FREEDEE BLOG

A francia multinacionális Alstom szupergyors vonatokhoz kínál fenntartható megoldásokat.

A nagyvállalat már tíz éve üzemelő egyik szélsebes elektromos személyszállító vonata, az AGV ETR575 az utóbbi időben elkezdett kopni – „romlani” –, és ez előbb-utóbb biztonsági kockázatokhoz vezetett volna. A problémát a nagyvállalat az olaszországi Nolában működő karbantartó csoportja oldotta meg. Sikerrel jártak.

Kétszáz alkatrészt kellett helyettesíteniük. Tervezésükhöz a magas költségek miatt változtatni akartak az eddigi módszeren, és a 3D nyomtatótechnológia mellett döntöttek.

Miután az Alstom alaposan elemezte a technológiát, kiértékelte az előnyeit, egyértelművé vált számukra, hogy ezeknek a vonatoknak az alkatrészcseréjét legoptimálisabb 3D nyomtatással megoldani. A LOCTITE 3D nyomtatóanyag-fejlesztő cég 3843 HDT60 félig rugalmas műgyantáját találták a legalkalmasabbnak, amely több alkalmazáshoz ideális. Jól tűri az ütéseket, a magas és alacsony hőmérsékletet, részletesen kidolgozott nyomatok készíthetők belőle.

A printelést a Nexa 3D NXE 400Pro gépén végezték. A munka folyamán ténylegesen meggyőződhettek az additív gyártás előnyeiről. Kilencvenhat százalékkal csökkentették a ráfordított időtartamot, száznyolcvan nap volt a maximális átfutási idő.

Idő mellett pénzt is megspóroltak – az összköltség huszonöt százalékkal alacsonyabb volt, mintha hagyományos technikát alkalmaztak volna. Összesen húszezer eurót takarítottak meg.

„A 3D nyomtatás nagyon érdekel minket. A Nexa technológiáját munkafolyamatunkba integráltuk, és tökéletesen passzol a LOCTITE nyomtatóanyagához. Fontolóra vettük, hogy a többi vonatunkhoz szintén printelünk alkatrészeket” – nyilatkozta Lorenzo Gasparoni, az Alstom egyik vezetője.

A francia cég nem egyedüliként próbálkozik a 3DP alkalmazásával a vonatgyártásban. A Siemens például orosz vonatok karbantartásához használja a technológiát.

A 3D épületnyomtatás általában betonnal, betonalapú anyagokkal történik. Általános vélemény szerint az így készülő lakások szigetelése nagyon jó, a költségek viszont magasak, és problémaforrás lehet, hogy a belső hőmérsékletet is nehéz szabályozni.

Mindezek mellett a betonról köztudott, hogy nem környezetbarát, a betonnal dolgozó építőipar egy 2019-es felmérés alapján a globális széndioxid-kibocsátás 4,9 százalékáért felelős. Ráadásul az anyagot nem lehet újrahasznosítani, tehát ebből a szempontból sem felel meg az egyre inkább irányelvként elfogadott fenntartható fejlődés követelményeinek.

A Virginia Egyetem anyagtudományi és környezetvédelemmel foglalkozó szakemberei a 3D épületnyomtatást megújítani hivatott, talajalapú „tintát” – nyomtatóanyagot – fejlesztettek. Kísérleteik során kétféle módszert használtak: az elsőben a talaj és magok rétegeit váltogatták, a másodikban printelés előtt összekeverték a két anyagot.

A két eljárással hengerformájú prototípust hoztak létre.

A helyben található bioanyagok már a közeljövő építőiparában is nagyon fontosak lehetnek. A munka közben keletkező hulladék újrahasznosítható, még ugyanabban a munkafolyamatban is lehet dolgozni vele.

Egyelőre azonban nem tartunk ott, hogy talajból és magokból teljes házakat, szobákat építsünk, de a fenntarthatóság trenddé válásával egyre többen gondolkozhatnak el ezeknek az anyagoknak – valódi alternatívát kínáló – újfajta, építőipari alkalmazásán.

