FREEDEE BLOG

Sok autógyártó szembesül az egyre komplexebb alkatrészek kis mennyiségben történő gyártásának problémájával. A költségek általában magasak, az előállítási idő pedig hosszú.

Mivel 3D nyomtatással a probléma könnyebben orvosolható, egyre többen fordulnak a technológiához. Egyikük, Ausztrália legrégebbi autó-motorsport csapata, a kb. negyven személyt alkalmazó Garry Rogers Motorsport. A cég alapítója és vezetője, Garry Rogers maga is autóversenyző volt, több ausztrál Supercar bajnokságot nyert meg.

Versenyautóknál fontos szempont még, hogy az alkatrészeket akár a helyszínen, kívánság szerint is elő lehessen állítani.

A Garry Rogers Motorsport (GRM) mindezeket figyelembe véve kereste meg az ipari 3D nyomtatás élharcosát, a Massachusetts állambeli Markforged vállalatot (amelynek a termékeit a FreeDee forgalmazza Magyarországon).

„A 3D nyomtatás újabb lehetőség arra, hogy máskülönben nagyon drága alkatrészeket készítsünk” – nyilatkozta Stefan Millard, a GRM egyik vezetője.

Millard és csapata kb. tíz éve döntötte el, hogy a hagyományos módszereken kívül másokkal is foglalkoznak, és így jutottak el a 3D nyomtatásig. Hamar rájöttek, hogy a technológia mennyire hatékony prototípusok és pótalkatrészek gyártására.

Millard elragadtatottan beszél a Markforged-ról: „úgy tűnt, hogy a Markforged az egyetlen, amelyik nemcsak prototípusokra, hanem inkább kiváló minőségű végtermékekre összpontosít.”

Fontos volt, hogy a nyomtatott részek bírják a nyomást, a magas hőmérsékletet, a gyorsaságot, mindenféle erőket. A GRM Ausztrália egyik első vállalataként vásárolt Markforged technológiát. Ma már ott tartanak, hogy a végtermékként funkcionáló nyomatok termékeik közel ötven százalékát teszik ki. Főként ajtózárakról, sebességváltó-házakról, kormányfogantyúkról, kamera-kiegészítőkről van szó, de az öntött üvegszálas darabok előállítását is a 3DP tette lehetővé.

Például egy fékalkatrész mintáját 24 óra alatt, 50 dollárért nyomtatták ki. Hagyományos módszerrel legalább két hét és 670 dollár lett volna.

„A jövő gyára nem egyetlen, központi helyszín lesz. Az intelligens technológiákkal, például 3D nyomtatással végzett gyártás több digitális termelésre alkalmas helyen, a világ különféle pontjai elosztva, az ügyfelekhez közelebb történik majd. Ez viszont csak akkor lesz lehetséges, ha a vállalatok biztosak abban, hogy terveik és termékeik biztonságban vannak” – nyilatkozta Fried Vancraen, a 3D nyomtatás egyik úttörője, a belga Materialise vezérigazgatója.

A hagyományos központosított gyártómodell rendszerszintű összeomlásoknak, a globális ellátási lánc problémáinak, geopolitikai feszültségeknek és a fenntarthatóság miatt folyamatosan növekvő elvárásoknak van kitéve. Az olyan „okos” megoldások, mint a 3D nyomtatás viszont lokálisan is lehetővé teszik a kisebb léptékű gyártást. Ebben a megváltozott környezetben egyre fontosabb az adatbiztonság.

Ha a gyártó többezer, többmillió darabot akar printelni, értelemszerűen elvárja, hogy a nyomtatás helyszínétől függetlenül, egyforma legyen a minőségük. Adatintegritás nélkül ez nem valósítható meg.

A Materialise a digitális részeket (nyomatokat) titkosító, elosztó és a komplex beszállítói lánc egészén végigkövető szoftvereket fejlesztő Identify3D felvásárlásával komoly lépést tett a szuperbiztonságos – és elosztott – additív gyártás felé. Nyílt forrású CO-AM platformja minden eddiginél biztonságosabbá válik.

