FREEDEE BLOG

Az amerikai Oak Ridge Nemzeti Laboratórium (ORNL) négy nyomtatott üzemanyag-szerelvénykonzolját a Tennessee-völgyben fekvő alabamai Athens atomerőművében telepítették, és állították működésbe. A gondosan letesztelt, biztonságosnak nyilvánított nyomatok és a kapcsolódó reaktorprogramban való részvétel szintlépést jelentenek az ORNL ezirányú tevékenységében.

A modulok hat évig működnek, a projektben a Tennessee-völgyi Hatóság (TVA) és az atomerőművekkel foglalkozó Framatome voltak a partnerek. A nyomtatott alkatrészekkel az atomerőművekben alkalmazott megoldásokat akarják modernizálni, a létesítmények kivitelezhetőségét igazolni, életciklusukat növelni.

Jelenleg 28 szövetségi államban 56 atomerőmű található, ami csökkenés a korai 2000-es évek csúcsához képest.

Az ORNL szerint új reaktorprogramja forradalmasítja az Egyesült Államok atomenergia-iparát, és a 3D nyomtatás fejlődésében szintén fontos előrelépés lesz, mert bebizonyosodik, hogy a technológia kritikus alkatrészek gyártására is tökéletes.

„Nyomtatott alkatrészek telepítése egy atomerőműben komoly mérföldkő. Minőségi komponensek erősen szabályozott környezetben is működnek. Az alap és az alkalmazott tudományokat egybekötő program eredményei kézzelfoghatók, látszik belőlük, hogy fejlett gyártással mennyire megváltoztatható a reaktortechnológia és az alkatrészek” – magyarázza a programot irányító Ben Betzler.

A légjármű-iparban különösen népszerű lézeres porágy-fúzióval (LPBF), fémporból készült printek az erőmű biztonságát növelő kritikus alkatrészek – a világon atomerőműben most használnak először nyomtatott komponenseket.

Kivitelezésükhöz számítógépes topográfiával optimalizáltak minden pontjukat, még a kockázatos részeket is, amelyeket aztán több szinten teszteltek. CT-szkentől mikroszkópokig, követőtechnikáktól a mesterséges intelligenciáig, több csúcstechnológiát bevetettek.

2020-ban nagy változásokon ment keresztül a 3D nyomtatóipar, a járvánnyal új lehetőségek nyíltak meg, a technológia egyre elfogadottabb és tovább demokratizálódott, megerősödött a lokális gyártás. Több szakértő szerint a Föld lakosságának tíz százalékát jelentő latin-amerikai országok sokat profitálhatnak a változásból, a 3DP használatával gyorsabban kilábalhatnak a gazdasági és egészségügyi válságból.

Az öt legerősebb gazdaság (Brazília, Mexikó, Argentína, Kolumbia, Chile) növekedési kilátásai pozitívak, az additív gyártás terjedése viszont finoman szólva is lassabb, mint a legtöbb régióban. A cégeknek nagyobb befektetéssel kell kezdeni, viszont kevés hozzá a szakember, egy 2015-ös statisztika alapján a világon AM tanulmányokat folytatók mindössze két százaléka származott a térségből (és a számok azóta sem emelkedtek drasztikusan). A fejlett technológiák gyors térnyerését a nem megfelelő kormányzati innovációs stratégiák még a területen helyi szinten élenjáró Brazíliában és Mexikóban sem támogatják.

Első lépésben a szakképzést kellene felpörgetni, amire ugyan már vannak törekvések, de ezek nem elegendők. A legelterjedtebb 3DP-technológiák mind polimer-alapúak, amelyeket főként prototípuskészítésre használnak. Ugyanakkor több fémnyomtatással (is) foglalkozó globális cég (Stratasys, EOS stb.) elkezdett érdeklődni Latin-Amerika iránt. A Stratasys Mexikói AM Csomópontja pár év alatt kétszáz százalékkal növekedett. Az ilyen szintű növekedés több gyártóvállalat számára lehet érdekes.

Talán az USA közelségével is magyarázható, hogy a régióban Mexikóban van a legtöbb professzionális és desktop 3D printer; Mexikót Brazília és Kolumbia követi. Ezekbe az országokba már meg is érkezett a HP, a Big Rep, az Ultimaker, a Formlabs stb. Helyi gyártók is megjelentek (Colibri 3D – Mexikó, makeR – Kolumbia, Trideo, Smart 3D – Argentína), többük már a nemzetközi piacon is jelen van.

