FREEDEE BLOG

A 2020 novemberében megnyílt nankingi Boldog Völgy szórakoztatópark ad otthont a világ legnagyobb nyomtatott pavilonjának, egy futurisztikus avantgarde szerkezetnek.

Elszórtan már láthatók köztereken additív gyártással készült épületek, például az újrahasznosított műanyagpalackokból kialakított és meghökkentő látványt nyújtó dubai Deciduous, vagy a szintén reciklált anyagokból épített moduláris R-IGLO Rotterdamban.

Mindkét projekt egyrészt plasztikusan szemlélteti a 3D nyomtatás lehetőségeit és távlatait, másrészt a környezetbarát szempontok érvényesítését, hogy a technológia jól működik eredetileg pusztulásra szánt, de szerencsésen újrahasznosított anyagokkal.

A nankingi pavilon építészetileg és művészileg is szintlépés. Az 52 méter hosszú és 26 méter széles, 1352 négyzetméter alapterületen felhúzott építmény többdimenziós hiperbolikus geometriája egyszerűen magával ragadó. Egyes 30 méter magas elemei különleges térélményt nyújtanak.

Minden egyes szegmenshez a rózsaszín hat árnyalatának valamelyikét használták, a színeket és a pixeleket meghatározott mintázatot követő, speciális algoritmus rendezte el. Az anyagok tesztelését követően, az alkotók külső ultraviola-sugaraknak, fényeknek ellenálló, termoplasztikus műanyag mellett döntöttek. Az anyaggal és a megfelelő parametrikus módszerekkel, nyomtatótechnológiával 256 szín kivitelezhető.

Az építőknek a nagyméretű 3D nyomtatás kihívásait is kellett kezelniük. Sikerült pontosan és méretarányosan dolgozni, az épület – hibátlan felületeivel – az optimalizálás és a sejtszintű számítások követelményeinek is teljesen eleget tesz.

A kivitelezők lelkesen nyilatkoztak az additív gyártótechnológiáról, a jövő építészetét látják benne. Új munkafolyammal, technikákkal és módszerekkel változtatták meg a tervezéstől a gyártásig és az utómunkálatokig tartó építkezést. A végeredmény magáért beszél.

A műanyag- és más hulladékok, elhasznált és leselejtezett termékek újrahasznosítása környezetvédelmi szempontból hosszú ideje kulcsjelentőségű, az egyre fenyegetőbb klímakatasztrófával pedig minden eddiginél fontosabbá vált. Teljesen bevett, hogy sok iparágban, így a 3D nyomtatásban és változatos alkalmazási területein is igyekeznek minél jobban kihasználni ezeket a lehetőségeket.

Világszerte futnak az újrahasznosítást célzó kezdeményezések, amelyekkel tengerek és óceánok szennyezettségét is próbálják csökkenteni. Brit és francia szervezetek például halászhálókat recikláló programot indítottak, azokból PA-6 nyomtatószálat készítő hálózatot alakítottak ki.

A hálózat egyik tagja, a prémiumkategóriás kompozit-, kerámia- és fém filamenteket gyártó, 2014-ben alapított francia Nanovia a bretagne-i Guingamp-Paimpol agglomerációban tevékenykedik. A kikötőkben, strandokon, tengerpartokon található használt, kidobott horgászhálókkal akartak valamit kezdeni, és 2019-ben döntötték el, hogy a feleslegesnek vélt anyagokat „visszavezetik” a körkörös gazdaságba.

A 2020-ban indult RECYCPECH projekt keretében az ipari halászat miatti hulladékot igyekeznek optimálisan felhasználni.

Helyi szervezetekkel közösen gyűjtik a halászhálókat, amelyeket egy, mozgássérült személyeknek munkát adó központban kezdenek feldolgozni: az összegyűjtött darabokat szétszedik, a különböző részeket (fémgyűrűk, kötelek, nejlonhálók stb.) szétválasztják, és a megfelelő újrahasznosító helyekre szállítják.