A magok és a talaj összekeverése után, napokon belül elkezd kihajtani a talaj. Ilyen környezetbarát épületek például Szingapúrban állnak már, de azokat másként, nem 3D nyomtatással hozták létre. Előnyeik egyértelműek: a növények elnyelik a napfényt, a széndioxidot és más természetkárosító anyagokat, csökkentik a hőmérsékletet.

Szemre is tetszetősek, mert a látvány lényegesen több egy sima talajnál, és a lakók lelkiállapotára is pozitív hatással van.

A Lockheed Martin és a Sintavia együttműködési szerződést kötött, hogy közösen bővítsék az additív gyártás lehetőségeit, és a technológia a jelenleginél is komolyabb alternatíva legyen az öntéssel és a kovácsolással szemben.

A 3D fémnyomtatás ma is jelentősen bővítheti, kiegészítheti vagy helyettesítheti ezeket a technikákat, javíthatja hatékonyságukat, komoly segítség lehet ellátási láncaik számára, részletesebben kidolgozott termékeket kínál, és a tervezési lehetőségek is nagyobbak.

A Lockheed Martin egyik additívgyártás-beszállítója, a Sintavia több ipari programot támogat, amelyekben fémnyomatokat állítanak elő. Az új együttműködéssel további területeket kívánnak meghódítani, a lézeres porágy-fúzió, az elektronsugár által irányított energialerakás és a kavaró dörzshegesztés mellett más eljárásokat is kidolgoznának.

Az együttműködés szervesen kapcsolódik a Joe Biden által idén májusban meghirdetett AM Forward (additív gyártás, előre) kezdeményezéshez, amelyben a Sintavia képviseli az AM ellátási láncot. A Fehér Ház célja a 3D nyomtatás elterjesztése, és ipari szinten is teljes térhódítása az Egyesült Államokban. Ebben a hazai beszállítókat kívánják támogatni, és elérni, hogy ők is minél előbb alkalmazzák a technológiát.

„A Sintavia és a Lockheed Martin elkötelezett a lehetőségek javítása, mozgékonyabbá tétele és a versenyképesség növelése mellett a védelmi iparban. A közös munkával azonosítani fogjuk a gyártásban mutatkozó problémákat, hogy miért nem hatékony valami. Elsősorban repüléskritikus szerkezetekkel tervezünk foglalkozni” – jelentette ki Brian Neff, a Sintavia alapító-vezérigazgatója.

„Az együttműködés szemlélteti, mennyire elkötelezettek vagyunk a Fehér Ház AM Forward kampánya, a működtetési költségek csökkentése és a hazai ellátási lánc megerősítése mellett. Ezek a törekvések szinkronban vannak a 21. századi biztonsággal kapcsolatos elképzelésünkkel” – nyilatkozta David Tatro, a Lockheed Martin egyik részlegének alelnöke.

A hegedű még ma, a digitális/elektronikus zenék korában is az egyik legnépszerűbb hangszer. Hagyományos módszerekkel készítik, viszont egyre többek szerint másként is lehet.

E másként gondolkodók egyik zászlóshajója a napokban olcsó, tartós nyomtatott hegedűt bemutató AVITA Fiatal Művészek Program.

A hangszer közismerten drága. Hivatásos zenészek általában két- és tízezer dollár közötti összeget költenek rá, de a határ a csillagos ég, akár milliókért is lehet vásárolni. Sajnos még a legegyszerűbb, főként diákok által használt hegedűk ára is minimum ezer dollár, és ezért sokaknak megfizethetetlen a tanulás.

Az AVITA 2012-ben kísérletként indult programjával változtatni szeretne a helyzeten. Ez az első egész világra kiterjedő, fiatal hegedűsöket megcélzó webalapú kezdeményezés. Nyomatuk a küldetés egyik kulcseleme.

