FREEDEE BLOG

A Volkswagen bő negyedszázada használja a 3D nyomtatást, a technológiával a járműfejlesztés felgyorsítása és a gyártási költségek csökkentése volt az eredeti cél. Azóta több mint egymillió alkatrészt printeltek.

Legnagyobb, wolfsburgi üzemükben – ahol 2018 végén nyílt additív gyártóközpont – ma már tizenhárom részleg foglalkozik különféle 3DP eljárásokkal, műanyag- és fémnyomtatással egyaránt. Műanyagból prototípusok komponenseit, például ajtóburkolatot, műszerfalakat, lökhárítókat, fémből pedig gyűjtőcsöveket, fűtő- és hűtő alkatrészeket, tartóelemeket készítenek.

A technológia innovatív felhasználásának újabb példája, hogy első autógyártóként, a Volkswagen a binder jetting nyomtatóeljárással bővíti a lehetőségeket.

„A koronavírus-járvány miatti folyamatos kihívások ellenére, változatlanul innovatív megoldásokon dolgozunk. Partnereinkkel azt akarjuk, hogy az elkövetkező években a 3D nyomtatás még hatékonyabb, futószalag mellett is könnyen alkalmazható legyen” – nyilatkozta Christian Vollmer, a gyártásért és a logisztikáért felelős részleg egyik vezetője.

Az elmúlt fél évtizedben rengeteg pénzt fektettek újításokba. A Siemensszel szoftverszinten, a HP-vel hardvervonalon működnek együtt.

A binder jetting teljeskörű alkalmazásával első körben tapasztalatokat kívánnak nyerni, és megtanulják, hogy például milyen alkatrészek állíthatók elő gyorsan és olcsóbban ezzel az eljárással, amelynek természetesen fontos szerepet szánnak a gyártás digitális átalakításában.

A Siemens részéről szintén elégedettek, hogy a Volkswagen előszeretettel használja automatizációs, szoftveres megoldásaikat. Rugalmasabb, gyorsabb és környezetbarátabb gyártásról beszélnek.

Míg a HP a gépeket szolgáltatja, addig a Siemens és a Volkswagen együtt optimalizálta az alkatrészek elhelyezését a printerek munkaterében, amellyel szintén a hatékonyság növelése a cél. A három nagyvállalat közös szakértői csoportot alakít, tagjai a képzéssel is foglalkozó központban részt vesznek komplex alkatrészek gyártásában.

2025-ig évente minimum százezer komponenst akarnak nyomtatni. Az első binder jettinggel készült darab a T-Roc kabrió A-oszlopai (a jármű tetejét tartó oszlopok közül a szélvédő két oldalán lévő első kettő). Ötven százalékkal könnyebb lett, mintha hagyományos eljárással, acéllemezből készült volna. Több teszten sikeresen teljesített, és úgy tűnik, hamarosan nagy mennyiségben is gazdaságos lesz 3D nyomtatással előállítani.

A binder jetting nyomtatótechnológia nagy sebességével emelkedik ki a porágyas megoldások közül. A gyorsaság önmagában persze még nem indokolná a technika látványos terjedését, az a tény viszont már igen, hogy ugyanannyira pontos is, mint a többi hasonló eljárás.

Az ezzel a megoldással működő printerek legismertebb gyártója, az ExOne bejelentette, hogy a 2005-ben alapított, nemrég felújított, Pittsburghöz közeli Fém 3D Nyomtatás Alkalmazási Központban több mint kétmillió fémnyomatot készítettek a világ különböző pontjain tevékenykedő ügyfeleknek.

Azt is bejelentették, hogy gépparkjuk két új X1 25Pri printerrel bővült, amelyekkel fokozni akarják a rozsdamentes acél termékek gyártását. A cég e darabok iránt leginkább érdeklődő megrendelői ipari vállalatok, tudományos szervezetek (Virginia Tech, NASA, Oak Ridge Nemzeti Laboratórium) és szolgáltatóirodák, mint például a Shapeways, a Sculpteo vagy a Xometry.

