FREEDEE BLOG

A kívánság szerinti (on-demand) additív és hagyományos ipari gyártószolgáltatásokat kínáló, és az ezeket biztosító, teljesen digitális platformokban élenjáró, a Tennessee állambeli Lawrenceburg-székhelyű Quickparts, elosztott gyártófolyamatainak kezelésére, áramvonalasításukra, partneri szerződést kötött a 3D nyomtatás egyik meghatározó vállalatával, a Materialise-al.

A belga cég nyílt architektúrájú CO-AM platformja additív és hagyományos gyártási kapacitásaikat támogatja, összekapcsolja gyártórendszereiket. Az elosztott termelésen alapuló létesítmények modernizálásával az eddiginél is gyorsabbá válnak, de ez nem elég, mert területükön belül a leggyorsabbak kívánnak lenni.

A CO-AM integrálásával hamarabb feldolgozhatók a megrendelések, a géppark és géphasználat optimalizálásával racionalizálhatók a költségek, a Quickparts és az ügyfelek is a gyártási folyamat egészén keresztül követhetik a nyomatok fejlődését, amellyel a legmagasabb minőségi szabványoknak is teljesen eleget tesznek.

A vállalat hét tervező és gyártóüzemet működtet Észak-Amerikában és Európában. Az elosztott gyártóhálózathoz az összes üzemet összekapcsoló, hagyományos és additív technológiákat integráló szoftverre volt szükségük, és a CO-AM implementálását 2022 végén amerikai létesítményeikben, Lawrenceburgben és Seattle-ben megkezdték. 2023 második negyedévében újabb helyszínek következnek.

A CO-AM-et a rendelésből pénzt generáló műveletekre, folyamatok automatizálására, és a gyártás elosztott üzemeken keresztüli biztonságos kezelésére tervezik használni.

A vállalat így könnyebben gyűjthet adatokat a termelésről, egyszerűbben fér hozzájuk, mint eddig. Munkafolyamatokat jobban monitorozhatnak, javíthatnak rajtuk. A hatékonyság olyan szintjét akarják elérni, amellyel ügyfeleiknek valóban sok időt és pénzt spórolhatnak meg.

A CO-AM nyílt architektúrája segít ebben: a gyártók kedvelt eszközeikkel dolgozhatnak, igényeiknek megfelelően, vállalkozásuk méretéhez igazodva, rugalmasan dolgozhatnak ki folyamatokat.

A Quickparts ügyfelei, különösen a légjármű-, a jármű- és az energetika-iparban, valamint az egészségügyben dolgozók egyre gyakrabban alkalmazzák a 3D nyomtatást. A CO-AM platformmal a Quickparts könnyebben és hatékonyabban segíthet nekik.

A Harvard Egyetem és a Wyss Intézet kutatói a természet által ihletett, meglepő 3D nyomtatóeljárást dolgoztak ki. A biológiai rendszerekben, főként növényekben vagy az izmainkban megtalálható spirálformák alapján négy különböző anyaggal működő, spirálszerű nyomtatószálakat (filament) forgó fúvókával lerakó 3D printert terveztek.

Eddig változatos keménységű szerkezeteket nyomtattak, és a módszert több területen, például a robotikában (főként a puha robotikában, soft robotics) alkalmazhatják.

A 3DP nem először merít a természetből, és a biomimikri más technológiai területeken is egyre gyakoribb jelenség. Egyik legismertebb példája a kaptárokból ellesett rácsszerkezetek.

A magukat „összerakó” fehérjék, felvéve a spirálformát, kiváltják az izmok összehúzódását. A kutatók arra gondoltak, hogy érdekes lehet az anyag tulajdonságainak köszönhetően, összehúzódásra alkalmas szerkezeteket tervezni, majd ebbe az irányba mentek tovább.

A 3DP rendszer nagy fecskendőkhöz hasonló négy különféle „tintapatront” tartalmaz. A patronokat forgó fúvókához kapcsolták, amely mozgás közben spirálszerű filamentet alakít ki. A rotációs többanyagos nyomtatással lehetővé válik funkcionális, spirálszerű nyomtatószálak és rácsszerkezetek kialakítása. Struktúrájuk és teljesítményük pontosan kontrollálható, szabályozható.

A printelt darabok áram hatására összehúzódnak. Az összehúzódás a szálaknak és a hatásnak megfelelően programozható. Printelt szerkezetek merevségét is befolyásolja: az alap rugalmas, belsejéhez viszont merev nyomtatóanyagok adhatók, például fémrugó integrálható puha matériába, mondjuk, robotba.