Első alkalommal az Amerika Akusztikai Társaság december hatodikai konferenciáján mutatták be a jól működő, és a hagyományos darabok töredékébe kerülő hangszert. A nyomtatási költség mindössze hét, az összeszerelés közel harminc dollár. Mivel ötszáznál alacsonyabb áron még rossz minőségű hegedűt sem lehet találni, a nyomtatott változatban komoly potenciál rejlik, és ha kereskedelmi forgalomba kerül, akkor nagyságrendekkel többen vásárolhatják meg.

A hangszertestet polimerből készítették, és eleve úgy tervezték, hogy olyan hangot adjon ki, mint a hagyományos akusztikus hegedűk. A nyak- és az ujjrészeket puha ABS műanyagból nyomtatták, hogy a zenész kényelmesen érezze magát. A hangzás valamivel sötétebb és kiforrottabb a megszokottnál, a hagyományos eljárással készített hegedűkénél.

Egyelőre nem vásárolható meg, a teszten résztvevő, és speciálisan erre a hangszerre írt Singularity concertót (szerzője Harry Stafylakis) előadó Mary-Elizabeth Brown (a program vezetője) elégedett vele. Elmondta, hogy bizakodnak a nyomtatott hegedűk szerepében a közeljövő zeneoktatásában.

A 3D nyomtatás- és digitálisgyártás-specialista Sculpteo közzétette immár nyolcadik éves beszámolóját, átfogó képet a terület jelenállásától. Ezúttal a fenntarthatóságon a hangsúly, és a jelek arra utalnak, hogy a 3DP és a hozzá kapcsolódó tevékenységek a korábbiaknál is „zöldebbek.” (A felmérésben vállalatvezetők, mérnökök és tervezők vettek részt.)

41 százalékuk szerint az additív gyártás segít a cégeknek fenntarthatósági célkitűzéseik megvalósításában. 61 százalékuk úgy véli, hogy a 3DP lehetővé teszi a pontos szükségletnek megfelelő mennyiségek előállítását, azaz nem kell még több forrás. A hagyományos technológiáknál más a helyzet, több anyagra van szükség, így nehezebb a termékek fenntartható gyártása.

Ez nagyon fontos érv a 3D nyomtatás alkalmazása és a klasszikus megoldásokkal szembeni előnyben részesítése mellett.

A tervezésnél szintén ígéretes lehetőség. A megkérdezettek 84 százaléka optimista a technológia jövőbeli potenciálját illetően. 58 százalékuk szerint fontos szerepe lesz a gyártásban, a vállalati világban és a magánéletünkben is.

Megbízhatósága miatt különösen szeretik használni a gyártótevékenységek negatív környezeti hatásainak csökkentésére.

61 százalék véleménye alapján a megbízhatóság és a fenntarthatóság az on-demand gyártás nagy előnye, 59 százalék pedig még többet szeretne profitálni a környezetbarát anyagokból. Elsősorban az egyre népszerűbb bioalapú termékekre gondolnak.

A fenntarthatóság és megbízhatóság három aspektusát emelik ki: a nyomtatott darabok újrahasznosíthatóságát, további fenntartható anyagok fejlesztését, és a fémporok (például szelektív lézeres szinterezéssel történő használata után lehetséges) újeafeldolgozását.

A technológiának egyértelmű előnyei mellett megvannak a maga hátrányai is. Elsősorban a költségeket emelik ki, például sokan ezért vonakodnak az additív gyártás alkalmazásától, mert egyelőre anyagi okok miatt sajnos nem férhető hozzá minden cég számára.

A fenntarthatósággal a rendelkezésre álló anyagokat az eddigieknél is jobban kell hasznosítani. Nem véletlen, hogy a megkérdezettek 63 százaléka keresi az újrahasznosítási opciókat. A források racionális kezelése az iparág egyik legfőbb problémája, amelyen folyamatosan igyekeznek javítani a szereplők.

