FREEDEE BLOG

Az apa és fiú, Kevin és Lukas Czinger által alapított, azonos nevű (egyébként Divergent-leányvállalat) amerikai autógyártó legújabb csodagépe, a világ jelenleg legfejlettebb technológiájú kocsija, a Czinger 21C úgy néz ki, mintha versenyautó lenne, pedig nem az. Az Egyesült Államok szigorú szabályozása alapján, alkalmas az országúti közlekedésre, személyautóként funkcionál.

Mindenesetre nemcsak ránézésre speciális, hanem a tervezése és a gyártása is az: a legkorszerűbb technológiákkal – 3D nyomtatással, mesterséges intelligenciával – készült, méretes pillangóajtói pedig egészen különleges látványt nyújtanak. Tervezése, fejlesztése, gyártása hét évig tartott.

Az 1500 kilónál kisebb tömegű járművet saját fejlesztésű, 2,9 literes ikerturbó-motor működteti, 932 kW a teljesítménye, fordulatszáma meghaladja a 11 ezer fordulat/perc értéket. 27 másodperc alatt 0-ról 250 km/h-ra gyorsul, majd visszalassul 0-ra (az előző csúcs 31.49 másodperc volt).

Az autó belseje egyenes vonalak, szénszálas szerkezetek helyett olyan, mintha organikus lenne. Az anyacég (amelynek szintén a két Czinger az elnöke) a tervezés és a fejlesztés automatizálásával foglalkozott, az alkatrészek kidolgozásához mesterséges intelligenciát, fizikai megvalósításukhoz pedig 3D nyomtatást alkalmaztak. Szimulációval és többszöri iteráció után döntöttek az ideális méretekről.

Mindezekkel együtt érték el, hogy a Czinger 21C nemcsak hatékony jármű, de könnyű is. A karosszéria, a kerekek, belső részek, a hajtómű kivételével szinte minden komponensét additív gyártással, a fémdarabokat lézeres porágy-fúzióval készítették. A mesterséges intelligencia és a 3DP biztosította, hogy gyártás közben ne termelődjön fémhulladék.

A nyomtatással járó méretproblémák miatt kénytelenek voltak ragasztót is használni. Házon belül állították elő, ultraerős, és pillanatokon belül megszilárdul, könnyedén és biztonságosan összekapcsolja a komponenseket.

Az Adidas bemutatta eddigi legfejlettebb futócipőjét, a részben 3D nyomtatással készült 4DFWD-t. A sportszergyártó hosszú évek óta használja az additív gyártást, így nem meglepő, hogy ezúttal is élt a technológia adta legfrissebb lehetőségekkel.

Globális innovációs partnerével, a Carbonnal, a cég által fejlesztett nagy tűrőképességű, szakadásnak ellenálló, negyven százalékban bioalapú EPU44 elasztomerrel dolgoztak, és finomhangolták a cipő középtalpát. A finomhangolással elérték, hogy futás közben mindig előre haladunk, és az sem okoz problémát ebben, ha közben a lábunk érintkezik a földdel.

Az érintkezés régóta gátolta a futókat teljesítményük maximalizálásában, és ez az első alkalom, hogy egy sportcipőgyártó orvosolja a problémát. Az iparágban elsőként alkalmazott csokornyakkendő-szerű középtalp-kidolgozású rácsszerkezet teszi lehetővé – a függőleges nyomást vízszintes erővé átalakítva, a futó megállás nélkül, mindig előre halad.

Rengeteg munkával, irdatlan adatmennyiség feldolgozásával jutottak el idáig. A rácsszerkezet több mint ötmillió változatát, 18 esztendő atlétikai teljesítményét elemezve azonosították a célra alkalmas tervet, amelyet az MIT (Massachusetts Institute of Technology) Sportlaboratóriumában is alaposan tanulmányoztak, ők is komoly segítséget nyújtottak a kivitelezéshez.

