FREEDEE BLOG

A 3D nyomtatást több sportágban alkalmazzák valamilyen formában. Nehéz megállapítani, hogy melyikben a legelterjedtebb, de talán a kerékpározásban élnek a leggyakrabban a technológia adta lehetőségekkel.

Az egészen pehelykönnyű alkatrészektől a csúcsminőségű sisakokig, az additív gyártás jelentősen hozzájárul ahhoz, hogy a versenyzők leküzdjék az akadályokat, és legyen szó hivatásos sportolóról, vagy hobbibringásról, a 3DP mindenkinek segít a teljesítmény növelésében.

Az Arquimaña baszk építésziroda érdekes projekttel járult hozzá a 3DP szakterületi népszerűsítéséhez: az Openbike egy letölthető, kinyomtatható és összeszerelhető kerékpár.

A projekt elsődleges rendeltetése a környezet megőrzése.

„Az elképesztő zsúfoltan lakott városokban a nem szennyező közlekedés az együttélés kulcsa. Ezért hoztuk létre az Openbike-ot, egy projektet, amely lehetővé teszi, hogy megalkosd a saját bringádat, és része legyél egy, a jobb városi életkörülményekért küzdő közösségnek” – áll a honlapon.

Az érdeklődők számára a baszk építésziroda listát állított össze a kivitelezéshez nélkülözhetetlen dolgokból. Először is tudni kell, hogy nyíltforrású a projekt – nem véletlenül az a neve, ami –, azaz bárki letöltheti a különböző alkatrészek 3D modelljét.

A kerékpár-váz kialakításához CNC megmunkálással kell hozzájárulnunk, más részeket, mint például a nyereg, a fogantyúk vagy a kerékagy szintén kinyomtathatjuk, vagy leszedjük őket egy lerobbant és leselejtezett bicikliről. A baszk cég egyébként ezeket is 3D nyomtatással, és a környezetbarát PLA nyomtatóanyaggal készítette el.

Eddig márt több Openbike-változatot dolgoztak ki, és mindegyiknek meg vannak a maga specifikációi. A Rev3 például alacsonyabb személyeknek való, míg a legfejlettebb változatot, a Rev4-et kivehető kormánnyal és kényelmesebb nyereggel szerelték fel.

A fémnyomtatókat gyártó és természetesen tárgyakat nyomtató francia AddUp Csoport összeállt a buffalói PostProcess-szel, hogy az additív gyártófolyamatokat közösen áramvonalasítsák.

A Michelin és a Fives által 2016-ban alapított AddUp többtechnológiás gyártórendszereket és kívánság szerinti (on-demand) gyártást kínál. A PostProcess-szel való együttműködés – az amerikai cég nevéből könnyen kitalálhatjuk – az utómunkálatokkal erősít nagyot. A felületek befejezése ezentúl skálázható, szoftver-vezérelt és házon belül elkészül.

Az AddUp vezetősége elmondta, hogy a PostProcess a tökéletes partner, a két vállalat tevékenysége ideálisan kiegészíti egymást.

„Az additív gyártás utómunkálatának digitális integrálása az a pont, ahol javítani akarunk az értékláncon. A DECI Duo nagyon érdekes megoldás kényes fémnyomatok felületi durvaságainak csökkentésére. Most már hozzáférhetetlen felületeket is gyorsan elérünk” – hangsúlyozta az utómunkálatokkal foglalkozó Medhi Offroy.

Az additív gyártás skálázhatóságát illetően, a két cég álláspontja azonos: csak akkor lesz fenntartható, ha a tervezéstől az utómunkálatokon átesett nyomatokig, a teljes munkafolyamat digitalizált és automatizált. Ehhez az iparág, az ökoszisztéma részeinek együttműködésére van szükség.

Az új partnerséggel, a két cég pontosan ennek az alapjait rakja le. Nemcsak az utófeldolgozás költségeit csökkentik, hanem a digitalizációval és az automatizációval a biztonságot és a munkafolyamat nyomon-követhetőségét is jelentősen növelik.

Az együttműködés kezdeti szakaszában a légjármű- és a járműiparra, a divatra, az energetikára és az egészségügyi szektorra összpontosítanak.

A hadiiparban egyre gyakoribb a 3D nyomtatás, a technológiát jó ideje használják. Sisakoktól páncélokig, a 3DP gyorsasága és rugalmassága mindig kapóra jön, a fegyveres erők a világ szinte minden részén előszeretettel alkalmazzák.