Az elkülönített nejlonhálókat a Bretagne félsziget nyugati partján működő, a 2015 óta a halászhálók műanyag labdacsokká alakítására szakosodott Fil&Fab-hez küldik.

A Nanovia ezeket a labdacsokat változtatja poliamid-6 3D nyomtatószálakká. Az újrahasznosított termékek kínálata így két (1,75 és 2,85 milliméteres) fekete filamenttel bővül.

Az egyik, a PA-6 R „natív”, a másik, a PA-6 CF R újrahasznosított szénrostokkal megerősített – azaz kétszeresen reciklált – nejlon. Mindkét nyomtatószál már 2021-ben kereskedelmi forgalomba kerül, a másodikat a légjármű-gyártásban is fogják használni.

Világpremierre került sor Amszterdam patinás belvárosában: Maxima királyné és egy kicsi robot csütörtökön átadta a gyalogos- és kerékpár-forgalomnak az egyik leghíresebb kanális, az Oudezijds Achterburgwal két oldalát összekötő – a földkerekségen első – nyomtatott rozsdamentes acélhidat.

A szerkezetet az emergens technológiákért rajongó Joris Laarman építészeti stúdiója tervezte, a kivitelezésben több vállalat, köztük a számítógépes hardvert biztosító Lenovo és a digitálisgyártás-specialista szoftverfejlesztő Autodesk is részt vett. A legnagyobb feladatot a nyomtatáshoz robotokat alkalmazó MX3D vállalta magára, a konstrukció neve is MX3D Híd.

Az ötlet 2015-ben vált nyilvánossá, a projekt 2015 októberében indult, a szerkezeti tervekkel foglalkozó Arup 2016 novemberében csatlakozott, a második terv 2017-re készült el, a nyomtatás 2017 májusában kezdődött, aztán jött a gyártás, a tesztelés. A fémnyomtatás bő két éve fejeződött be, majd a szenzorhálózatot is letesztelték.

Azóta vártak az avatóra.

Az MX3D közben a hajóiparban és a szobrászatban is jeleskedett – méretes fémdarabokat printeltek –, de egyértelműen a híd munkásságuk eddigi csúcspontja, a generatív tervezés mesterműve.

A jellegzetes ipari robotokkal dolgozó, a nyomtatómasinákhoz különleges szoftvert is fejlesztő cég egyedi megközelítése tette lehetővé, hogy a rozsdamentes acélból erős, komplex és mégis könnyed fémszerkezet legyen.

A projekt a híddal, unikuma mellett, a többtengelyes 3D nyomtatótechnológia alkalmazási lehetőségeit is igyekszik szemléltetni.

A mindössze 126 példányban legyártott Ford GT40 sportautót az 1960-as években, Henry Ford II és Enzo Ferrari nagy rivalizálása közepette tervezték.

Chris Ashton, a régi autók megszállott amerikai gyűjtője elhatározta, hogy 3D technológiákkal módosítja, személyre szabja saját Ford GT40-ét. A kivitelezéshez az Artec Space Spider és Eva 3D szkennereket használta. Elégedett az eddigi munkával, és bízik benne, hogy járművével mihamarabb hasíthat a kaliforniai utakon.

3D szkennerekkel gyakran digitalizálnak múltbéli tárgyakat, régi gépek alkatrészeit. A másolat módosítható, egyedire alakítható ki, majd a modell 3D nyomtatással fizikai formát ölt.

A 3D szkennelés technológia az autók világában különösen izgalmas lehetőségekkel kecsegtet. Már nem gyártott régi járművek meghibásodott, nehezen karban tartható részei készíthetők el így (újra). Olcsóbb is, mintha a tulajdonosok borsos áron dolgozó és ritka specialistákhoz fordulnának.

3D szkennerrel maga a tulajdonos is könnyedén digitalizálhatja az eredeti darabot, majd a digitális után jöhet a fizikai változat.