A Központban 28 printer a hét minden napján, napi 24 órában dolgozik. Az ügyfelek vásárlás előtt ki is próbálhatják az ExOne rendszereit. Összes nyomtatójuk tudja használni szabadalmaztatott „háromszoros fejlett tömörítési” technológiájukat (ACT), amely egyedülálló módszert alkalmaz ultrafinom porok adagolására, szórására és tömörítésére a nyomtatási folyamat során. A végtermékek tömörsége több mint 97 százalék, de a többi paraméterük is kiváló.

A két új rendszeren két rozsdamentes acélanyagot (17-4PH és 316L) használnak, és nagyon bíznak a gyártás felpörgetésében. A gépek munkaterének méretét is ennek a célnak megfelelően alakították ki.

A két rozsdamentes acélanyag mellett az ExOne más ötvözeteket is kínál szerteágazó vevőkörének. Mindegyik eleget tesz a binder jetting követelményeinek, találunk közöttük réz-, inkonel- és alumíniumalapúakat is, összességében pedig gépeik húsznál több fém-, kerámia- és kompozitmatériával dolgoznak.

A harvardi kutatók által 2014-ben alapított Voxel8 egyedi szín az additív gyártás palettáján. Harmincnál több, strukturális és funkcionális anyagok nyomtatásával kapcsolatos szabadalmat jegyeznek; főként a design, a lábbelik és okos textíliák területén alkalmazható többanyagos (multi-material) digitális gyártótechnológiákat dolgoztak ki.

A Wolwerine Worldwide ikonikus márkája, a Hush Puppies tovább népszerűsíti a Voxel8 megoldásait, legújabb cipőjük középtalp-része ugyanis 3D nyomtatással készül.

A 3DP-nek köszönhetően ezek a cipők kényelmesebbek lesznek, jobban alkalmazkodnak a lábhoz, és hosszabb ideig megmaradnak, mint a hagyományos módszerekkel gyártott darabok.

A több mint hatvan esztendeje kitalált brand vezetői örülnek az együttműködésnek. Elmondták, hogy történetük során mindig nyitottak voltak az innovációra, és folyamatosan újra fel akarják találni „a” kényelmes cipőt.

Az elmúlt hatvan év után a következő hatvan évre is gondolnak ezzel a koncepcióval.

A kényelemre összpontosító életvitelhez és „lábbeli kifejeződéséhez” olyan fogalmak kapcsolhatók, mint a szórakozás és az optimizmus. A Voxel8 technikája komoly segítséget nyújt abban, hogy a vásárlók továbbra is ezt gondolják a Hush Puppies cipőkről.

„A pontosan beállított mechanikai tulajdonságokkal rendelkező rácsszerkezeteinket a nyomás, ütések fokozottabb tompítása miatt használják középtalp-betétekhez. Hagyományos habszivacs-szerkezetekkel összehasonlítva, 100 ezer ciklus után vastagságuk negyedannyit változott, a nyomást pedig majdnem ugyanúgy kezelik, mint új korukban. Méretezhető és fenntartható technológiánk megváltoztatja a lábbelik tervezését és gyártását. Rövidebb a tervezésre fordított idő, nem kell külön szerszámokat készíteni. A szoftveren alapuló digitális gyártással lehetővé válnak a jövő olcsóbb és személyre szabottabb megoldásai” – nyilatkozta Travis Busbee, a Voxel8 társalapító- vezérigazgatója.

Az 1937 óta működő, jelenleg Chicago-székhelyű, a Philips Service Industries-hoz (PSI) tartozó Sciaky a 3D nyomtatás úttörője: 2009-ben a cég indította el az elektronsugaras additív gyártást (Electron Beam Additive Manufacturing, EBAM).

Abból indultak ki, hogy a gyártók nagyméretű és értékes nyomatokkal, de a klasszikusnál kevésbé költséges technikával pénzt és időt takarítsanak meg.