Az Identify3D szoftvere megelőzi a csalást, additív gyártással készülő, készült termékek rosszindulatú (vagy figyelmetlen) módosítását, rossz minőségű vagy nem hitelesített darabok bekerülését a fizikai ellátási láncba.

A CO-AM a gyártóknak felhőszámítás-alapú hozzáférést kínál a 3D nyomtatófolyamat minden szakaszában jó, tervezésre, üzemeltetésre és optimalizálásra használt programok sokaságához. Az Identify3D szoftvere ezekhez adja a biztonsági réteget. A CO-AM így a legrobusztusabb és legmegbízhatóbb elosztott 3DP platformmá válik, a gyártók nyugodtan méretezhetik nyomtatóműveleteiket.

Sohasem egyszerű megtalálni a legjobb bőrápoló terméket. Leginkább azért problémás, mert számtalan összetevőből álló számtalan cuccot szerezhetünk be a boltokban.

Másrészt a bőrápolás jó ideje már nemcsak a hölgyek privilégiuma, férfiak is egyre érintettebbek benne, körükben évente kb. nyolc százalékkal több az érdeklődő az Egyesült Államokban.

De melyik a legjobb termék, illetve melyik egy adott személy számára a leghatékonyabb?

Egy Hongkong-székhelyű technológiai vállalat, az EveLab Insight ezekre a kérdésekre keresi a választ. Úgy tűnik, találtak egy eredményes, bőrápolást, additív gyártást és mesterséges intelligenciát összekombináló módszert.

Sok hirdetés a kvázi lehetetlent, az azonnal egészségesebb és fiatalabb bőrt ígéri. A valóság azonban nagyon más, és az EveLab ebből a másik, tényleges valóságból indult ki. Legújabb technológiájuk, az Eve V mesterséges intelligenciával kiegészített elemzőkészüléke 3D-s panorámalépet készít a bőrről.

A 3D szkennelésnek köszönhetően, a rendszer néhány másodperc alatt több bőrréteget ismer meg, így pedig átfogó, részletes képet kap, látva az adott személy egyedi tulajdonságait.

Ezekre a célokra több eszközt használnak, de a beszámolók alapján az Eve V-vel pontosabb a mérés, eredményesebb a számszerűsítés. Figyelembe veszi a bőr megereszkedettségét, a szem körüli táskákat, az arc és az áll körüli ráncokat is. A dermatológusok elégedettek vele, többek szerint megváltoztathatja a szakterületet.

Egyes nagy kozmetikai cégek, például a Dior, az LVMH, az EFFECTIM, vagy egészségügyi intézmények (Sanghaji Bőrgyógyászati Kórház) már használják is az Eve V-t.

Titánötvözettel kevert, kis mennyiségű – szimulált – marsi kőzetből állítottak elő erős, jó teljesítményű és 3D nyomtatásra alkalmas anyagot a Washington Állami Egyetem (WSU) kutatói.

Az anyagokat erős lézerrel 2000 Celsius-fok fölé melegítették, majd a regolit-kerámia és a fém keverékéből különféle méretű formákat hoztak létre. Erejüket és tartósságukat lehűlésük után tesztelték.

Többféle arányt próbáltak ki: a csak öt százalék marsi regolitot tartalmazóból jobb nyomat készült, mint a száz százalék regolitból. Utóbbi printek törékenyek, könnyen megrepednek. Az előbbiek viszont az eredeti titánötvözetnél is jobban teljesítettek.   

A vörös bolygó felszínén található köves, anorganikus anyagot fekete porral utánozták. A nagymennyiségű regolitot tartalmazó matéria a törésre, repedésre való hajlam ellenére is használható, például felszerelések, műszerek bevonásánál ez kevésbé problémás, és védi őket a rozsdásodásról, valamint a Marson nagyon masszív sugárzástól.