Most már egy eddig kevésbé kiaknázott katonai területen, harcijárművekhez is printelnek alkatrészeket. Az úttörő munkát az ausztrál hadsereg végezte, a helyi SPEE3D technológiájával terepen nyomtatott és helyettesített harcijármű-részeket.

A hidegfúvásos eljárásáról ismert SPEE3D több iparágban van jelen, például rakétameghajtókhoz is nyomtattak részeket. Fémnyomtatásuk költséghatékonyabb, mint a legtöbb hasonló megoldás. Az 1000x700 milliméter munkaterületű hatalmas WarpSPEE3D géppel akár negyven kilós alkatrész is készíthető, percenként pedig egy kiló nyomtatható vele.

Ez a gyorsaság és ügyesség nagyon fontos a fegyveres erők számára, és remélik, hogy hamarosan bebizonyosodik: a printer valóban hatékonyan használható pótalkatrészek gyártására.

A cég az ország kormányával, a hadsereggel és a haditengerészettel is dolgozott már együtt. Barakkokban és terepen egyaránt alkalmazták a fémnyomtatást, és a katonaság 3DP technikusainak is tartottak speciális képzést.

Ezek a technikusok végezték a teszteket az M113 páncélozott személyszállító járművel, egy évente megrendezésre kerülő hadgyakorlat közben. A teszt 2020-as esettanulmányok folytatása, amelyekkel bebizonyították, hogy a printer az ausztrál hátországban, a „bozótosban” is robusztus szerkezet.

A teszt során több mint tucatnyi különböző, katonai minőségű pótalkatrészt printeltek, amelyeket a helyszínen ellenőriztek le, majd hitelesítettek. Mindegyiket ott nyomtatták, egy kerékcsapágy-burkolatot például 29 perc alatt, és a költségek alig haladták meg a száz ausztrál dollárt.

Ez az alkatrész külön érdeklődésre tartott számot, mert a bozótosban a leggyakrabban meghibásodó darabok egyike, tehát a gyors és olcsó helyettesítés a hadsereg elemi érdeke, amiből a jövőben komoly hasznot húzhatnak.

A tervezőszoftverek és a 3D nyomtatók az additív gyártóipar álompárjai.

A terület egyik legfontosabb vállalata, a Stratasys a szoftverfejlesztő mamutcéggel, az Adobe-val állt össze, hogy a munkafolyamatokat együtt áramvonalasítsák, azaz mérnökök és tervezők közvetlenül a digitális renderelésből nyomtathassák ki a modelleket.

A megvalósításhoz a Stratasys PolyJet nyomtatótechnológiáját használják, amely kiváló teljesítményt nyújt, és nincs szüksége további szoftverekre, folyamatokra.

„Az együttműködés lehetővé tette, hogy terveinket, most először, meglássuk a fizikai világban is, ami minden művész és tervező álma” – nyilatkozta Pierre Maheut, az Adobe egyik vezetője.

A partnerség előtti, tehát a jelenleg elterjedt munkafolyamatoknál több lépést iktattak be a tervezés és a printelés közé. Az Adobe Substance felhasználóinak külsős programmal kellett az alkotásaikat digitális rendelerésre, majd fizikai modellé alakításra küldeni.

Most már a tervek az alkotó által kiválasztott színben és textúrában printelhetők. Az együttműködéssel megszűntek a terméktervezés korlátai, a tervező és az ügyfél közvetlenül kapcsolatba léphet fizikai prototípusokkal. Korábban erre nem volt lehetőség, inkább csak elképzeltük, hogyan funkcionál a valóságban a kiválasztott tárgy.

A PolyJet technológia önmagában elég masszív eszköz ahhoz, hogy a végtermékhez nagyon hasonló prototípusokat készítsünk vele. A technikához használt anyagok, szilárdságuk és rugalmasságuk könnyebben tesztelhetők, a kitervelt paraméterek jobban leellenőrizhetők.

Ha ezeket a funkciókat közvetlenül az Adobe Substance-ba integrálják, a tervezés pluszköltségek és pluszidő nélkül is jelentős mértékben lesz hatékonyabb.

Az elosztott gyártás egyik úttörője, a Hubs (a korábbi 3D Hubs) ellátási láncokról készített anyaga alapján, a cégek 56 százaléka több problémát, időleges szakadást észlelt 2021-ben, mint 2020-ban.

2021-et számos kihívás jellemezte. A számítógépes chiphiány, a telített kikötők, és persze a Covid-19 által okozott logisztikai problémák, vagy az energiaválság jelentősen hátráltatták a gördülékeny termelést. A vállalatok folyamatosan keresték, de nem mindig sikerült megtalálniuk a megoldást.