„Futás közben, minden egyes alkalommal, ha a lábunk a talajhoz ér, megszakad az előre történő mozgás, a mozgások között minimális leállás van, ami képességeitől függetlenül, minden futóra érvényes. Az MIT Sportlaboratóriumában innovatív technológiákat fejlesztünk a probléma megoldására. Az új 4DFWD pont ilyen” – áll az intézmény közleményében.

A cipő új Continental külső talpa garantálja, hogy viselője bármilyen időjárási viszonyok között kényelmesen fusson, a középtalp párnázása pedig 23 százalékkal nagyobb, mint az előző generációké.

A 4DFWD-t több színben szerezhetjük be, egy pár ára 200 euró.

A 2014-ben, a Hongkonghoz közeli Senzsenben alapított Creativity a távol-keleti 3D nyomtatás egyik úttörője, a kezdetek óta 3D printerek és a hozzájuk kapcsolódó kiegészítők, például nyomtatóanyagok és -szálak tervezésével, fejlesztésével és gyártásával foglalkoznak.

Tevékenységük azonban nem merül ki ennyiben, mert – elsősorban oktatási célú – robotokat és drónokat is gyártanak. A cég jelenleg közel kétszáz országba exportálja termékeit.

Legújabban a BASF egyik leányvállalatával, a Forward AM-mel kötöttek új partneri szerződést. Együttműködésük célja, hogy további professzionális megoldásokkal lássák el a kínai additívgyártás-piacot. Az együttműködést szentesítő aláírási ünnepségre szeptember elsején, a Creativity senzseni székhelyén kerül sor.

Az ünnepséggel egyidőben a kínai vállalat piacra dobja a Sermoon D3 nyomtatócsaládot, és a kifejezetten ezekre a gépekre tervezett, csúcsminőségű, PLA- és ABS-változatban egyaránt beszerezhető HP-ULTRA nyomtatószálat, amelynek a fejlesztésében a Forward AM is részt vett.

A CR-5 Pro után, a Sermoon D3 újabb lépés a szakmabeli, ipari piac meghódítására. Az ipari tervezésre készült gépcsaládtól a prototípuskészítésben, rakodógépek és más szerszámok gyártásában, tervek ellenőrzése során várnak átlagon felüli hatékonyságot. A Sermoon D3 ipari szintű stabilitást biztosít, felhasználói szimultán vezérelhetnek és monitorozhatnak több 3D nyomtatót.  

A stratégia partnerséggel a Creativity gépismeretét és szakértelmét, és a Forward AM anyagtechnológiáját hozzák közös nevezőre, amellyel tovább bővítik professzionális nyomtatóik alkalmazási lehetőségeit. Az együttműködéstől olcsóbb printereket, anyagokat, szoftvereket várnak.

Az új termékekkel értelemszerűen tovább akarják bővíteni szakmabeli, ipari ügyfeleik körét.

A pennsylvaniai Pittsburgh világhírű felsőoktatási intézménye, a Carnegie Mellon Egyetem kutatói jégből nyomtattak mikroszerkezeteket. A szerkezetek sablonként használhatók belső csatornák, járatok vagy vezetékek legaprólékosabb és legpontosabb kidolgozásához. A kutatók szerint a jégnyomtatásnak olyan területeken lehetnek hasznos alkalmazásai, mint a biogyógyászat, a fejlett gyártóipar, a puha robotika és a művészetek.

A víz nyomtatóanyagként történő használata minden, csak nem szokványos, kifejezetten ritka. A kutatók egyrészt azért döntöttek mellette, mert biológiailag kompatibilis anyag, másrészt, mert gyorsan jéggé alakítható. Természetesen megvannak a maga buktatói is, így a nyomtatási paraméterek meghatározásához több kihívásnak kellett eleget tenniük.