A kutatók elmondták: a vizsgálódások elején tartanak, de már most hangsúlyozzák, hogy az újítástól nagyobb felbontású, komplexebb és jobb teljesítményű nyomatok várhatók.

Az egyik leggyorsabban fejlődő technológia a 3D bionyomtatás fősodorrá ugyan még nem vált, de sokan látnak benne komoly távlatokat, és olyan fontos egészségügyi területeken alkalmazzák, mint a regeneratív medicina, vagy a szövettervezés. Készítettek már vele szemszövetet, de az ugandai kormány is feljuttatott bionyomtatót a világűrbe, hogy a súlytalanságban kísérletezzenek szövetekkel.

A kanadai Waterloo és két brit egyetem (Swansea, St. Andrew) kutatói bionyomtatott ráksejtekkel kísérleteztek tizenegy napon keresztül. Az eredményeket egy sejtautomata modellével hasonlították össze, és kiderült, hogy a modell sikeresen szimulálta a printelt szerkezeteket.

A bionyomtatás ilyen jellegű optimalizálásával komoly pénz és idő takarítható meg jövőbeli kísérletekkor.

Az in-vitro kísérleti módszerhez nagyon agresszív mellrák-sejtet, az MDA-MB-231-et használták. Zselatin és alginát keverékéből álló biotinta hidrogélbe printelték. Folyamatosan figyelték a sejtszerkezet életképességét, tizenegy nap után a kiemelkedő 96 plusz-mínusz egy-két százalékot állapítottak meg.

A sejtek hatalmas többségének túlélése egyértelműen jelezte: a szerkezet eléggé porózus volt ahhoz, hogy a glukóz és az oxigén bekerüljön a légzésbe.

A kutatók in-silico, azaz számítógépes modellel is elvégezték a kísérleteket. A sejtek szabályos rácshálózatát alkotó sejtautomata modellel dolgoztak, a legtöbb paramétert kísérleti adatokból szedték össze.

A modell megbízhatóságát javítandó, átfogó in-vitro vizsgálatot is végeztek. A sejteket azért vizsgálták, hogy meghatározzák az összetételüket, amellyel jelezhető és javítható a modell minősége.

A végeredmények azt sugallják, hogy a 3D bionyomtatás modellezéssel történő optimalizálása további vizsgálatok elvégzése nélkül használható kísérletek tervezésére. A szimulált adatok következetesen megismételték az életképességre és a sejtburjánzásra vonatkozó kísérleti eredményeket.

Cipők az elsők között képviselték a 3D nyomtatást a divatban, az utóbbi években pedig felgyorsult a lábbelik additív gyártással történő előállítása, és már nagyobb mennyiségben is készülnek darabok, például a Carbon DLS technológiáját használó Adidas Futurecraft 4D termékvonala.

A szakterületet meghatározó nagyvállalatok, így a Stratasys és a 3D Systems is kísérletezett már lábbelikkel, 3D nyomtatást alkalmazó divattervezők, mint Iris van Herpen és Zaha Hadid is dolgoztak ki cipőterveket, míg a Formlabs (az ő termékeiket a FreeDee forgalmazza itthon) és az EOS a New Balance-szel és az Under Armourral kivitelezett nyomtatott lábbeliket.

A HP szintén érdeklődik a cipőgyártás iránt, MultiJet Fusion technológiájukkal alacsonyabb áron és nagyobb tételben állíthatók elő csúcs-, vagy akár középkategóriás sneakerek és más lábbelik.

A január 17. és 22. közötti 2023-as Párizsi Divathét közönsége láthatott némi ízelítőt nyomtatott cipőkből.

A Dior (nem specifikált) polimerporból feltehetően MultiJet Fusion, de mindenképpen porágyas fúzió technikával készített legújabb Carlo darabja szépen szemlélteti a legendás divatház 3DP iránti elkötelezettségét. A hagyományos termékvonal modern változatai izgalmas és formabontó, extrakönnyű és kényelmes cipő, csizma, ráadásul a felhasznált anyag nyolcvan százaléka újrahasznosítható, bár egyelőre nem tudni, hogyan.

A karibi multikultúrát fémjelző amszterdami BOTTER designstúdió szintén elkötelezett a fenntarthatóság iránt, legújabb darabjukat a HP-vel és a Reebokkal közösen készítették, az ihletet a karibi vizekben élő, gyönyörű ragadozó tengeri csiga, a Venus Comb Murex jelentette.