Míg egyes problémákat kifejezetten nehéz előrejelezni, és így tervezni velük, összességében viszont robusztus és mozgékony ellátási lánccal csökkenthetők az alkalmi szakadások következményei.

Globális viszonylatban, a vállalatok 98 százaléka tervezi, hogy megerősíti a gyártáshoz kapcsolódó ellátási/beszállítói láncot. 37 százalékuk viszont hiába tervezi, egyelőre még semmiféle intézkedést nem hozott ezen a téren (azaz csak a 63 százalék tett is valamit).

A hosszútávú stratégiát illetően, a cégek 57 százaléka tervezi a láncok diverzifikálását, szerintük ez a leghatékonyabb módszer az ellenállás növelésére.

A beszámoló szerzői kivizsgálták 2021 leginkább diszruptív eseményeit, hogyan alakultak ezek a szakadások, milyen ipari trendekhez kapcsolódtak, és milyen módszerekkel erősíthetők meg leghatékonyabban a láncok.

A 2021-es felmérésben 437, a 2020-asban 1281 szakember vett részt, 36 ezernél több céges, és 240 globális gyártópartner adatbázisát használták.

A legtöbb – még a Covid-19-nél is több – gondot az anyaghiány okozta. A cégek 75 százaléka tapasztalt külső szakadozásokat, míg 56 százalékuk szerint 2021-ben több volt a diszrupció, mint 2020-ban. A diverzifikáció mellett a nagyobb autonómia és transzparencia, az automatizáció növelése lehetnek még eredményes megoldások.

A belga Materialise tovább erősíti pozícióit az additív gyártás légjárműipari alkalmazásaiban.

Az Airbus néhány hónapja mindössze két 3DP gyártót minősített repülésre kész nyomatok beszállítójává: az EOS az egyik, a Materialise a másik. Nem sokkal később a vállalat új partnerséget jelentett be, amellyel növeli a 3DP szektorbeli elfogadását, elismerését.

Az új partner, a kaliforniai Proponent a repülőgép-alkatrészek legnagyobb független elosztója a világpiacon. Most úgynevezett egyablakos ügyintézésen (one-stop-shop) dolgoznak majd együtt, a légjárműipari nyomatszükségletet elégítenék ki vele. (Egy ilyen shop lényege, hogy az ügyfelek összes igényének egyablakos ügyintézéssel tesznek eleget.)

A partnerség teljesen logikus.

Míg a Proponent a légitársaságoknak kínált hagyományos elosztó szolgáltatásokról ismert (egy átlagos év alatt hatezer ügyfélnek kb. 54 millió alkatrészt szállít ki), addig a szektorban már fontos szerepet betöltő Materialise az újat képviseli. Egyetlen cégként, két 3DP technikát is használnak az iparágban, az Airbus A350 rendszeréhez például évi 26 ezer alkatrészt készítenek (szelektív lézeres szinterezéssel, SLS).

A két vállalat mindenképpen megkönnyítené az ügyfelek hozzáférését a termékekhez. Emellett digitális ellátási láncot akarnak kialakítani, növelnék az igény szerinti (on-demand) gyártást, és persze a one-stop-shop lenne a leghangsúlyosabb újításuk.

Ez azért érdekes, mert világszerte sok a 3DP szolgáltató, viszont általában egy iparágban sem specializálódnak, inkább több számára készítenek nyomatokat. A Materialise és a Proponent törekvése viszont egyetlen szektorra fókuszál, amellyel a kliensek karbantartási, javítási és üzemeltetési (MRO) szolgáltatásokhoz is könnyebben hozzáférnének. Ezeken a területeken nagyon gyakran használják a 3D nyomtatást.

Hongkongi kutatók forradalmasíthatják a titánötvözetek tervezését. A drasztikus változások mozgatórugója az additív gyártás.

3D nyomtatással sikeresen létrehoztak egy kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkező titánötvözetet. A projekt kiindulási pontját az a modellezési szándék jelentette, hogy bemutassák: az ötvözetek összetevőinél az általánosan elfogadott vélemény alapján, jobb az egységesség, mert az anyag így biztos nem lesz könnyen törékeny – bizonyos szintű változatosság viszont mégis hasznos, mert így az ötvözet adottságait felerősítő, egyedi mikroszerkezetek hozhatók létre.