Mexikóban és Argentínában konzorciumok promótálják a technológiát, és évi többmillió dollárral támogatják a szektor erősödését. Az út azonban hosszúnak tűnik, leginkább a megfelelő oktatást és a szakképzést kellene erősíteni. Úgy tűnik, az Egyesült Államok felőli beruházások is növekedni fognak, de mindezek ellenére még jó pár évre vagyunk a 3DP széleskörű latin-amerikai elterjedésétől.

Idén és jövőre az újabb anyagok, szoftverek használata és a fémalapú nyomtatás lassú térnyerése várható.

A rakétamotorokat részben 3D nyomtatással gyártó új-zélandi székhelyű Rocket Lab szerződést kötött az űrbéli gyártásban érdekelt kaliforniai Varda Space Industries-szal. A Rocket Lab három Photon űrhajót épít a Varda űrgyáraihoz, a súlytalanságban téve lehetővé a termelést. Az ott előállított darabokat az amerikai cég űrkabinjában jutnának a Földre.

A termékekkel, például optikai kábelekkel, gyógyszerészeti cuccokkal, félvezetőkkel értékes piacokat céloznak majd meg. Ez azért is lehetséges, mert a súlytalanságban gyártott eszközök jobb teljesítményt nyújtanak.

A pályára állított űrhajók adatokkal és stabilizálással támogatják a Varda 120 kilós gyártó- és visszaszállító-moduljait. Mindhárom Photonban a Rocket Lab által tervezett és gyártott alkatrészek lesznek, köztük például a printelt Curie motor is.

Az űrbéli gyártással kapcsolatos eddigi kutatások zöme a Nemzetközi Űrállomáson (ISS) történt. Ezekből tudtuk meg, hogy folyamatos mikrogravitációban remek anyagok és termékek készíthetők. Műholdakon viszont a kolosszális költségek miatt nem lehetett gyártótevékenységet folytatni. Az ember nélkül is működő Photon űrhajóval viszont lehetséges, így a Varda – elsőként a történelemben – akár tömegtermelésben is gondolkozhat.

Tényleg új lehetőségek nyílnak meg, az átlátható és konfigurálható űrhajó-platformmal újabb akadály hárul el a mini műholdak izmosodó piaca elől.

Az első Photon 2023 első negyedévében, a második valamikor 2023-ban, a harmadik 2024-ben lesz útra kész. A szerződés értelmében, a Varda negyedik űrhajóra is igényt tarthat. A tervek szerint mindegyik misszió – kilövéstől földre térésig – három hónapig tart.

A Photon más küldetésekben is érintett: a Rocket Lab a NASA Artemisz-programját (Hold) támogató CAPSTONE-ban és Mars-projektjében szintén részt vesz.

A puha robotika (soft robotics) speciális, képlékeny és alakítható gépek fejlesztésének a tudománya. Rugalmas anyagokból, például gumiból vagy szilikonból készülnek, egészségügyi és gyártóalkalmazásokban – például markoló-karokként – évek óta találkozhatunk velük.

Mivel bonyolult szerkezek köré képesek formálódni, tágulni és összehúzódni, az emberi szervezetbe a szövetkárosodás elenyésző kockázatával beültethetők. Ezért is foglalkoznak velük sokat – sebészeti eszközökként, gyógyszeradagolókként, implantátumokként egyaránt működhetnek. A viszonylag könnyen hajlítható szerkezeteket folyadékok, például víz vagy levegő működteti.

Kivitelezésükhöz egyre gyakrabban használnak 3D nyomtatást, a Harvardon például wifi és GPS segítség nélkül úszni tudó robotikus halat printeltek. Kínában olajtornyokat monitorozó, tetszés szerint egyedire alakítható puha robotot, a Maryland Egyetemen különleges, ráadásul nyílt forrású kezet nyomtattak.

A puha robotkéz azért unikum, mert tud a Nintendo Szórakoztató Rendszeren (NES) játszani. A háromujjas szerkezet a Stratasys PolyJet technológiájával készült. Mivel integrált „folyékony áramkörök” vannak benne, elektromosság helyett inkább a sűrített levegő nyomása mozgatja.