Technológiájukkal, teljesen programozható, automatizálható megoldásaikkal titánból, tantálból, inkonelből és más értékes anyagokból méretes nyomatok hozhatók létre. A Sciaky ma az ipari fémnyomtatás egyik főszereplőjének számít. Legújabb mesterségesintelligencia-alapú, gépitanulás-algoritmusaik automatikusan azonosítják és eltüntetik a nyomtatott titánrészek és szerkezetek, a Ti-6A1-4V hibáit.

Ezirányú tevékenységüket a 3D nyomtatással egyre intenzívebben foglalkozó NASA, az USA kormányzati űrügynöksége is elismerte, a Sciaky megkapta a Kisvállalkozások Innovációs Kutatói Díját (SBIR).

„Büszkék vagyunk arra, hogy a NASA-val együtt dolgozunk a titánnyomtatást még jobbá tevő folyamatokon. Az anyag új lehetőségei megmutatják, hogy miért az EBAM az ipari additív gyártás élharcosa” – nyilatkozta Scott Phillips, a Sciaky vezérigazgatója.

A gépitanulás-algoritmusok a cég szabadalmaztatott „rétegek közötti valósidejű képkészítő- és érzékelőrendszerét” (IRISS) használva, monitorozzák a titán lerakását, azonosítják és korrigálják a hibákat. A kontrollnak ez a döbbenetesen magas szintje rengeteget segít a gyártóknak. A mesterséges intelligencia munkájának eredménye, hogy a nyomatok, az első darabtól az utolsóig jó minőségűek.

A Sciaky rendszerein 203 millimétertől 5,79 méterig, bármilyen széles darabok printelhetők, míg óránkénti 11,34 kilóval, az EBAM a leggyorsabb fémnyomtató technika.

Legyen szó polimerekről, fémekről, vagy kompozitokról, a tendencia egyértelmű: felgyorsult a nyomtatóanyagok kutatása, fejlesztésük. Ezek a fejlesztések teszik lehetővé, hogy a felhasználók több szigorú követelménynek megfelelő ipari alkalmazásokban gondolkozhassanak velük.

Az osztrák kutatók által kidolgozott alumínium-oxid például erősen ellenáll a rozsdásodásnak és a magas hőmérsékletnek. A cél egyértelmű: ugyanolyan jó minőségű darabokat kell nyomtatni, mintha hagyományos eljárással készülnének.

A francia Lotaringiai Egyetem anyagtudományi szakemberei mágnesek desktop FDM printereken történő előállítására dolgoztak ki módszert. Elmondásuk alapján sikeresen integráltak mágneses jegyeket különféle nyomatokba, és egyiket sem kellett ferromágneses anyagokkal utólag megdolgozni.

A 3DP szektorban úttörő eredmény több területen hasznosítható, lényege, hogy a mágneses mezővel komplex darabok kontrollálhatók.

A kutatócsoport kompozit mágneses nyomtatószál (filament) extrudálására alkalmas, klasszikus desktop FDM gépekhez hasonló printert fejlesztett, azzal a különbséggel, hogy mágnesekkel is tud dolgozni.

Beszámolójuk sajnos nem túl részletes, azt viszont már lehet tudni, hogy a printer első változata 2021 őszén kerülhet kereskedelmi forgalomba. De az új nyomtatószál ennél is érdekesebb.

Ferromágneses anyagokkal kezdték, azokat alakították át nyomtathatóvá. Annyit árultak el, hogy eredménnyel jártak, és semmiféle utólagos mágnesezésre nincs szükség.

Céljuk nemcsak a gép, hanem a filament kereskedelmi forgalmazása is, hogy az érdeklődők akár otthon is megtervezhessék, nyomtathassák a saját mágneseiket.

A kutatás a 4D nyomtatással kapcsolatos fejlesztéseket is felgyorsíthatja. Az így készült tárgyak ugyanis külső tényezők hatására képesek megváltozni, „alakot váltani.” Az eddigi módosulásokat főként a hőmérséklet, vagy a rezgések eredményezték, mostantól viszont a mágneses mező is használható ilyen célokra.