Erre az elképzelésre alapozva, lézeres porágyas fúzióval rozsdamentes acélon és titánporon dolgozva, sikerült az eddigieknél erősebb és egyben könnyebb ötvözetet alkotniuk.

A fejlesztésről a Science-ben publikáltak tanulmányt, és kiemelték: az additív gyártás előnyeit általában nyomatok tervezésénél hangsúlyozzák, ők viszont nemcsak az anyaghasználatra, hanem jobb minőségű anyagok tervezésére összpontosítanak.

„Az additív gyártás egyedisége nagyobb szabadságot biztosít mikroszerkezetek tervezéséhez. Speciálisan, részleges homogenizáló módszert dolgoztunk ki grádiensek mikrométer-léptékű koncentrációjával rendelkező ötvözetekhez, ami hagyományos anyagmegmunkáló technikákkal nem lehetséges” – írják a tanulmányban.

Lényegében két különböző ötvözetet, titán- (Ti-6AI-4V) és rozsdamentes acélötvözet-port (316L) olvasztottak és kevertek össze. A munkához lézeres porágyas fúziót használtak, és a rozsdamentes elemek mikroszintű koncentrációs modulációkat generáltak a titánötvözetben. Ez az anyag átalakulásához vezetett – nagyobb lett a szakítószilárdsága, egyenletes a nyúlása és kiemelkedő a keményedő képessége.

A kutatók egyes nyomtatási paraméterek szabályozásával érték el az elemek nem egységes összetételét, ami természetesen jól kontrollálható. Az így létrejött ötvözetet sikeresnek tartják – a hagyományos rozsdamentes acélnál nemcsak negyven százalékkal könnyebb, de hihetetlenül erős is.

A dán Bühler Meincke kétszersültek és aprósütemények készítéséhez fejleszt és gyárt gépeket.

3D nyomtatással akkor kezdtek el foglalkozni, amikor a sütikhez kellett valamilyen fúvóka, és a hagyományos módszerek nem működtek. Először műanyagnyomtatással kísérleteztek, után jött a fém, és nagyon elégedettek voltak a tervezői szabadsággal, valamint a fém- és ipari 3DP-re specializálódott Dán Technológiai Intézetben kivitelezett nyomatok tartósságával.

A Dánia Gyártóakadémiája 2017 (MADE) keretében a nyomtatott fémtárgyak gyártásba integrálását vizsgálták – a sütiket az óhajtott formává alakító kicsi fúvókákét. Mivel élelmiszerről van szó, a Bühler Meinckenek a higiéniai szempontokra külön figyelnie kellett, és természetesen az Intézetet is figyelmeztették erre.

Korábban több részből készült egy ilyen fúvóka, hagyományos marással nem volt más lehetőség. Bonyolult és időigényes munkának számított, ráadásul hívatlan baktériumok is összegyűltek. A problémák számát növelte, hogy a cégen belül csak egyetlen személy értett hozzá.

3D nyomtatással a fúvóka egy darabban elkészíthető, sima felületét könnyű tisztítani, jobban reprodukálható, a gyártási folyamat egyszerűbb, és a cég eredményessége egyetlen személytől függ.

A fúvókák 316L rozsdamentes acélból készültek, és a projekt – nagy örömükre – minden előzetes várakozást felülmúlt. További jó hír, hogy a rozsdamentes acél mellett a titán is jóváhagyott „kontaktanyag”, azaz használható élelmiszerekhez.

Ki hitte volna, hogy a fémnyomtatás olyan látszólag távoli területeken is ennyire érdekes lehet, mint az élelmiszeripar? Elsőre azt gondoljuk, hogy a kettőnek semmi köze egymáshoz.

A dán cég bebizonyította, hogy mégis van.

Felhőkarcolók liftjein gyakran elképedünk, annyira döbbenetes látványt nyújtanak. Egyes hotelekben, bevásárlóközpontokban pedig érzékletesen stilizált, kellemes hangulatú felvonók repítenek a magasba. Mindezek ellenére a liftek alapformája lényegében a kezdetek óta nem változott: doboz-, esetleg hengeralakzatok.

A legnagyobb globális gyártó, a Schindler felvette a kapcsolatot az amszterdami hidat nyomtató, Ricardo Regazzoni printelt rozsdamentes acélszobrában és sok más izgalmas projektben érintett MX3D-vel. Az óriáscég művészibbé szeretné tenni felvonóit.