A Kaliforniai Technológia Intézet, a svájci ETH és EPFL kutatói tiszta és több-összetevős fémek nyomtatására fejlesztettek új technológiát. Módszerük komoly előnye még, hogy a felbontás akár egy nagyságrenddel kisebb is lehet az eddigieknél.

A vízalapú kémiát és 3D nyomtatást kombináló folyamat többféle fémre, akár ugyanabban a gyártási szakaszban is alkalmazható, és csak minimális módosítások kellenek hozzá. Mikroelektronikus mechanikus rendszerekhez (MEMS), például járművekhez, űralkalmazásokhoz, biomedikális eszközökhöz stb. gyárthatók alkatrészek vele.

Különösen a hőt nagyon jól vezető fémekkel, mint például a réz (de a legtöbb fémmel szintén) pont az a komoly probléma, hogy az anyag túl jól továbbítja a hőt. Emiatt még az ultrapontosan fókuszált lézerek esetében is, a hő eljut az óhajtott területen túlra, amellyel csökken a nyomat lehetséges felbontása.

A kutatók a korábbiaktól eltérő megoldást találtak ki a probléma orvoslására: közvetlen fémnyomtatás helyett hidrogélt printeltek, amelyet egyfajta állványként használtak fémtartalmú folyékony prekurzorokhoz, azaz előanyagokhoz. (A prekurzorok másik vegyület előállításában résztvevő vegyületek.)

A rugalmas polimerláncokból álló, például egyes kontaktlencsékhez használt hidrogélek nem oldódnak fel a vízben. Alacsony teljesítményű ultraviola lámpából érkező fénnyel kémiai reakciók indíthatók be a folyékony polimerekben, amelyek a láncok térhálósodásával megkeményednek. Ha a folyamatot, speciális mintát követve, többször megismételjük, kivitelezhetők az óhajtott mikroszkopikus alakzatok.

A nyomtatott hidrogél-állványokat vízben oldott fémsókkal töltötték meg, hogy a fémionok beszivároghassanak a hidrogélbe, és ne csak bevonják a felületét. Ezt követően a szerkezet hidrogél részét, az anyag függvényében, 700 és 1100 Celsius-fok közötti kemencében égették el. Mivel az összes fém olvadási pontja magasabb a hidrogélénél, a fémek intaktak maradtak.

A magas hőmérséklet hatására nemcsak a hidrogélt sikerült eltávolítani, hanem az egész szerkezet összezsugorodott, azaz még kisebb struktúrák hozhatók létre – akár tiszta fémekből, akár ötvözetekből, több-összetevős fémrendszerekből. Méretük az emberi hajszál szélességének fele, negyven mikron is lehet.  

Japán és szingapúri kutatók közösen dolgoztak ki új nyomtatótechnológiát pontos fémmintázatok létrehozására printelt műanyagszerkezetek külső és belső felületén.

Az utóbbi években exponenciálisan növekedett az érdeklődés a műanyagra nyomtatható fémek, egész pontosan az ehhez szükséges technikák iránt. Érthető okokból: a következőgenerációs elektronika elképzelhetetlen ezek a komplex formájú, printelt fém-műanyag kompozitok nélkül.

Széleskörű alkalmazási potenciál rejlik bennük: az intelligens elektronikához, a mikro- és a nanoszintű érzékeléshez, a dolgok internetéhez és még a kvantumszámítógépekhez is egyre nagyobb igény lehet rájuk. Az ezekből a szerkezetekből készített eszközök szabadabban, kötetlenebbül tervezhetők, komplexebb tulajdonságokkal és geometriával rendelkeznek, miközben méretre kisebbek az előző generációknál. (A felsoroltakon kívül metaanyagok, magunkon viselhető rugalmas elektronikus dolgok és különleges elektródák is az alkalmazási területekhez tartoznak.)

Gyártásukat komoly problémák hátráltatják: a mai módszerek drágák és bonyolultak.