A mínusz 35 Celsius-fokra hűtött és folyamatosan azon a hőmérsékleten tartott munkatérre vízcseppeket tettek, amelyek nagyon hamar megfagytak. Többszöri iteráció kellett a nyomtatás menetének, irányának, a fúvóka sebességének, a vízcsepp-lerakás gyakoriságának kidolgozásához.

Ezek nélkül nem tudtak volna jól meghatározott geometriával rendelkező, sima felületeket, megismételhető mintázatot létrehozni. A víz gyors halmazállapotváltozásának és a jég ellenállóképességének köszönhetően, a kutatók bármilyen formákat kitalálhattak. Megvalósításukhoz segédanyagokra sem volt szükségük.

Több teszt során többféle formát hoztak létre mikroszkopikus mérettartományban: egy fát, egy propellert és egy polipot. A mikroméretű jégminták sima felületekkel/falakkal rendelkeznek, változatos – még komplexebb – nyomatok alakíthatók ki belőlük, belső üregeik pontosan definiálhatók.

A kutatók „belülről kifelé történő nyomtatásnak” és „fordított fröccsöntésnek” nevezik az új eljárást. Ha kész a nyomat, lehűtött anyagot, például műgyantát tartalmazó folyadékban vagy gélben „füröszthetik”, és mihelyst a nyomat megkeményedik, a víz vagy a jég olvasztásával, vagy gőzzé alakítással könnyen eltávolítható.

A németországi Lübeck-székhelyű SLM Solutions, egy korábbi eladást követően, most két további SLM500 3D nyomtatót értékesített a prémiumkategóriás autók mellett repülőgépeket is gyártó, világhírű Rolls-Royce-nak.

A járműgyártó cég ezentúl többlézeres platformokkal hasznosítja az egylézeres printerekkel szerzett ismereteit, szakértelmét. A sorozatgyártásra tervezett, az üresjáratokat minimalizáló SLM500 ugyanis a világ első négylézeres 3D printere.

A két újabb gép a Pearl 10X repülőgép gyártás előtti munkafázisában hivatott fontos szerepet betölteni, a rendszerekkel a légi jármű motorjához készítenek komponenseket. Összetett égésterű részek (égőkamrák) egyes elemeinek printelésével jelentős mértékben csökkentik a darabok tömegét, és az előállítás közbeni károsanyag-kibocsátást is.

Az új Pearl 10X motor összességében öt százalékkal hatékonyabb és környezetbarátabb is lesz, mint az elődjei. A 10X a piacvezető Pearl motorcsalád leghatékonyabb szerkezete, speciálisan az egyik legmodernebb sugárhajtású repülőgépre, a Dassault Falcon 10X-re dolgozták ki.

A világon több mint 3600 használatban lévő üzleti repülőgép működik Rolls-Royce motorral, ebben a szegmensben a cég a világ elsőszámú motor-beszállítója.

A Rolls-Royce és az SLM Solutions is elégedett.

Additív gyártással hagyományos technikákkal megvalósíthatatlan komplexitású szerkezetek, például égéstér-elemek hozhatók létre – hangsúlyozza Richard Mellor, a Rolls-Royce egyik főmérnöke. Ezzel magyarázható, hogy a levegő irányát 180 fokkal elforgató hűtőfuratok is vannak rajtuk, amelyek szintén a hatékonyságot növelik, és közben a károsanyag-kibocsátást is csökkentik.

A főmérnök elmondta, hogy az újbóli vásárlás egyértelműen jelzi, mennyire elégedettek az SLM Solutions termékeivel.

„Mindig örvendetes, ha olyan jól jegyzett vállalat a visszajáró vásárlónk, mint a Rolls-Royce. Ilyen kapcsolatokat akarunk kialakítani” – nyilatkozta Sam O’Leary, az SLM Solutions vezérigazgatója.

A nyomtatási hibák sajnos elég gyakoriak, kijavításuk pénz- és időigényes. Az additív gyártás iparosodásával egyre fontosabbá válik a folyamat összes fázisának folyamatos megfigyelése, ugyanakkor a felhasználó egyre nagyobb automatizálásra is vágyik. Magasszintű automatizáció nélkül nincs tömeges gyártás.