Az ujjak mozgását ezek a nyomásérzékelőkkel megtámogatott áramkörök irányítják. A mozdulatokat nyomástípusok határozzák meg. ha nincs nyomás, nem aktiválódnak az ujjak, ha alacsony, csak az első, ha közepes, akkor a középső, ha magas, akkor a harmadik is bekapcsolódik. Természetesen különböző kombinációk is beprogramozhatók.

Fejlesztői akár zongora elé iültethették volna, hogy Mozartot játszva ejtse bámulatba a nagyérdeműt, de nehezebb és célirányosabb bemutatót találtak ki neki – Kis éji zene helyett játsszon inkább Szuper Mariót!

Zongorán könnyen beállítható a tempó, és a hibákat sem büntetik meg. Videojátékokban viszont az időzítés és a szintek is változatlanok, egyetlen apró hiba, és game over.

A robotkéz már teljesítette Szuper Mario első szintjét.

A 3D nyomtatást meghatározó több nagyvállalathoz hasonlóan, a szelektív lézeres olvasztásról (selective laser melting, SLM) ismert lübecki SLM Solutions, a 2020-as döcögés után, masszív növekvő pályára állt. A tavalyi év első félévében 13,7 millió euró értékben rendeltek tőlük, 2022 azonos periódusában már 24,7-ért. A bevételek kicsit lassabban, de szintén emelkedtek: 31,2 millió után most 31,7-nél tartanak.

Az év végéig nagyobb ütemet, 15 százalékos emelkedést várnak.

Sam O’Leary vezérigazgató elmondta, hogy az átoltottság miatt sokat változott a globális környezett, könnyebb elérni az ügyfeleket, potenciális vásárlókat, és az erős második félévet követően, 2022 még jobb lesz. Az optimizmusra például három amerikai légjármű-ipari céggel kötött szerződés ad okot. És persze az is, hogy a járvány ellenére, az egyik legjobb évükről van szó.

David Ackermann pénzügyi igazgató hangsúlyozta, hogy a számok összhangban vannak az év elején megfogalmazott célokkal, és nagyon örülnek az amerikai nyugati parton a negyedik negyedévben nyitó Kiválósági Központnak, ahol nikkelalapú szuperötvözeteken fognak dolgozni.

A Covid-19 egyik következményeként, az SLM Solutions digitálisabban közelíti meg a piacot, mint a járvány előtt.

Ennek egyik jele, hogy elsőszámú okként, az utóbbi hónapok sikeres digitális kommunikációjára hivatkozva, nem vesznek részt a november 16. és 19. között, Frankfurtban megrendezésre kerülő Formnext 2021-en, az additív gyártás és az ipari 3D nyomtatás legnagyobb éves seregszemléjén. A járvány ellenére elért eredményeket, a termékeiket, személyzetüket és vállalati kultúrájukat mind inkább meghatározó digitalizációval magyarázzák.

A digitális kommunikációba az eddiginél is többet invesztálnak, a fogyasztói élményt és az infrastruktúrát is növelni akarják. A jövő additívgyártás-specialistáira gondolva, ezirányú oktatási programokat is támogatnak.

Egy bécsi tervezőstúdió, az EOOS a zéró károsanyag-kibocsátás szellemében 3D nyomtatással, a város több nagyáruházából összegyűjtött hetven kilogrammnyi újrahasznosított anyagokból elektromos triciklit készített. A járművön nincs pedál és lánc, tekerés helyett a hátsó keréknél lévő motor mozgatja.

A projekt mögötti koncepció egyszerű: tegyük lehetővé, hogy a vázat bárki kinyomtassa egy fablabban vagy 3DP szolgáltatónál, az alkatrészeket pedig boltokból szerezzük be. A tricikli ötlete egyértelműen a környezeti lábnyomot jelentősen csökkentő helyi gyártáson és a leselejtezett, kidobott tárgyakat második „életre” keltő, 3D nyomtatás nélkül elképzelhetetlen újrahasznosításon alapul.

A helyileg előállítható, megfizethető járműhöz tökéletesen passzol a 3D nyomtatás. A polipropilén vázat nagyméretű géppel, robotkarral printelték.

A nagyáruházi szemetet általában elégetik, amivel széndioxid megy a légkörbe. Ha viszont újrahasznosítják, elkerülhető a légszennyezés, közelebb kerülünk a zéró kibocsátás megvalósulásához.