Az egészen különleges sneaker merész, élénk és üde színvilágú, pozitív energiákat sugároz magából, tényleg olyan hangulatot áraszt, mint az inspiráló forrás Karib-tenger.

Az elektronikában és az informatikában használt anyagoknak komoly követelményeknek kell megfelelniük. Az egyik legfontosabb, hogy a tűzzel szemben ellenállók legyenek.

A műanyagok megfelelnek a szükséges égésgátló elvárásoknak, bioműanyagokról viszont még rendelkeztünk erre vonatkozó infókkal. Legalábbis eddig, mert a német Fraunhofer WKI és Fraunhofer IAP, ipari partnerekkel együttműködve, vizsgálta a kérdést. Kutatásaik eredményesnek bizonyultak, sőt, nemcsak „tűzálló” bioműanyagokat fejlesztettek, hanem be is bizonyították, hogy ezek az anyagok kompatibilisek az additív gyártással, tehát nyomtathatók.

Munkájuk előtt nem ismertünk az égést gátló bioalapú, bioműanyagok kidolgozására alkalmas anyagot.

A kutatók halogénmentes égésgátlókra összpontosítottak. Abból indultak ki, hogy extra költséghatékonyak, mert nagyon kis mennyiségben elég használni őket. Első körben elektronikai és informatikai alkalmazásokra gondolva igyekeztek ilyen anyagokat előállítani. E célból bioalapú alkoholokkal és foszfortartalmú vegyületekkel végeztek szintéziseket.

Az égésálláshoz magának az égésállónak egyenletesen kell eloszlania a PLA biopolimer mátrixon belül. A kivitelezéshez, az égésálló anyag mátrixhoz kötéséhez nem hőtani folyamatot, hanem elektronsugaras térhálósítást alkalmaztak. Az eljárás műanyagoknál abszolút bevett, bioműanyagoknál viszont a Fraunhofer Intézetek előtt még nem bizonyították be alkalmazhatóságát.

A sikerhez meg kellett változtatni a polimerek tulajdonságait. Az égéssel szembeni mellett, a hővel szembeni ellenállásukat is vizsgálták. Rengeteg teszt után speciális PLA és PBS formákat állítottak elő, és hamar kiderült róluk, hogy 3D nyomtatásra és fröccsöntésre is jók. Nagyon komoly alkalmazási potenciál rejlik bennük.

Indiában a Katonai Mérnöki Szolgáltatások (MES) nyomtatta az első lakóházakat a Gujurat állambeli Gandhinagarban, a hadsereg Délnyugati Légi Parancsnokságán. A két épület kivitelezésében a Chennai (az egykori Madras) székhelyű Tvasta vett részt. A szubkontinensen ez volt az első printelt ház, a Tvasta hatékony betonnyomtató technológiáját és épületnyomtatóit használták hozzá.

A katonaság máshol is aktív a 3DP építőipari alkalmazásaiban, az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma például alkalmi használatra printelt barakkokat kiképzéshez.

Az indiai hadsereg pedig legújabban az ahmedabadi laktanyánál húzott fel 3D nyomtatással lakóépületeket.

Ezek az épületek ellenállnak a természeti katasztrófáknak, földrengés-biztosak és a globális éghajlatváltozás miatt egyre szigorúbb „zöld” követelményeknek is megfelelnek.

„A 3D betonnyomtatót használó technológia számítógépes 3D terven alapul, és extrudálással, rétegről rétegre gyárt 3D szerkezeteket az erre a célra kidolgozott speciális betonból” – írta egy, a munkában résztvevő katonatiszt.

A kétszintes épület kivitelezésében betonnyomtató megoldásokra specializálódott helyi cég, a MiCoB Pvt volt a MES partnere. A 3D Gyors Építőtechnológiát használták.

A hetvenegy négyzetméter alapterületen álló, garázsos épület tizenkét hét alatt készült el. A falakat, födémeket és az alapokat printelték, 3DP nélkül nem ment volna ennyire gyorsan a munka.

Egy másik katonatiszt szerint a lakóépület a „kortárs gyors gyártási törekvések jelképe.” Azt is elmondta, hogy ha a jövőben nem alkalmazzák a 3D nyomtatást, nem fogják tudni kielégíteni a fegyveres erők folyamatosan növekvő lakhatási igényeit.