Ezen a ponton jönnek képbe az algoritmusok, mesterséges intelligencia, különösen a gépitanulás-megoldások.

Cambridge-i kutatók az intelligens – a designtól és az anyagról függetlenül a hibákat időben észlelő és kijavító – 3D nyomtatókat előlegező algoritmust fejlesztettek. Az algoritmus FDM printerek munkahibáit korrigálja valósidőben.

Az új megoldással nemcsak a potenciális hibák száma csökkenthető drasztikus mértékben, hanem a nyomtatási folyamat automatizálásában is hatékony eszköz.

Az együttműködő autonóm extrudálás hálózatot rövidítő CAXTON nevű algoritmust mélytanulással (deep learning) gyakoroltatták. 192 nyomat készítése közben felvett 950 ezer képen tanult. Minden egyes képet a printer aktuális beállításával (sebesség, hőmérséklet, nyomtatófej stb.) címkéztek fel, ami lehetővé tette, hogy megtanulja a hibák kijavítását. Felderítésükben és korrigálásukban is jobban teljesít, mintha ember végezné ugyanezeket a feladatokat.

CAXTON automatikusan címkézi fel és javítja ki valósidőben a hibákat. A kutatók a tanuló adatsor bővítését és diverzifikálását tervezik, hogy a módszert általánossá – gép- és anyag-függetlenné – tudják tenni. A többi automatizált monitorozó szoftverrel ellentétben, ez az algoritmus nemcsak egyetlen nyomat, anyag, rendszer korlátozott hibalehetőségeit azonosítja, hanem sokkal többre képes.

Fejlesztői szerint „önvezető autórendszer 3D nyomtatáshoz.” A tanulással eléri azt a szintet, hogy korábban nem látott hibákat ismeretlen anyagok esetében is azonosít, kijavít. Mivel folyamatosan tanul, egyre jobban teljesít, és idővel még a legprofibb humán munkaerőnél is jobb teljesítményre lesz képes, ami a minőségellenőrzésnél, különösen biztonságkritikus alkalmazásokban, például a légjármű-, a járműiparban vagy az energetikában fontos.

A Texasi A&M Egyetem kutatói az áramot erősen vezető emberi szövet, például a bőr natív jellemzőit utánzó bioanyagot, az anyagból a 3D nyomtatáshoz nélkülözhetetlen biotintát fejlesztettek.

A tinta a 2D nanoanyagok új, molibdén-diszulfid (MOS2) osztálya. Az MOS2 vékonyrétegű szerkezete olyan részeket tartalmaz, amelyek vegyileg aktívvá teszik, és módosított zselatinnal kombinálva, rugalmas hidrogél előállítására alkalmas.

A fejlesztés komoly hatással lesz a 3D nyomtatásra. Az új hidrogél-tinta biológiailag nagyon kompatibilis, és jól vezeti az elektromos áramot is. Ezek együtt a következő generációs viselhető/hordozható (wearable) elektronikához, illetve a beültethető biolelektronikus készülékekhez vezetnek – állítják a texasi kutatók.

A tintát egy kicsit úgy képzeljük el, mint a tubusos fogkrémet – a tubusban szilárd, viszont ha összenyomjuk, könnyen folyékonnyá válik. Főként a módosított zselatinba tette elektromosságot vezető nanoanyagok miatt alkalmas 3D nyomtatásra.

Ezek a nyomtatott eszközök extrém mértékben elasztomerek, úgy nyomhatók össze, csavarhatók és hajlíthatók meg, hogy közben nem törnek össze. Mindezek mellett elektronikusan aktívak, így például az emberi mozgás folyamatos megfigyelésére is alkalmasak (e-tetoválások), amit későbbi egészségügyi alkalmazásokban használhatnak ki.