A kutatók erre – tetszőleges összetett formájú fém-műanyag kompozitok gyártására – találták ki a többanyagos fényfeldolgozáson alapuló 3D nyomtatást (MM-DLP3DP). Mivel a robotok, vagy az IoT-eszközök fénysebességgel fejlődnek, a szükséges gyártótechnológiáknak is úgy kellene. A mai módszerekkel értelemszerűen lehet áramköröket nyomtatni, a lapos áramkörök egymásra rakása viszont még most is nagyon aktív kutatási terület – magyarázzák a kutatók.

Az MM-DLP3DP többlépcsős folyamat, és a benne lévő lehetőségeket demonstrálandó, különféle, komplex topológiájú nyomatokat hoztak létre vele. Bonyolult szerkezeteket, több anyagból álló alsó rétegekkel, köztük mikroporózus és apró üreges szerkezeteket is. A rajtuk lévő fémmintázatok teljesen egyediek, és jól kontrollálhatók.

Összetett topológiájú 3D áramköri lapokat, például LED sztereó és kétoldalú 3D áramkört is nyomtattak, előbbihez nikkelt, utóbbihoz rezet használtak.

A tervezőszoftverekben élenjáró Autodesk a Formnext 2022 előtt újabb partnerségre lépett a polimeralapú gépeket is fejlesztő, de elsősorban fémnyomtatóiról ismert EOS-szal.

Az Autodesk Fusion 360-a számítógéppel támogatott tervezési (CAD), gyártási, mérnöki és nyomtatott áramköri lapokat tervező, Windows, macOS, Android és iOS alatt egyaránt futó szoftveralkalmazás, első változatát 2013-ban vezették be a piacra, sok más funkciója mellett generatív tervezésre, szimulációra, terméktervezésre is használható.

A felek az együttműködéssel a „következő szintre” kívánják emelni az additív gyártás lehetőségeit. Az EOS gépei már hozzáférhetők a Fusion 360 Gépkönyvtárában, de a partnerséggel ennél tovább mennek, a szoftver újabb additívgyártás-funkciókkal (Például: Additive Built Extension) bővül, kihasználhatja például az új finomhangolt EOS-gépek munkafolyamát, asszociatív tervezéssel és gyártással a terv-áttekintéséből „észrevétlenül” valósul meg a nyomtatás, a gyártás.

Átfogó támogatást kínál fémporágyas-fúziós folyamatok szimulálásához, minimalizálja a potenciális hibák számát. Mivel a Fusion 360-at az EOS polimeralapú gépeibe szintén beintegrálták, az Additive Build Extension nélkül is nagyon hasznos.

Az új funkcióknak köszönhetően összességében javul a teljesítmény, tökéletes a szoftver-hardverintegráció.

A Fusion 360-nal a felhasználók jobban kidolgozhatják a nyomatokat, támasztékokat hozhatnak részre, folyamatokat szimulálhatnak, a print nyomtatás közbeni integritásának megfelelő geometriákat alakíthatnak ki. Ezeken kívül, a Fusion 360 „építési” fájljai az EOSPRINT 2-be exportálhatók, hogy előzetesen láthassuk a darabokat, és a printerek felé továbbítsuk a feladatokat.

A 2022-es Fekete Párduc 2 (Black Panther: Wakanda Forever), a 2018-as (Black Panther) szuperhős-film folytatása, a Marvel moziuniverzumának november 11-én bemutatott friss darabja.

Julia Koerner designer és 3D nyomtatásspecialista már az első opus munkálataiban is részt vett. A 3DP tervezőközeg egyik legismertebb alakjaként munkássága nem korlátozódik filmekre – a technológiát szintén előszeretettel alkalmazó kultikus holland divatkreátor Iris van Herpennel, a Chanellel és a Swarivskival is dolgozott már együtt. A Dél-kaliforniai Egyetemen tanít, saját 3DP brandje, a JK3D székhelye New York és Bécs. Alkotásait a világ több nagvárosában mutatták be, különféle díjakkal honorálták.