A 3D nyomtatást a divatban általában futurisztikus, avantgarde darabokhoz használják. A holland Anouk Wipprecht legújabb alkotását, csúcstechnológiák által inspirált ruhát idei New Yorki gasztronómiai eseményen mutatták be. A terület másik nagy újítója, a szintén holland Iris van Herpen hosszú évek óta kápráztatja el meghökkentő kreációival a kifutók világát.

A technológia előnye a fogyasztók érdeklődésének felkeltése mellett, hogy hagyományos módszerekkel nehezen kivitelezhető vagy kivitelezhetetlen komplex tervek valósíthatók meg vele viszonylag rövid idő alatt.

És nemcsak formabontó, hanem hagyományos(abb) ruhaköltemények is, mint a január tizenötödikei Miss Universe versenyen látott szingapúri szépségkirálynő – 2022 októberében „koronázták meg” –, Carissa Yap a Nemzeti Öltözékek szekcióban látott, a városállam virágáról, a nemzet virágáról, a gyönyörű Vanda Miss Joaquim (Papilionanthe Miss Joaquim) hibrid orchideafajtáról mintázott darabja.

A ruhán és dekoratív elemein Szingapúr piros és fehér nemzeti színeit csodálhatjuk. Helyi cég, a kísérletezéseiről és szeszélyes részletességéről ismert Baëlf Design tervezte.

A városállamot alkotó szigeteket, a szépségkirálynő felsőtestét beborító orchidea öt szirmából, sziromrendszerből képzelték el. Számítógépes módszerrel organikus, érszerű szerkezeteket generáltak belőlük. A szirmok magasba emelkedő gallért és kecsesen elrendezett szárnyakat formálva, érzékletesen fedik be a testet puhakönnyű, fehér és nyomtatott ráccsal. Az öt szirom egybeforrva Szingapúr szigeteinek összetéveszthetetlen sziluettjét adja.

A dekoratív elemek – a virágok – alatti, testre feszülő ruha a városállamban látványos munkáiért már több díjat elnyert Fredrick Lee színházi jelmezkészítő munkája.

A 3D nyomtatás a terméktervezéstől kezdve, az ellátási láncokig, sok területet megváltoztat. Mindennek az alapja a nyomtatóanyagok, hogy milyen matériák szerezhetők be.

Gyártótechnológiaként sok szektorban alkalmazzák, ezek egyike a légjármű-ipar. Az iparág követelményei a legszigorúbbak közé tartoznak, és ha egy anyag átmegy a teszteken, az már önmagában sokat elárul róla.

Ez történt a nyomtatóanyagokat és technológiákat szolgáltató Chromatic 3D Materials több anyagával: jól teljesítettek a CFR vertikális égési tesztjein, igazolva, hogy megfelelnek a légi alkalmasság tűzállóság szabványainak.

A vállalat kopásálló, hőre keményedő poliuretánjait repülőgépek több részében hasznosíthatják: tároló rekeszek, dekorációs panelek elasztomer részeként, légcsatornákban, rakománybélésben, szövettömítésekben stb.

A teszteket az Egyesült Államok Nemzeti Repülési Kutatóintézete, a Wichita Állami Egyetemen végezte. A Chromatic több nyomtatott poliuretánja felelt meg a repülőgépek belső terében való használatra, az erre vonatkozó amerikai szabványoknak.

A ChromaLast 65, a ChromaMotive 70, a ChromaFlow 90 tizenkét másodperces vertikális égési teszten ment át, és ennek értelmében padlóburkolathoz, szövetekhez és párnákhoz, dekorációs elemekhez, konyhabeli alkalmatosságokhoz, elektromos alkatrészekhez, szigeteléshez stb. egyaránt használható.

A ChromaLast 65 és a ChromaFlow 90 a belső panelekhez, ülés alatti tároló helyekhez szükséges hatvan másodperces vertikális égési teszten ment át simán.

Ezek után a légjármű-ipar használhatja a Chromatic RX-AM anyagait, technológiai platformját, amely a következő előnyökkel jár: alacsony szerszámköltségek kis- és közepes volumenű gyártáshoz, költséghatékony prototípuskészítés, gyártás. Akár korlátozott mennyiségű anyagból is állíthatók elő nagyon jó minőségű alkatrészek.

A Chromatic 3D Materials összességében lehetővé teszi, hogy légjármű-ipari vállalatok kívánság szerint (on demand), a hagyományos gyártóközegtől távol printelhessenek.

A biztonságos, tűznek ellenálló anyagokból repülőgépek mellett más szektorokban, például a bútor-, berendezés- és járműiparban is készíthetnek nyomatokat.