Nemcsak a jövő, hanem már a jelen szempontjából is fontosak ezek a kísérletek, mert az emberrel a fedélzeten történő űrmissziók dolgát jócskán nehezíti, ha mindent a Földről kell szállítani. Rendkívül költséges, például a NASA űrsiklója egy kilogramm terhet vitt Föld körüli pályára, és a szállítás kb. 54 ezer dollárba került.

Magyarán, ha valamit megcsinálhatunk a világűrben, akkor ott kell megcsinálni, máskülönben a nehéz logisztika, a felesleges pluszterhek mellett és miatt a kiadások is az egekbe szöknek. Például, ha eltörik egy alkatrész, mindenképpen a helyszínen kell megjavítani, valamilyen kivitelezhető módszert kell kitalálni rá. Ezért üzemeltetnek 3D nyomtatót a Nemzetközi Űrállomáson, és a majdani Mars-expedícióknál is nagy valószínűséggel a helyszínen fognak printelni.

A kutatók már 2011-ben bebizonyították, hogy a Holdon található regolittal működik a 3D nyomtatás. Az anyagot akkor az Amerikai Űrügynökségnek, a NASA-nak szimulálták. Az űrügynökségek azóta előszeretettek használják a technológiát, legszebb példája a Nemzetközi Űrállomás.

Az Allied Market Research felmérése alapján fényes jövő vár az ipari 3D nyomtatásra: 2031-re 107,7 milliárd dolláros üzlet lesz, míg az összetett éves növekedési ráta (CAGR) esetében 21,9 százalékkal számolhatunk.

A pozitív számok két markáns trenddel magyarázhatók: egyrészt egyre nagyobb a személyre szabott, egyedi termékek iránti igény, és a 3DP tökéletes technika ezek előállításához, így pedig komoly versenyelőnyre tehet szert a rivális, hagyományos megoldásokkal szemben. Másrészt, gyorsan elfogadják a használják a 3D nyomtatóanyagokat.

A beszámoló szerzői több kulcstényezőt, régiónkénti helyzetet, ipari szegmenseket, nyomtatótechnológiákat, trendeket stb. részletezve, prognosztizálnak masszív növekedést. Az utóbbi években a pandémia lassította az ütemét, és a szakképzett munkaerőből is hiány volt. Szerencsére a terület talpra állt, és 2031-ig a bizonytalan világgazdasági környezet ellenére sem várható komolyabb törés.

3D nyomtatással költséghatékony, és a hagyományos technikákkal készülteknél komplexebb, könnyebb termékek állíthatók elő. E területen a gyártószektor jár az élen, ahol prototípus- és szerszámkészítésre, valamint végtermékek gyártására egyaránt alkalmas a 3DP. A gyártószegmens után a légjármű- és a védelmi ipar következik. Ezekben lesz a legmarkánsabb a növekedés.

Régiónkénti bontásban, Észak-Amerika megőrzi vezető pozícióját, a világpiac közel felét adja most, és 2031-ben is az élen lesz. Ugyanakkor Latin-Amerikában, a Közép-Keleten és Afrikában (LAMEA) összesítve, 24,1 százalékos évi növekedés várható.

A technológiákat illetően, a beszámoló a komponensek (hardver és szoftver), illetve a nyomtatási eljárások jövőjét is felvázolja. A hardverszegmens a bevételek kétharmadát generálja, és ez 2031-ben sem lesz nagyon másként.

A technikákat illetően, a piac közel negyedét uraló sztereolitográfia megőrzi vezető helyét, a legnagyobb éves növekedést azonban az FDM fogja produkálni.

A mainál szélesebb körű elfogadottságot a technológia magas beszerzési ára és a képzett munkaerő hiánya akadályozza, amelyet az egyre több iparági alkalmazás ellensúlyoz.