A hidrogél-tintával komplex 3D áramkörök hozhatók létre. A 3D nyomtatás köztudottan a korábbi gyártótechnikáknál jóval nagyobb tervezői szabadságot biztosít, azaz személyre szabott, viselője egyedi fizikai tulajdonságaihoz „alkalmazkodó” viselhető kütyük is készíthetők az új anyagból. Például tetszőlegesen húzható, nyújtható érzékelőket állíthatunk elő belőlük, amelyekbe mikroelektronikus alkatrészeket integrálunk.

A tinta nyomtatásához olcsó és nyílt forrású, többfejes 3D bioprintert fejlesztettek. Az egyedire kialakított gép nyílt forrású és ingyenes szoftverekkel működik. Ez a háttér lehetővé teszi, hogy kutatók saját elképzeléseik szerint, céljaiknak megfelelően, maguk építsenek 3D bioprintereket.        

Több különleges építészeti projektet mutattak be a még június végén megtartott, éves Jeruzsálemi Design Héten. Ezek egyike, a „Hogyan növesszünk egy épületet” kezdeményezés organikus anyagokon (magvakon, talajon) és 3D nyomtatáson alapul, és az organikus építészet világméretű ökológiai válság közbeni lehetőségeit vizsgálva, kíván alternatívát nyújtani.

Mivel jelenleg és valószínűleg a közeljövőben is egyre több ipari és nem helyi nyersanyagot használnak építkezésekhez, ennek a hosszú ideje érvényben lévő gyakorlatnak az ellenpéldáját kínálják.

A tervezőkből (Or Naim, Elisheva Gillis, Gitit Linker, Danny Freedman, Noa Zermati, Adi Segal, Rebeca Partook, Nof Nathansohn) álló csoport olyan valóságot képzel el, amelyben az épületeket 3D nyomtatással állítják elő, építőanyagokként pedig organikus matériákat használnak. A projektet Izrael egyik legrégebbi ingatlanközvetítő vállalata, a Rogovin támogatásával valósították meg.

Számítógéppel összekötött, egyedikre kialakított robotkart fejlesztettek, amely természetes mixből, a talaj és magok nyers keverékéből módszeresen épít kicsi zöld szerkezeteket. Az elkészült szerkezetek aztán önálló életre kelnek: a magok kihajtanak, a talajfalakat zöld homlokzattá alakítják, a gyökerek a falba mélyedve, tartós építőanyagot formáznak.

A gyökerek és a talaj, szerkezeti elemekként az olyan egyre fenntarthatatlanabb megoldásokat hivatottak helyettesíteni, mint a beton és az acél. A növényzet építészeti folyamatokba integrálása, a gyártás kihagyhatatlan elemévé válása, az új anyagokkal történő 3D nyomtatás az eddigiektől alapjaiban eltérő – és környezetbarát – megközelítés.

A Jeruzsálemi Design Hétre több mint 40 ezren látogattak el, a szervezők 150-nél több izraeli és nemzetközi tervező kiállítását, installációit, projektjeit ismertették meg az érdeklődőkkel. A munkák a „Most” témára fókuszáltak – a tervezés múlandóságát és a múlandóság tervezését voltak hivatottak bemutatni egy egyre bizonytalanabb világban.

A „fenntarthatóság” ma már minden ipari és mezőgazdasági tevékenységben az egyik legfontosabb szempont (de legalábbis annak kellene lennie). Rég nem trendi topik, hanem jó ideje kényszer, szükségszerűség. Nélküle elképzelhetetlen a jövőnk.

A gyártószférában, az additív gyártásban szintén nem tegnap kezdtek el gondolkozni a fenntarthatóságon. A technológia több aspektusa kifejezetten ezen alapul, a 3D nyomtatás a fenntarthatóság egyik legadekvátabb, legmodernebb „reklámja”, tökéletes promóció.

