni. A CLEANR ilyen szűrőt dolgozott ki, amellyel a mikroműanyag 99 százaléka nem kerül a környezetbe, azaz drasztikusan csökkenti a szennyezést.

A 3D nyomtatás ezúttal szabványok tesztelésénél, gyors prototípuskészítésnél játszhat fontos szerepet. Felgyorsítja a szűrő gyártását, egyedire alakíthatóságát, és segít mosógépgyártónak az adott vállalat termékeire érvényes megoldások kialakításában.

A technológia használatáról a vállalat egyelőre nem árult el sokat, részletekbe sem bocsátkozott. Ugyanakkor januárban bejelentették, hogy a Formlabs Automation Ecosystem korai alkalmazói közé tartoznak, amely nagy 3D printerklaszterek automatizálását teszi lehetővé. Sztereolitográfiával működő printerekről van szó, tehát a szűrők elkészítéséhez ezt a 3D nyomtatótechnológiát alkalmazhatják. (A Formlabs termékeit a FreeDee forgalmazza Magyarországon.)

A technológiai innováció kulcsfontosságú a mikroműanyagok eltávolításához. Mivel korai felhasználókként hozzáférnek a Formlabs legfejlettebb megoldásaihoz, megőrizhetik a mikroműanyag-szűrésben betöltött vezető pozíciójukat, és a technikát otthoni vízszűrőkre, mosogatógépekre, szárítókra és ipari mosodákra is alkalmazhatják majd – jelentette ki David Dillman, a CLEANR társalapító-főmérnöke.

Az osztrák Lithoz a kerámiaalapú 3D nyomtatás élenjárója és a Glassomer német üveggyártó LithaGlass nevű új nyomtatóanyagot mutatott be.

Az osztrák vállalat által kidolgozott litográfia-alapú kerámiagyártás (LCM) technológia az egyetlen eljárás, amellyel a LithaGlass a benne lévő lehetőségeket teljesen kihasználva, pontosan és komplex formákat kialakítva, printelhető. A kvarcüveg-alapú kompozit az elvárások szerint nagyon komoly hatással lesz a kerámiák és a 3DP további fejlődésére.

A Glassomer a Lithoz technológiája melletti döntése egyértelműen jelzi a rendszer rugalmasságát és potenciálját, míg az új anyaggal egy lépéssel közelebb kerültek elképzeléseik megvalósulásához, hogy minden kihívásra nyomtatott kerámiákkal találjanak választ – hangsúlyozza Johannes Homa, a Lithoz vezérigazgatója.

Az LCM kerámiatárgyak pontos gyártását biztosító egyedi eljárás. A litográfia elvein alapul, a tervet fényérzékeny anyagokkal valósítják meg az adott felületen, az anyagot UV-fénnyel lépésről lépésre dolgozzák meg mindaddig, amíg az óhajtott forma el nem készül. A nyomat magas hőmérséklet melletti szinterezéssel nyeri el végső keménységét és tömörségét.

A technológiával különleges, bonyolult formájú és részletes kerámiatárgyak készíthetők. Ezek a nyomatok pontosak, felületük sima. A módszert változatos iparágakban, köztük a légjármű-, az elektronika- és a biomedikális szektorban alkalmazzák. A kerámiát kedvező anyagtulajdonságai, például a magas hőmérséklettel, vegyszerekkel szembeni ellenállása és biokompatibilitása miatt választják.

A Lithoz három új anyagot és két új technológiát mutatott be tavaly, az egyikkel bővítette a nyomtatható iszap lehetőségeit. A LithaGlass jobban hasonlít a kerámiához, mint a jellegzetes üvegekhez; például hőre is csak minimálisan tágul.

Ma már rengeteg additív gyártótechnológiát használnak világszerte, amelyek többé-kevésbé hét alapkategóriába sorolhatók. De nem mind, például a hidegfúvásos vagy hidegpermetes eljárás sem kategorizálható be. 

Az eljárás, maga a hidegfúvás során nagysebességű, akár a hangsebességnél is négyszer gyorsabb gázsugarat használnak. Nagyjából 25 milliméteres területen a porszemcséket hordozóanyagra rendezi, majd bevonatot képez egy darabon, vagy (3D nyomtatásnál) teljes tárgyon.

A folyamatot orosz kutatók dolgozták ki, még az 1980-as években. Rájöttek, hogy szilárd részecskék szobahőmérsékleten gázáramlással vonhatók be.

3D nyomtatásnál teljes nyomatok kialakítására, vagy törött, meghibásodott darabok javítására alkalmazzák. Permetfúvókát és robotikus kart használnak hozzá, amelyek vagy az anyagot, vagy a fúvókát mozgatják.

A hidegfúvás egyik legnagyobb előnye a hőfúvással szemben, hogy nem megy 800 Celsius-fok fölé, és így a magas hőmérsékletre és az oxigénre érzékeny (oxidálódó) anyagok esetében is működik. Előbbibe a nanoszerkezetek, utóbbiba például a titán és az alumínium tartoznak.

A gyártási idő nagyon gyors, korlátlanok a méretbeli lehetőségek. Sokféle fémmel és vegyületeikkel működik: alumíniummal, nikkellel, rézzel, acéllal, titánnal, nemesfémekkel és nehezen megmunkálható anyagokkal is. A technika korrodált vagy megrongált alkatrészek javításánál különösen előnyös, például a légjárműiparban előszeretettel alkalmazzák.

Hátránya, hogy korlátozottak a geometriai lehetőségek, alacsony a sűrűség, nem túl pontos, ridegek az anyagok. Más 3DP technikákkal összehasonlítva, a hidegfúvás nagyon korlátozott, csak kevés gyártó készít gépeket. A nyomatokat marással kell megmunkálni, felületeik így lesznek simák, pontosabbak az élek, formájuk így optimalizálható.

Az ausztrál SpEE3D printere a legismertebb, kb. ezerszer gyorsabb a hagyományosabb fémnyomtatóknál. A német Impact Innovations, az amerikai VRC Metal Systems és a svéd Höganäs számít még a terület meghatározó szereplőjének.