A londoni University College (UCL) két PhD-kutatója, Anthony Bourached és George Cann a képzőművész Jesper Erikssonnal együttműködve, csúcstechnológiákat használva, keltettek életre egy elveszettnek hitt Van Gogh képet. Munkájuk a 2019-ben indult, eltűnt festményeket újraalkotó NeoMasters sorozatuk legújabb darabja.

Az újraalkotáshoz speciális eljárást dolgoztak ki. A festmény összes rétegét röntgensugaras képalkotó technikával vizsgálják meg, a művész stílusát mesterséges intelligencia vázolja fel, míg a végleges darab 3D nyomtatással készül el.

Legújabb munkájuk Van Gogh Két birkózója – a felek absztrakt háttér előtt mérik össze erejüket. A vásznat a művész később újrahasználta, az eredeti képre festett egy másikat.

Egyelőre nem lehet tudni, milyen volt a teljes eredeti, mert nincs róla információ, jelen újraalkotás viszont a „legpontosabb találgatás.” A képet 2012-ben fedezték fel először, amikor az Antwerpeni Egyetem művészettörténészei egy Van Gogh virágcsendéletet röntgensugarakkal vizsgálva, észrevették, hogy a művész már létező képre festette azt.

A birkózók ábrázolása és a pigmentek konzisztensek Van Gogh stílusával, ráadásul a birkózás általános téma volt az Antwerpeni Művészeti Akadémián, ahol a festő 1886-ban tanult. Emellett, egy 1886. januári, testvéréhez, Theóhoz írt levelében be is számolt a két meztelen felsőtestű birkózóról készített alkotásról.

Az UCL kutatói az éleket azonosító, valamint a röntgensugaras adatokból a figurák körvonalait megalkotó algoritmusokat fejlesztett. Ezt követően egy, többszáz Van Gogh munkából tanuló ideghálót használtak, ami előrejelezte a színeket, részleteket, ecsetvonásokat stb. A végső darabot mindezek után nyomtatták ki.

Hasonló képelemző és gyártótechnikákkal más elveszettnek hitt képeket, egy Picassót, egy Modiglianit és egy Leonardót is „feltámasztottak.” Munkáikat a Louvre Focus művészeti vásárán állították ki.

A Cornell Egyetem, a Lithoz America és a felsőoktatási intézmény által támogatott és működtetett Dimensional Energy energetikai startup közösen fejleszt az erőművek széndioxid-kibocsátását jelentősen csökkentő, megakadályozó, azt tiszta energiává átalakító nyomtatható kerámiákat.

A Dimensional Energy energetikai reaktorokkal alakítja át a széndioxidot a későbbiekben tiszta (azaz nem szennyező) repülőgép-üzemanyaggá továbbalakítható vegyi anyagokká.

A technológiát a United Airlines és más befektetők is támogatják, a fejlesztőknek viszont komoly kihívásokkal, például méretezési problémákkal kell szembe nézniük.

Kiváló hőtani tulajdonságaik és a korrózióval szembeni ellenállóképességük miatt a kerámiák ideális anyagok ezekhez a reaktorokhoz. Teljesítményüket azonban egyelőre több tényező hátráltatja. A kerámiaalapú additív gyártással, a technológia adta tervezési szabadsággal ás anyagválasztékkal szerencsére csökkenthető az elméleti és a gyakorlati teljesítmény közötti szakadék.

Az egyetem a Lithoz Americával korábban vizsgálta, hogy a számítógépes modellezés és a 3D nyomtatás hogyan használható „személyre szabott”, egyedi kerámiaszerkezetek létrehozásához. Ezeknek a szerkezeteknek tűrniük kell a reaktorok és más ipari környezetek magas hőmérsékletét.