Az évek múlásával egyre gyakrabban nyomtatnak világűrbeli felhasználásra tárgyakat. Míg eleinte szinte csak a Nemzetközi Űrállomásról (ISS), majd missziókhoz kapcsolódó nyomatokról volt szó, addig manapság már műholdakhoz is printelnek fontos alkatrészeket.

De a változás más szempontból is markáns. A 3DP-s űrprojekteket sokáig főként csak a NASA és a SpaceX jegyezte, holott a verseny nem korlátozódott akkor sem az Egyesült Államokra. Az űripar közben még globálisabbá vált, és ezt a tényt szemlélteti, hogy Szingapúr december 18-án fellőtte az első printelt alkatrészeket tartalmazó műholdját.

A Zeus-1-et a floridai Cape Canaveral állomásról, a SpaceX Falcon 9 rakétájának fedélzetén indították útjára, a projektet pedig a Szingapúr-székhelyű Qosmosys nemzetközi űrtechnológiai nagyvállalat, magánszektori szereplő jegyzi.

A Qosmosys a NuSpace és a Creatz3D cégekkel közösen dolgozott az első helyi gyártású printelt műhold-alkatrészen. A 3D nyomtatás egyértelmű választás volt, mert ha CNC-t, fémlemez-megmunkálást, tehát hagyományosabb eljárásokat alkalmaztak volna, a munka tovább tart és költségesebb.

Az eredeti tervben szereplő lapanyag négy-ötezer dollár, egyetlen gép által készített alkatrész előállítása pedig legalább három hét. 3D nyomtatással viszont csak két-három nap, ráadásul a nyomat tömege is szignifikánsan, több mint ötven százalékkal kevesebb, nyolcszáz helyett 362 gramm.

Ha kisebb a tömeg, nagyobb a gyorsulás, mert ha ugyanazt a nyomást fejtjük ki két tárgyra, akkor (Newton törvénye alapján) a könnyebb gyorsul fel jobban, ami nagyon fontos űrbe szánt objektumok esetében.

A délkelet-ázsiai városállam nem most próbálkozik először űrtechnológiákkal. A szingapúri űripar változatos szolgáltatásokat kínál, 3D nyomtatással viszont ennél a projektnél próbálkoztak először.

Dubairól köztudott, hogy mennyire kedvelik a csúcstechnológiákat, és a 3D nyomtatás alkalmazásaiban is élen járnak. A kvázi városállam 3DP stratégiájának célja, hogy a technológiát az emberiség jólétének növelésére alkalmazzák, Dubai pedig világvezető legyen 2030-ra.

2021 augusztusában Mohammed bin Rashid sejk rendeletet adott ki a 3DP helyi építőiparban történő szabályozásáról. A rendelettel is Dubait, mint a technológia regionális és globális központját promótálják. Az új szabályozással el akarják érni, hogy 2030-ra a városban lévő épületek legalább negyede additív gyártással készüljön.

A 2020-as Dubai Expón – kutatóközponttal, akadémiával, laborokkal – speciális figyelmet szenteltek a technológiának.

Most viszont még az eddigi eredményekhez képest is szenzációs bejelentést tett az Iszlám Ügyek és Jótékonysági Tevékenységek Minisztériuma (IACAD): a Bur Dubai belvárosi negyedben felépítik a világ első nyomtatott mecsetét. A kétezer négyzetméteres épület munkálatait októberben kezdik, és 2025 elején az impozáns létesítmény már hétszáz hívő befogadására lesz alkalmas.

Magát a teljes szerkezetet nagyjából négy hónap alatt nyomtatják ki, míg a belső tér kialakítása kb. tizenkét hónapot vesz majd igénybe. A munkát három operátor által működtetett robotikus 3D nyomtató fogja végezni, a printer óránkénti két négyzetméter sebességgel dolgozik.

Különleges anyagot, helyi nyersanyagok és speciális beton keverékét használják majd hozzá, és az építkezés nem lesz olcsó.

„A költségek harminc százalékkal magasabbra rúgnak, mintha hagyományos eljárásokat használnánk. A drágaság oka, hogy a világon először alkalmazzuk ilyen célra a 3D nyomtatást. A jövőben hasonló árakra számítunk, és az építési garancia harminc év” – nyilatkozta az IACAD mérnöki osztályát vezető Ali Al Suwaidi.

Hamad Al Shaibani, az IACAD vezetője szerint „3D nyomtatással kevesebb lesz az anyaghulladék. A technológia környezetbarát. A mecset vezetésünk bölcs elképzeléseit jeleníti meg.”