„Amíg a 3D nyomtatók megújuló energiákkal tudnak működni, minden új jármű valamilyen módon szén-semleges lesz” – nyilatkozta Harold Gründl, az EOOS egyik vezetője.

Elképzeléseik alapján, a vázat minden városban nyomtathatnák, a többi alkatrész pedig egy szakemberrel könnyen hozzászerelhető. Ha valamelyik elromlik, hamar kicserélhető, a váz pedig ismét újrahasznosítható, például újabb triciklit készíthetünk belőle. Ökológiai szempontból szintén előnyös, hogy a lokálisan gyártott vázzal nincsenek szállítási költségek.

Az általában gépkocsival megtett rövid távolságokra kitalált járművön két felnőtt, a hátsó ülésen akár két gyerek is lehet, de zöldséges dobozok szállítására is alkalmas.

A láncingek, a középkori lovagok testpáncéljai eleinte vasgyűrűk szövetre vagy bőrre varrásával készültek, később szövettől és bőrtől függetlenül, szegecseléssel, esetleg hegesztéssel kapcsolták össze a gyűrűket, idővel pedig a teljes lemezpáncél kiszorította a postát.

A Caltech és a NASA mérnökei nyomtatott láncing ihlette, összehajtogatható, folyékonyszerű állapotból nyomás alatt szilárddá alakuló anyagot fejlesztettek. A finomhangolható szerkezettel 2018-ban kezdtek el foglalkozni, de a projekt a koronavírus-járvány miatt csúszott.

Abból a kérdésből indultak ki, hogy ha két nyomtatott láncing-lapot össze akarunk kapcsolni, mi a csomópontok ideális formája. Szimulációkkal kísérleteztek, majd nejlonból és fémből kinyomtatták a legjobbnak tűnőt.

Ha két lapot egymásra rétegezünk egy vákuumzacskóban, komplex formává alakíthatjuk őket, majd a vákuum kiszívásával megmerevíthetjük. A lapok kivételes erővel tarthatják össze a formát. Az egyik legkézenfekvőbb alkalmazás, ha hátat „tartó” ruhákba integráljuk.

Ez már intelligens szövet (smart fabric), ami például exoskeletonokhoz (külső testvázakhoz) vagy magunkon viselhető technológiákhoz használható fel. A kutatók el is mondták, hogy mindenképpen a merevségén változtató, puhából merevvé alakítható anyagot akartak.

Tulajdonságaikat hasonlóan változtató anyagok léteznek már, ilyen például a vákuumtasakba zárt kávé is.

A kutatók sok részecskét teszteltek, míg rájöttek, hogy mennyire rugalmasak, kezelhető-e a merevségük stb. Az anyagot végül kinyomtatták, de a folyamat már inkább 4DP, mint 3DP, mert a gyártás után is fejlődik tovább. Fémekből és polimerekből egyaránt elkészíthető, de végül szemcsés anyagokkal dolgoztak.

A szövet akár saját tömegének ötvenszeresével (másfél kilóval) is terhelhető, változatos mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik.

Szeptember 30-án, online ünnepségen az 1962-ben alapított, energia- és áramelőállítással, sótalanítással foglalkozó, negyven országban jelenlévő dél-koreai Doosan Heavy Industries & Construction központi épületében megnyitotta 3D nyomtatóüzemét.

A cég előzetesen printelt meghívót és egy turbinalapátot küldött az illusztris vendégeknek.

2014 óta alkalmazzák az additív gyártótechnológiát, akkor azért esett rá a választásuk, mert fejlettebb módszert akartak használni erőművekbe szánt gázturbinák előállításához.

Most összesen öt fémnyomtatóval rendelkeznek, közülük kettőt nemrég telepítettek. Ezek a gépek mind az országban jelenleg legnagyobb, új gyártóüzemben működnek.

A vállalat rendelkezik a világ legnagyobb PBF fémprinterével, a GE Concept Laser M-line 2000-rel is, amellyel 80x400x500 milliméteres nyomatok készíthetők. Az üzemben összességében több Concept Laser és az EOS fémnyomtatóval dolgoznak.

„Mérnöki, anyagtudományi és gyártási ismereteinkre támaszkodva, az egyetlen koreai céggé váltunk, amely rendelkezik mindennel ami kell, saját nyomtatási folyamat fejlesztéséhez. Nemcsak erőmű-alkatrészeket gyártunk, hanem más szektorokhoz, például a légijármű és a védelmi iparhoz is fejlesztünk darabokat” – áll a Doosan Heavy sajtóanyagában.