A hódeszkákat, azaz snowboardokat készítő svájci NOW tavaly február elején mutatta be a mesterségesintelligencia-alapú tervezéssel foglalkozó barcelonai Addit-ion stúdióval közösen kivitelezett snowboard-kötést.

„A kötés a snowboard-felszerelés azon eleme, amely az irányításért második lépésben felel. Lábunk mozgását követi le a snowboard cipő, amely a kötésen keresztül az információt a lapnak továbbítja. A lap pedig végrehajtja a feladatot, amit ezeken az eszközökön keresztül küldünk neki” – olvasható a Sielők.hu rövid ismertetőjében.

A tavalyi bemutató világpremiernek számított, mert az első MI-alapú nyomtatott snowboard-kötést ismertették meg az érdeklődőkkel. A többi kötésnél kb. 25 százalékkal könnyebb darabot szelektív lézeres szinterezéssel, generatív eljárással tervezte (részben) a mesterséges intelligencia. Először szimulált környezetben tesztelték – sikerrel.

A Stratasys, a New Yorki Slicelab designstúdió és a szintén tervezéssel foglalkozó Aaron Porterfield Fequalsf stúdiója nemrég mutatott be szintén 3D nyomtatással készült új kötést. A Stratasys nagyon gyors polimerizációra kiváló Origin One gépét és a Loctice 3172 anyagot használták hozzá.

Az Origin One printerhez fejlesztett, a polipropilénhez hasonló anyag a Henkel terméke. Tartós, kemény és ütésálló, nagy nyomásnak és erős terhelésnek kitett funkcionális alkalmazásokra találták ki. Kifejezetten merev darabokhoz használják, és a felületeket is ennek megfelelő alapossággal dolgozzák ki. Többek között szerszámokhoz, szerelvényekhez, de fogyasztói termékekhez, például cipőtalpakhoz is tökéletes.

A snowboardot ezúttal nem szimulációban, hanem valódi terepen, a Colorado állambeli Breckenridge-ben tesztelték, és tökéletesen vizsgázott.

A nyomtatott építészeti és belsőépítészeti termékekre specializálódott amszterdami Aectual a neves svájci műszaki egyetemmel, az ETH Zürichhel együttműködve új terméksorozattal, egyedire kialakítható akusztikus panelekkel állt elő. A paneleket teljes egészében újrahasznosítható, növényi eredetű anyagokból készítették.

Kereskedelmi és lakókörnyezetbe, mindenféle térbe illenek, tervezésükkor arra törekedtek, hogy a visszhangot és más zajokat csökkentve, segédkezzenek nyugodt közegek kialakításában.

Ugyan masszív 3D printereken alakították ki őket, de szerencsére méretezhetők, és nemcsak méretükben, hanem stílusukban is a megrendelő igényei szerint alakíthatók.

Az akusztikus visszaverő panelek tervezői elképzelésének alapját természetes formák, hullámok és fodrozódások adják. A speciális szerkezetet az adott térhez igazítják, felületét parametrikusan dolgozták ki, hogy a hanghullámokat arányosan szórja szét, lágyítsa a kemény hangokat. A hanghullámok akár 50 százalékát is képesek elnyelni.

A hangok ugyan nem láthatók, de akusztika és építészet szervesen kapcsolódnak egymáshoz. Egy helyiség geometriája és akusztikai tulajdonságai abszolút összefüggenek.

A növényi eredetű műanyagból gyártott nyomtatott panelek egyik nagy előnye, hogy előállításuknál nincs hulladék, és ha már nincs szükség rájuk, újrahasznosíthatók. Az elhasznált matériából teljesen új tárgyak printelhetők.

Az alkotók elmondták, hogy az Aectual küldetése a digitális tervezéssel és gyártással létrehozott kívánság szerinti (on-demand) intelligens megoldások a nagyközönség számára.