Ashton nemcsak a régi autókért rajong, hanem cége, a Ruffian Cars sportautókat is épít, módosít. Évek óta dolgoznak 3D technológiákkal. Egy ilyen folyamathoz azonban sok iteráció szükséges, hogy az új modell minél inkább olyan legyen, mint az eredeti. A vállalat pontosan ezért vásárolt Artec szkennereket.

Az Evaval az egész autót, a Space Spiderrel a kisebb részeket szkennelte le. Utóbbival belenagyított részletekbe, hogy a komponenseket minél jobban összeillesszék egymással. A Space Spider tökéletes a részletességet, aprólékosságot igénylő alkalmazásokhoz, ideális kicsi tárgyakhoz. Mivel a szkenek eredeti méretben mennek számítógépre, a modellezésnél és a nyomtatásnál nincsenek méretproblémák.

Ashton egy novemberi rendezvényen tervezi bemutatni a felújított Ford GT40-et.

Az Artec szkennereket a FreeDee Printing Solutions forgalmazza Magyarországon.

Az univerzális konstruktőr, az önmagát másoló gép elméletét Neumann János dolgozta ki az 1950-es években. A mesterségesintelligencia-előfutár, Alan Turing univerzális számítógép teóriájából indult ki, leegyszerűsítve: azt általánosította. A Turing-gép a fizikailag lehetséges bármilyen számításra programozható, míg az önmagukat reprodukáló sejtek viselkedéséből kiinduló Neumann szerkezete mindenféle fizikai átalakítást képes kivitelezni.

Chiara Marletto, oxfordi elméleti fizikus az univerzális konstruktőrről (is) írt nemrég megjelent könyvében (The Science of Can and Can’t). A tudóssal a 3D Printing Media Network készített interjút.

Az univerzális konstruktőr egyes tulajdonságai érvényesek a 3D nyomtatókra, például a RepRap gépek ki tudják nyomtatni alkatrészeiket, lényegében saját magukat, azaz új printereket készíthetnek.

Az univerzális konstruktőrhöz azonban nemcsak energia és nyersanyagok, hanem a szoftverében lévő speciális ismeretek is kellenek, máskülönben nem hajtja végre az óhajtott számításokat, átalakításokat. De ha mindezzel rendelkezik, elképzelhető, hogy egy jövőbeni 3D nyomtató bármit kivitelez?

Marletto szerint egyelőre nem tudjuk, mert az elmélet még nincs teljesen kidolgozva. A megvalósulás az univerzumban rendelkezésre álló energia mennyiségétől és a fizika sok törvényétől is függ, viszont egyik törvény sem zárja ki a gép megalkotásának lehetőségét, azaz az univerzális konstruktőrnek nincs elméleti akadálya, mint például az energia-megmaradás elvének ellentmondó perpetuum mobilénak.

Egyetlen fizikai törvény alapján sem zárható ki, hogy a 3D nyomtatók univerzális konstruktőrökké fejlődjenek. A mai printerekkel egyre komplexebb formák hozhatók létre, és egyelőre 10-100 voxel mikrontartományban dolgoznak, egyesek azonban nanoszinten is működőképesek. Ebben a dimenzióban már érvényesülnek a kvantumhatások.

Az ipari 3D nyomtatók egyik praktikus előnye, hogy nagymennyiségű adatot generálnak, feldolgozásukhoz masszív számítógépek szükségesek. Marletto szerint ez a folyamat is elvezethet a jövő univerzális kvantumszámítógépeihez, azokon keresztül pedig a kvantumprinterekhez.

Egyelőre persze csak a kezdeteknél járunk, messze vagyunk még az univerzális konstruktőrtől, a jövő mindenre képes 3D printereitől.

Az utóbbi években a 3D nyomtatócégek komoly lépéseket tettek afelé, hogy hatóságok hitelesítsenek printeket. A hitelesítés az olyan területeken különösen fontos, ahol a nyomtatott részek, szerszámok, kiegészítők stb. élelmiszerekkel érintkeznek.