Több területen aktív vásárlóréteget látnak el nyomataikkal. Erőművekbe szánt nagyméretű gázturbinák mellett például a KF-21 dél-koreai harci repülőhöz fejlesztenek alkatrész-prototípusokat. Szeptemberben szerződést kötöttek a Koreai Kerámiatervezés és Technológia Intézettel, így valószínűleg hamarosan kerámiák printelésével is foglalkoznak majd.

A modern orvostudomány ezer és egy szállal kötődik a modern technológiákhoz. A mesterséges intelligenciától, a virtuális valóságon keresztül a 3D nyomtatásig, az egészségügy az összes high-tech egyik legfontosabb alkalmazási terepe.

Csak az elmúlt hónapokban, a 3D nyomtatás különféle orvosi területeken segített életek megmentésében. Fiatalokéban is, így semmi meglepő nincs abban, hogy a gyermekgyógyászatban is használják.

Egyik legillusztrisabb példája az Egyesült Államok legelismertebb egészségügyi intézményei közé tartozó, évszázados múlttal rendelkező Seattle-i Gyermekkórház, ahol a Stratasys Digital Anatomy 3D printerével terveznek, készítenek elő bonyolult sebészeti beavatkozásokat. A digitális előkészítés kulcsfontosságú, mert utána az orvos sokkal gyorsabban el tudja végezni a műtétet.

A printerrel minden egyes páciensről és betegségéről pontos modellt hoznak létre. A beteg valóban látja a diagnózis eredményét, az orvos pedig plasztikusan szemlélteti a sebészeti teendőket és a felépülési tervet.

A Stratasys gépével tényleges szöveteket, tevékenységüket, állapotukat pontosan utánzó anatómiai modellek készíthetők. Az orvosok tényleg betegspecifikus modelleket dolgozhatnak ki. Minél többet használják a technológiát, annál biztatóbbak az eredmények.

Többen elmondták, hogy 3DP-vel egyszerűbb egy műtét, és a kockázat is kevesebb, mintha csak hagyományos technikákkal dolgoznának.

A printer mellett a Stratasys speciális anyagai (Szövet Mátrix, Gél Mátrix, Csont Mátrix) szintén komoly segítséget jelentenek, például kardiológiai, érrendszeri és ortopédiai alkalmazásokban használják őket, de a géppel gyerekek teljes légútjáról és biomechanikus tulajdonságairól is nyomtatható pontos másolat. Egy ilyen légút-másolattal életek menthetők meg, olyan műtéteket alapozhatnak rájuk, amelyekben a lehető legapróbb hiba is tragikus következményekkel járhat.

A szeptember 24-én indult Bécsi Design Héten Barbara Gollackner stúdiója különleges evőeszközöket tányérókat stb. állított ki. Egyediségüket az adta, hogy 3D ételnyomtatón, ipari és személyes kajahulladékból készültek.

Innen ered a kollekció Wasteware neve is.

A kollekcióban a konyhák megszokott elemeit (például kupákat és kávéskanalat) teljesen szokatlanul látjuk. Már csak azért is, mert például állott kenyérből vagy sertésbőrből készültek. A hulladékot pasztává alakították át, amelyet FDM printerrel extrudáltak.

A stúdió üzenete egyértelmű: a környezetre nagyon rossz hatással lévő ételhulladék, a pazarló táplálkozás és az egyszeri használatú tányérok, poharak használata ellen küzd.

A 3D nyomtatás egyik előnye, hogy csak a szükséges anyagmennyiséget használja. A közben keletkezett hulladék újra felhasználható, új termék állítható elő belőle, sőt, például többféle húshulladékból teljesen különböző kaják készíthetők el.

Barbara Gollackner egyszerű, de felettébb nyugtalanító trendre figyelt fel pár éve: évi 90 millió tonna élelmiszer megy kárba. Az egyszeri használatú edények stb. harmincmillió tonna szemetet generálnak.

A tervező először egy húsüzemből gyűjtötte össze az ipari és a személyes hulladékot, például kenyeret vagy disznóbőrt.

„Rengeteg a disznóbőr. Ausztriában a húsipar dobja ki ezeket” – magyarázza Gollackner.