A 3D fémnyomtatás ugyan a lehetőségek határát súroló új technológia; technológia, mérnöki tervezés és művészetek fúziójában viszont semmi új nincs – vallja Oliver Simmonds (Schindler, Új technológiák részleg). A régi gépek sem csak optimalizálási céllal kivitelezett technikai tárgyak voltak, hanem esztétikai értékekkel is rendelkeztek.

Az additív gyártással szintlépés történt – nemcsak erősen optimalizált, hanem vizuálisan is tetszetős tárgyak hozhatók létre vele.

Az MX3D robotikus DED printerével „szoborként” alkotott liftkabin kinézetre nagyon egyedi. Az általában az oldalakon lévő lapos fémpanelek érdekes szerkezetté, levél nélküli ágak hálózatává állnak össze. A kivitelezés kizárólag additív gyártótechnológiával volt lehetséges.

A lehetőségek határaival történő, esztétikai célú kísérletezés mellett a tervezők az optimalizálásrtól sem feledkeztek meg. Úgynevezett topológia-optimalizálással dolgoztak – kíváncsiak voltak, hogy könnyebb és kevesebb anyagból lehetséges-e ugyanolyan jól működő szerkezetet alkotni, mintha hagyományos eljárásokat használnának.

Az MX3D abszolút szakértőnek számít az építő- és a hajóiparban használt nagyméretű szerkezetek optimalizálásában. A lényeg, hogy a printeket a lehető legszükségesebbekre redukálják. Az egyre hatékonyabban működő épületek tervezésekor megkerülhetetlenek a könnyebb és energiatakarékosabb felvonók – ráadásul nemcsak „zöldebbek”, hanem olcsóbbak is, üzemeltetésük és fenntartásuk kevesebbe kerül.

Arra viszont ne számítsunk, hogy máról holnapra ilyen liftekkel lesz teli minden nagyváros. A fémnyomtatás ugyan rengeteget fejlődött, de még mindig lassabb és drágább gyártótechnológiának számít.

Az Idaho Egyetem interdiszciplináris kutatócsoportja négymillió dollár támogatást kap az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapjától (NSF), hogy 2025-ig fejlesszenek ki és teszteljenek le egy fahulladék-alapú építőanyagot, dolgozzanak ki gyártási eljárást hozzá, és építsenek az anyaggal működő, az építőiparban használható speciális 3D nyomtatót.

A támogatás hátterében az a tény áll, hogy az Egyesült Államokban is egyre komolyabban gondolják a fenntartható fejlődést, és a fahulladékból összeállításra kerülő új anyag nyilvánvalóan környezetbarátabb lesz a jelenlegi építőiparban legelterjedtebb betonnál.

Az Idaho Egyetem lassan vezető szerepet tölt be a fenntartható építészeti projektek tervezésében. Az északnyugati szövetségi állam felsőoktatási intézménye helyi anyagokra, természetes erőforrásokra és más idahói „specialitásokra” támaszkodva, igyekszik alternatívát kínálni az extrudáláson alapuló betonnyomtatással szemben.

Fejlesztéseik felgyorsítását a 3D épületnyomtatás fokozatos térhódítása is indokolja. Viszont hiába több a régebbieknél fenntarthatóbb technológia, az alap még mindig a beton.

Ez önmagában ellentmondásos, mert a kevés hulladékkal vagy hulladék nélkül működő 3DP kulcsszerepet játszik a gyártás „bezöldülésében”, a beton viszont nem kifejezetten fenntartható megoldás. Még annak ellenére sem, hogy sokan dolgoznak környezetbarát változatokon.

Az elmúlt évtizedben inkább kevesebb, mint több sikerrel, igyekeztek csökkenteni az anyag széndioxid-lábnyomát, a Chetham House egyik tanulmánya viszont egyértelműen kimutatta, hogy a világon észlelhető káros gázkibocsátás nyolc százaléka a betonhoz köthető.

Az egyetemen fejlesztés alatt álló új technológia sok szempontból hasonló lesz a binder jettinghez. Hagyományos por helyett valamilyen megkötő matériával dolgoznak, amelyet aztán felhasználatlan fűrészipari farostokkal, például malmokból és fafeldolgozó üzemekből származó fahulladékkal és fűrészporral kevernek össze.

Mivel a szektorban generálódó rengeteg hulladékra kínál megoldást, a projekt minden bizonnyal pozitív hatással lesz Idaho gyorsan növekvő építőiparára. Az USA Energiaügyi Információs Hivatala szerint a világ hulladékának hatvan százalékát ez az iparág generálja. A veszteségek drasztikus csökkentésének komoly következményei lehetnek, lassíthatja az éghajlatváltozást.