Hogy miért? Például azért, mert a technológiával csökkenthető a gyártási idő, drasztikusan leredukálható a munkafolyamat közben generálódó hulladék mennyisége, ugyanakkor nagyobb a tervezői szabadság. A logisztika is leegyszerűsödik, a gyártás lokalizálódik – 3D nyomtatással helyben készíthetők el termékek, tehát megspórolhatók a szállítási költségek, és a szállítás közbeni környezetszennyezés is.

Mindezek mellett, más gyártótechnológiákkal nem lehet termékeket olyan mértékben személyre szabni, egyedire kialakítani, mint 3D nyomtatással.

A 3D Printing Media Network elektronikus könyvet tett közzé a témáról. Főként az alkalmazásokat vizsgálják több szektorban (légjármű-ipar, energetika, fogyasztói javak), illetve az anyagfejlesztés terén elért legújabb eredményekről, innovációkról is beszámolnak (fenntartható műanyagok stb.).

A pozitívumok ismertetése mellett kitérnek azokra a területekre is, ahol komoly előrelépésre lenne szükség. Például magát az additív gyártási folyamatot kellene jóval energiahatékonyabbá tenni, illetve a nyomtatóanyagokat jobban be kellene integrálni a körkörös gazdaságba (circular economy).

Exkluzív interjúkat közölnek meghatározó vállalatok (Materialise, Carbon stb.) vezetőivel, és az additív gyártás az atomfúzió-kutatásokban betöltött egyre fontosabb szerepére is kitérnek.

A 3D Printing Media Network nem most jelentkezik először e-könyvvel. Csak idén a légjármű-ipari alkalmazásokról, a fejlett polimerekről, a fogyasztói additív gyártásról és a bionyomtatásról is publikáltak anyagot.

A Dániai Műszaki Egyetemen alakult TRD Surfaces különleges fúvókát mutatott be szálhúzással működő 3D nyomtatókhoz. Az acél megkeményítésére specializálódott cég a felsőoktatási intézményben kitalált felülettechnológiával dolgozik.

Az eljárás során kerámiaalapú bevonatot használták, korábban nagy dieselmotorokra és ipari méretű vízfúvókákra, most pedig a fitbit nevű, 3D printerekhez való fúvókákra alkalmazták sikeresen.

A fejlesztők elmondták, hogy egyrészt bizakodtak a nyomtatószálakkal kapcsolatban, a szerszámacéllal szemben viszont kételyeik voltak. Azért, mert ez utóbbi áramvezető-képessége nem versenghet a sárgarézével vagy a wolfram-karbidéval.

A fúvóka tesztelésénél mégis kellemes meglepetés érte őket. A sárgarézzel és a wolfram-karbiddal összehasonlítva, gyengébb teljesítményre számítottak. Aztán azt tapasztalták, hogy a hővezetés kétszer magasabb, mint a sárgarézé, sőt, még a wolfram-karbidnál is jobb.

Az ok? A fúvóka felületét különleges kerámiaanyaggal, krómkarbiddal vonták be. A bevonat ugyan nagyon vékony, de ennek ellenére jelentős mértékben hozzájárul a fúvóka által a nyomtatószál irányában végzett hőátadáshoz.

Egy másik meglepetés egy sikertelen nyomtatás után érte őket. Megolvadt műanyag borította be a gép adott részét. Ilyenkor általában hosszadalmas tisztítás következik, most viszont a műanyag azonnal levált.

Többszöri tesztelés után a kutatók rájöttek, hogy a krómkarbid felület egyedi tapadásgátló képességgel rendelkezik. Ez pedig azt is jelenti, hogy a fúvóka sokkal könnyebben tisztítható, minimálisra csökken benne az anyagok felhalmozódása. Még a belsejében is van bevonat, amelynek a tapadásgátló tulajdonsága csökkenti az eltömődés kockázatát.

„Egy fúvóka minden printhez” – hirdeti a cég.