A kutatások eredményei pozitívak, a 3D nyomtatással gyorsan elkészíthető elektrokémiai reaktorok prototípusai a teljesítményt és az átalakítás mértékét optimalizáló formával rendelkeznek. A cél a Dimensional Energy által használt speciális, termokatalitikus reaktorok működésének hatékonnyá, természetbaráttá tétele.

A partnerek bizakodnak benne, hogy kutatási eredményeikből hamarosan piacképes termékek lesznek, és környezetbarátabb üzemanyagok és vegyszerek kidolgozásában segíthetnek.

A Washington Állami Egyetem (WSU) kutatói új módszert dolgoztak ki a 3D nyomtatásban is gyakran használt műanyagból, a politejsavból (PLA) termelődő hulladék műgyantaként történő újrahasznosítására.

A PLA bioalapú műanyag, de nehezen törik el, édes és sósvízben akár évekig sodorhatják az áramlatok anélkül, hogy szétesne. A legtöbb műanyaghoz hasonlóan ritkán hasznosítják újra, mert miután megolvadt és átformálódott, nem teljesít olyan jól, mint eredeti állapotban, kevésbé értékes.

Tény, hogy biológiailag lebomlik és komposztálható, viszont akár száz év is eltelhet, amíg a földben tényleg lebomlik. Valójában sok szennyeződést okoz. A kutatók ezért is javasolják, hogy ha valaki PLA-t gyárt, aprólékosan tanulmányozza, hogyan kezelik majd az anyagot.

Évente ugyanis mintegy 300 ezer tonna PLA-t állítanak elő világszerte, és az utóbbi időben drámai növekedés tapasztalható.

Az újrahasznosítás a műanyaghulladék egyik hatékony felhasználási módja. A WSU szakemberei egyszerű, de eredményes eljárást dolgoztak ki rá, amivel azonnal erősebb és jobb anyagot állítanak elő. Bíznak benne, hogy példájukat mások is követni fogják.

Gyors és katalizátormentes módszerükkel a nagy molekulaláncokat egyszerű monomerekre, a láncok építőkockáira bontják. A vegyi folyamat enyhe hőmérsékleten, kb. két nap alatt megvalósítható, ráadásul a PLA lebontására használt vegyszer, az aminoetanol olcsó.

A folyamatot úgy képzeljük el, mintha egy LEGO várat kockáról kockára szednénk szét, és mihelyst az alapegységekig jutunk, számtalan újraalkotási opció közül választhatunk.

Miután eljutottak a PLA építőkockáiig, a műanyagból olyan, fényre keményedő, folyékony műgyantát hoztak létre belőle, amelyet általában „nyomtatótintaként” használnak a 3D printerek. Kimutatták, hogy az új anyag jobb mechanikai és hőtani tulajdonságokkal rendelkezik, mint a kereskedelmi forgalomban beszerezhető legtöbb műgyanta.

A kutatásnál a PLA-re összpontosítottak, de bizakodnak, hogy eljárásuk a még gyakoribb PET (polietilén-tereftalát) esetében szintén működik. A PET vegyi szerkezete hasonló, hulladékként viszont még nagyobb problémát jelent.

A 3D nyomtatás egyre népszerűbb gyártási módszer bútorok, szerkezeti elemek, épületek tervezésénél, kivételezésénél, és szerencsére egyre több a szakterületi innováció.

A Jeruzsálemi Héber Egyetemen például a fával történő nyomtatást igyekeznek megújítani. Speciális eljárást dolgoztak ki, a fát gyanta formában használják, hogy a nyomatot megváltoztassák, miután az elveszítette nedvességét. Az új faanyag komoly hatással lehet a bútorgyártásra, a bútorok mások lehetnek, mint amilyennek ismerjük őket.

Munkájukat az Amerikai Kémiai Társaság augusztus 21. és 25. között tartott őszi eseményén mutatták be.

Szerkezete és a sejtek elrendezése miatt, a fa természetes tulajdonsága, hogy száradás utánra megváltozik az alakja. E jellegzetessége miatt a kutatók egyméteres tálat printeltek belőle.