Például húsfeldolgozó üzemekben.

Az ipari 3DP egyik megújítója, a Massachusetts állambeli Markforged bejelentette, hogy élelmiszerekkel érintkező alkatrészek gyártásában fog részt venni Ausztráliában. Az Ausztrál Húsfeldolgozó Társaság (AMPC) és a Konica Minolta a partnerei.

A Markforged munkafolyamatot dolgoz ki a kívánság szerinti (on-demand) feldolgozó eszközök, alkatrészek nyomtatásához. Az AMPC gépei jobb kihasználtságát, elavult szerszámok és eszközök felújítását, vagy lecserélését, összességében a teljesítmény optimalizálását várja az együttműködéstől.

A 3D nyomtatótechnológiával az ellátási lánc okozta gondok is jobban kezelhetők. A Markforged iparág-specifikus egyedi 3DP modellt dolgoz ki, amellyel megoldhatók a nagy apparátussal működő gyárakra, így a húsüzemekre is jellemző olyan problémák, mint a csavarok és hengerek elkopása, törése és hasonlók. Rengeteg géppel dolgoznak, a gépekben szintén rengeteg alkatrész található.

Ha ezek az alkatrészek eltörnek, a gép leáll, csökken a termelékenység, a pótalkatrészek pedig külsős beszállítótól érkeznek. A Markforged erre dolgoz ki házon belüli gyártást; alkatrészek pótlására, javítására és teljesen újak előállítására fogják használni. 3D nyomtatással drasztikusan csökken a kiesett idő, sokkal kevesebbet kell várni a pótlásra.

Az AMPC húsfeldolgozó üzemébe két szénszálas X7 3D nyomtatót küldenek. Érkezésük előtt a személyzet egy részét betanítják a használatukra. Polimer részeket, „fém előtti” prototípusokat készítenek velük, a Konica Minolta fog helyszíni segítséget nyújtani. A Konica Minolta Sydney-i telephelyén egy Metal X gépet is installálnak, rajta készülnek majd a rozsdamentes acél nyomatok. Egy-egy nyomat előállítása nem haladja meg a 24 órát.

A házon belüli gyártás, a részek optimalizálása mellett a gyártófolyamatokat is áramvonalasítják.

A Markforged termékeit a FreeDee Printing Solutions forgalmazza Magyarországon.

Az Egyesült Királyságban az utóbbi években több 3DP kutatóprojektet indítottak, változatos kezdeményezések jöttek létre, hogy fellendítsék az ország légjármű-iparát.

Az iniciatívák egyik főszereplője a globális tervezői szolgáltatásokat kínáló Renishaw 26 millió font támogatást kapott a légjármű-gyártás forradalmasítására.

A szektor egyik európai vezetőjének számító, légjármű-mérnöki szolgáltatásokat nyújtó Hyde Aero Products (HAP) és a Nemzeti Additív Gyártóközpont (NCAM) szintén részt vesz a projektben. A Leonardo helikoptergyártó gépeihez fejlesztenek ajtókilincseket.

A fejlesztéssel a fémnyomtatást tesztelik. A HAP korábban polimeralapú 3D printeléssel foglalkozott, mostantól viszont a fémekben rejlő lehetőségeket is ki akarják aknázni.

A brit Gyártótechnológiai Központ (MTC, az NCAM is hozzátartozik) egy 2017-ben indult korábbi programjában a Hyde is részt vett, a cég mérnökei ott tökéletesítették additív gyártási ismereteiket. A légjármű-iparnak kidolgozott virtuális környezetben hozták létre az additív gyártóláncot. Ezzel a megoldással minimalizálták a kockázatokat, a technológiát használni szándékozó cégek időt és anyagiakat spóroltak meg.