A 2018-as film több szempontból is úttörőnek számított: első Marvel-film fekete rendezővel, a színészek többsége szintén fekete volt, és széles tömeg ismerhették meg szélesvásznon az afrofuturizmust. A jelmezek és a díszletek a hagyományos afrikai elemek és a technológia, tudományos-fantasztikum sikeres kombinációjaként vonultak be a mozihistóriába. Olyannyira, hogy Ruth E. Carter jelmeztetvező csúcstechnológiával készült egyes darabjai a valóságban is megjelentek.

Az első és a második film forgatása során Koerner segített a jelmezek és kiegészítők, például a Ramonda királynő által hordott korona és nyaklánc, valamint más afrofuturista kellékek nyomtatásában.

Az elsőben a királynő nagyméretű és különleges koronáját, bonyolult köpeny- váll-lapját printelték, majd a nyomatokat „átmentették” a másodikba, de közben új tervezésű koronát és nyaki ékszereket is készítettek a technológiával. A printek jelmeztervezés, digitális tervezés és 3D nyomtatás szintézise, az Oscar-díjas Carter és Koerner közös munkái. Mindkét darab annyira összetett és bonyolult, hogy hagyományos gyártóeljárásokkal kivitelezhetetlenek, és ezért csak 3D nyomtatással – szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) – lehetett megvalósítani az elképzeléseket.

A Black Panther: Wakanda Forever kifejezetten pozitív kritikákat kapott, a látványvilágot és a jelmezeket, kellékeket többen külön kiemelték. 

Az ománi Német Műszaki Egyetem, a GUtech úttörő az ország építőipari 3D alkalmazásaiban. Nemrég fejezték be a főváros Maszkattól 540 kilométerre, délkeletre fekvő kicsi kikötővárosban, Duqm-ban három új épület printelését. Világcsúcsot döntöttek vele, mert az építkezés mindössze nyolc napig tartott, és eddig helyszínen senki nem nyomtatott még ilyen rövid idő leforgása alatt három épületet.

A halászatáról ismert Duqm új fejlesztési terület, gazdasági, turisztikai és k+f zónákkal, a kikötő változatos célokra, például hajójavításra használható, van regionális reptere, logisztikailag fontos település.

A szultanátusba az egyetem vezette be a 3D betonnyomtatást, és meg is mutatták, hogyan kell alkalmazni a technológiát, ráadásul a rekordidejű eredménnyel mindenkinek bebizonyították, hogy érdemes 3DP-vel foglalkozni, befektetni. A munkát ománi szakértők végezték, és további ambiciózus terveket dédelgetnek.

A három épület egyike világpremier is egyben – 81 négyzetméter alapterületű, 3,7 méter magas kávézót nyomtattak, a földkerekségen ez az első printelt kávézó. A printelés huszonkét óráig, a teljes munka három napig tartott, és naponta csak nyolc órát dolgoztak Összesen 19,6 köbméter betont használtak el, amelynek 99 százaléka helyi nyersanyag. A fejlesztést a lassan a világ minden pontján jelenlévő COBOD Dfab technikájával, a Cemex-szel együttműködésben végezték.

A második új épületet, húsz négyzetméter alapterületű, 3,5 méter magas nyilvános illemhelyet tizenhárom óra nyomtatással, összesen két nap munkával, 10,6 köbméter betonból húzták fel.

A harmadik hetvenkét négyzetméteres, egyszintes, három méter magas Fisherman’s house étterem, 17,3 köbméter betonból tizenkilenc óra nyomtatással, két nap alatt készült el.

Mindegyiknél a Teejan volt a fővállalkozó, a speciális beton összesen 3600 dollárba került. A három épület falai bírják a strapát, nincsenek bennük oszlopok, vannak viszont nyomtatott mellvédek, illetve tetőfödémek.