A fa nyomtatóanyagot kör alakban printelték, és a kör végei, száradás után, egyenesen álltak. A kutatók elmondták, hogy elképzeléseik kiindulópontjához, a természethez akartak visszatérni, és a fa tökéletes matériának bizonyult a koncepció megvalósításához.

Az anyagfejlesztéshez más projektekből fennmaradt fahulladékot gyűjtöttek össze. „Faliszt” néven ismert mikrorészecskékből áll, cellulóz nanokristályokkal és xiloglukánnal (hemicellulose), amelyek természetes növényi kötőanyagok, így nem véletlen, hogy a végeredmény teljes mértékben környezetbarát, vízalapú „tinta.”

Miután elkészültek vele, ki kellett dolgozni az ilyen típusú alkalmazások optimális nyomtatási paramétereit. Több tesztet követően kiderült, hogy a printelés sebessége és a nyomtatott csíkok orientációja fontos szerepet játszanak a nyomat átalakulásában. A printelési paraméterek meghatározzák a fa száradás utáni „viselkedését.”

Több darabot, köztük konyhai eszközöket és bútorokat is kiviteleztek már a technológiával, és a kutatók természetesen folytatják a fejlesztéseket. Be akarják bizonyítani, hogy egyes paraméterek, például a nedvesség módosítása miatt megint képesek megváltoztatni a fa formáját.

A kaliforniai Velo3D a fémnyomtatás egyik meghatározó szereplője. Sapphire printerei az úgynevezett „ÚjŰr” (NewSpace) vállalatok kedvenc munkaeszközei közé tartoznak – hatékony gépek az iparág gyorsabb repülők és könnyebb űrhajók gyártásával történő forradalmasításához.

Legújabban a 2018-ban alapított, atlantai Hermeus használ Sapphire-okat, kritikus részeket nyomtatnak velük hiperszonikus repülőhöz. Kereskedelmi és védelmi célokra egyaránt gyártanak, és szerencsére a Sapphire rendszerek alkalmasak a tömegtermelésre. A Quarterhorse repülő Chimera motorjához nyomtatnak alkatrészeket, Inconel 718 nikkel-króm szuperötvözetet használnak hozzájuk.

„A fémnyomtatás kulcskomponens a gyártás vertikális integrálását célzó tervünkben. A Velo3D technológiájával a teljesítmény növelésének, az alkatrészek egységesítésének, a tömeg csökkentésének és a külső tényezőktől való függés minimalizálásának lehetőségeit keressük” – nyilatkozta Glenn Case, a Hermeus vezérigazgatója.

Az iparág új „szupersztárjának” számító cég célja a légiközlekedés radikális felgyorsítása hiperszonikus repülőgépekkel. Támogatói között olyan intézmények szerepelnek, mint a NASA, kormányzati ügynökségek, az amerikai légierő, a szakma innovátorai, például az RTX Ventures, és természetesen kockázati befektetők is (Raytheon Technologies).

A Hermeus első repülőgépét, az autonóm Quarterhorse-t működtető Chimera turbina-alapú, kombinált ciklusú motor. Elképesztő sebességre és újrahasznosíthatóságra tervezték, az első repülés 2023-ban várható.

„A hiperszonika a repülőipar extrém kihívásokat tartogató részterülete. A Hermeus által megvalósítandó sebességnél a hőmérséklet, a rezgések és az aerodinamika rendkívül fontos tényezők a repülésben. Ebben a szegmensben nagyon kevés csapat rendelkezik akkora tapasztalattal, mint ők, és büszkék vagyunk, hogy Sapphire printereinkkel hozzájárulhatunk terveik megvalósításához. Kétségem sincs afelől, hogy a kereskedelmi hiperszonikus repülésből valóság lesz” – jelentette ki Benny Buller, a Velo3D alapító-vezérigazgatója.