A HAP fémnyomtatásra váltásához remekül jött egyik ügyfele, a Leonardo két helikoptere, azokon tesztelhetik a technológiát. Az alkatrészeket – a két kilincset – azért választották, hogy a légi járművek tömegét csökkentsék velük. Ki akarják deríteni, hogy a fémnyomtatás mennyire kivitelezhető, mennyire költséghatékony, majd hogyan lépjenek tovább.

Folyamattervezéssel és a topológia optimalizálásának tanulmányozásával kezdték. Alumíniumötvözettel végeztek nyomáselemzést, hogy megállapíthassák a kilincs teljesítményét különböző belső rácsszerkezetekkel. Egy üreges kilincset kiértékeltek, és a méréseknél megállapították, hogy 3D fémnyomtatással a tömeg 20-45 százalékkal csökkenthető.

Az első nyomatot lézeres porágyas fúzióval (LPBF) végezték, két kilinccsel. Az eredmény nem volt meggyőző, a következőben horizontális nyomtatással, belső szerkezeti segédanyagokkal próbálkoztak.

Jelenleg a további finomításokon, üzleti esetmodelleken dolgoznak.

Az amszterdami MX3D robotikus huzalíves additív gyártótechnológiája (wire arc additive manufacturing, WAAM) lehetővé teszi, hogy a fémnyomtatás eredményeként változatosabb, rugalmasabb formák és textúrák lássanak napvilágot, miközben az anyaggal is takarékoskodnak. A hagyományos gyártóeljárásoknál lényegesen bonyolultabb geometriájú szerkezetek készíthetők így, arról nem is beszélve, hogy az eljárás még a poralapú fémnyomtatásnál is gyorsabb és olcsóbb.

Az MX3D 2014 óta tíztonnányi fémtárgyat nyomtatott. Nagyméretű robottechnológiájával a cég meg akarja újítani a fémnyomtatást. Ehhez a célhoz kapcsolódik a nemrég bemutatott WAAM szoftver, amellyel „házon belül” is printelhetők méretes fémobjektumok.

A tervezéstől a végső nyomatig, a WAAM teljesen munkafolyamata, így az ötlet megvalósulása is jól kontrollálható.

Ricardo Regazzoni olasz szobrász az MX3D közreműködésével tavaly kezdett bele a Tresse projektbe. A rozsdamentes acélból készült toronyszerű szerkezet ma az Avignonhoz közeli, dél-franciaországi Eygalières falu egyik magánkertjében áll.

A művész több – hagyományos technikákkal, például bronzöntéssel vagy fémvágással dolgozó – potenciális partnert keresett meg Olaszországban, de megoldásaik nem passzoltak az elképzeléseihez. Új módszerrel akarta megvalósítani a négy méter magas acélszobrot, és így talált rá a 3D nyomtatásra és az innovatív holland vállalatra. Végül, az utómunkálatoknál a szobor csúcsait kifényesítették és bearanyozták.

„Az MX3D rendelkezett a nagyon komplex matematikájú, de egyben emocionális szobor megalkotásához szükséges technikával, új nyelvezettel és intelligenciával. A képzett személyek által programozott robotok teljes tisztelettel számolják fel a tiszta gondolat és a tárgyalkotás közötti rést” – nyilatkozta elégedetten a művész, de a végeredmény még őt is meglepte.

Úgy látja, hogy a 3D nyomtatással létrehozott textúra emberi minőséget ad az alkotásnak, ugyanakkor fényesebbé és szilárdabbá is teszi.

Az elektronikus termékek 3D nyomtatásában elévülhetetlen érdemeket szerzett izraeli Nano Dimension tovább bővítette együttműködését a világ sok országában jelenlévő katonai szenzorspecialista német HENSOLDT-tal, és közös céget alapítottak, amelybe hatmillió dollárt fektettek.

A németországi Taufkirchen székhelyű J.A.M.E.S (Jetted Additively Manufactured Electronics Sources) GmbH rendeltetése, hogy szintet lépjen az elektronikus alkatrészek printelése. Ezt a vállalkozás köré szerveződő globális tervezőközösség kiépítésével érnék el. A tervezők módszertani, gyártástechnológiai, integrációs és anyagtudományi ismereteiket, tapasztalataikat oszthatják meg egymással.

A J.A.M.E.S tagjainak és az ipari felhasználóknak prototípuskészítési és AME (Additively Manufactured Electronics) alkalmazási szolgáltatásokat is kínál.

A felhőszámítás-alapú platform mellett a hamarosan megnyíló gyártólaboratórium szintén komoly lehetőség a területen érintett kis- és középvállalatoknak.

A partnerek elégedettek, úgy látják, hogy egymást kiegészítő, innovatív technológiáikkal átalakítják a mostaninál jóval nagyobb ökoszisztémához vezető forradalom előtt álló területet. A világon ma leginkább ők jelentik az elektronikus cikkek hagyományos gyártásának alternatíváját, és ezt a pozíciójukat meg is akarják őrizni.

2018-tól dolgoznak együtt, a HENSHOLDT azóta használja a Nano Dimension DragonFly PRO és DragonFly LDM 3D-AME printereit áramkörök és más nagyteljesítményű elektronikus eszközök, katonai szenzorok nyomtatásához. (A német cég emellett évek óta végez a digitális 3D nyomtatással kapcsolatos alapkutatásokat.)

A technológia egyelőre inkább csak a fejlesztési szakasznál tart, sőt, sokan szkeptikusak is vele szemben, a nyomtatott húspótló, vegetáriánus és vegán steakek mégis egyre ismertebbek. Izraeltől az Egyesült Államokig több startup próbálkozik velük, az érdeklődés és a lehetőségek nagyok, az alternatív „húsok” ebben az évtizedben meghódíthatják a világot.

A 2018-ban alapított barcelonai Novameat biomérnöki startup a napokban jelentette be, hogy növényi alapú steakjeit 2022-től nagy mennyiségben kívánja értékesíteni; céljuk a tömeges piac elérése.

Ez azt jelenti, hogy többéves fejlesztést követően, jövő évtől közvetlenül az érdeklődő éhes személyeknek és a hús nélküli táplálkozást, annak promótálását anyagilag is vonzónak tartó éttermeknek kínálják majd a termékeiket.

Legújabb printerüket a barcelonai Mobil Világkongresszus rendezvényen mutatták be. A géppel készült nyomatok a marha- és a sertéshús ízét, textúráját utánozzák. A cég és a technológia a szövettervezéssel több mint egy évtizede kutatóként foglalkozó Giuseppe Scionti alapító-vezérigazgató szellemgyermekei.

Scionti elképzelése az volt, hogy a már meglévő húsmentes húspótlók mellé kínáljon alternatívát. Egyértelműen a nagyüzemi állattartás és a vágóhidak negatív környezeti és állatjogi következményeit kívánják csökkenteni, viszont a gasztronómiai élményt is meg akarják tartani. Ezért kell a húsok lehető legtöbb tulajdonságát utánozni.

Scionti 2014-ben többedmagával intelligens mágneses nanorészecskéket tartalmazó bioanyagokat szabadalmaztatott. A szövettervezéssel és bioprintinggel, a két technika összekombinálásával előállítható anyagok a modern gasztronómia céljainak is megfelelnek. Csúcstechnológiás rendszerükkel húsokhoz hasonlóan magas fehérjetartalmú, rostokban gazdag steakek készíthetők.

Több év kísérletezés után rizsből, borsóból és algából, illetve a belőlük kinyert, tápláló aminosavakat tartalmazó fehérjékből álló vöröses pasztát készítettek, amely 3D nyomtatással „hússzeletekké” formálható.

Technológiáik nagyon sokat fejlődtek, és most már a Steak 2.0-nál és a Sertés 2.0-nál tartanak, azokat kínálják az érdeklődőknek. További céljuk az állati hús izomrostjainak százszázalékos növényi alapú utánzása.

Ezekkel a termékekkel kívánják meghódítani a tömegpiacot.