A panelek a vállalat webshopjában rendelhetők meg, jelenleg két színben. Száz négyzetméternél nagyobb projektekhez speciális tervet dolgoznak ki.

Az európai bionyomtatást (is) fémjelző, Amszterdam-székhelyű nemzetközi Ourobionics startup hamisítatlan multi- és interdiszciplináris csapat. A szövettervezéstől a 3D biogyártásig, a regeneratív medicinától az ember-gép interfészekig, cyborg-technológiákig, kutatói sokéves tapasztalattal rendelkeznek.

Nem véletlen, hogy „túl a bionyomtatáson” a jelszavuk.

Több terület következőgenerációs alkalmazásain dolgozva, ezeket a szerteágazó technikákat ők hozzák elsőként közös nevezőre. Multiplex biogyártó platformjukkal, az elektromos, a mágneses és az elektromágneses mezők eredményes alakítgatásával igyekeznek realisztikus, remek minőségű szövetmodelleket kidolgozni. A kivitelezés elsősorban bionyomtatással történik, a modellekbe terveik szerint változatos bioérzékelőket és más bioelektronikus eszközöket integrálnak.

A startup eredményesen, az amerikai Humabiologics céggel kötött együttműködési szerződéssel zárta első negyedévét. Egyértelműen forradalmasítani akarják a piacot, ezt az elképzelést erősíti meg egy másik stratégiai partnerség, a szintén amerikai és elsősorban a regeneretív medicinára fókuszáló Invictech-kel. Alapítóik komoly tapasztalattal rendelkeznek következőgenerációs 3D bionyomtatók fejlesztésében, és ezzel a szakértelemmel jelentősen hozzájárulhatnak az Ourobionics sikeréhez.

Az 3DP egyedi megközelítése, a gépteljesítmény maximalizálása mellett igazi újítókként, a blokklánc technológiát is munkájukba integrálták, amelyet cyborg megoldásokkal, bioszenzorokkal akarnak valahogy integrálni.

A partnerségtől mindkét fél nagyon sokat vár.

Szükség is lesz a sikerre, mivel a több szabványos 3D bionyomtató technológia ellenére, a regeneratív gyógyászatban nincs komoly előrelépés. Azért nincs, mert hagyományosabb megoldásokkal lehetetlen komplex szövetmodelleket kidolgozni. Ehhez kell az Ourobionics és az Invictech egymást kiegészítő szaktudása. A mostani modellek sejtjei nem tartósak, lassúak, kevés funkcióra képesek, mikroszinten nem lehet véredény-szerkezeteket integrálni, nincs nanoléptékű felbontás, összességében kevés bennük a releváns klinikai lehetőség.

Ezeken a korlátokon akarnak túllépni az Ourbionics alapítói által kidolgozott szövettervező technikákkal és az Invictech 3D bionyomtatásával.

A jégkorongtól a biciklizésig, a szilícium-völgyi KAV startup a védősisak fogalmát igyekszik újrafeltalálni. Tervezésükre, gyártásukra, terjesztésükre is innovatív megoldásokat találtak ki. Tavaly egyedire alakítható jéghoki-, idén kerékpáros sisakkal rukkoltak ki.

Csúcstechnológiákat, például mesterségesintelligencia-szoftvereket, anyagtudományt és 3D nyomtatást hoznak közös nevezőre. A jéghokis vagy a biciklis fejformájához alakítható, tökéletes védelmet nyújtó sisak a végeredmény.

A hagyományosabb sisakokkal ellentétben, a KAV termékei vékonyabbak, rugalmasabbak, jobban lefedik a fejet, ugyanakkor sokkal könnyebbek, de a legfontosabb: méretre készülnek.

Az érdeklődőnek elküldenek egy anyagot, amelyben megadják, hogy milyen méréssorozatokat kell elvégezniük. A startup gépitanulás-algoritmusa a számok alapján modellt generál a fejről, értelemszerűen ez lesz a sisak alapja. A pontosan kicentizett darabot részben 3D nyomtatással állítják elő, az utómunkálatokat, finomításokat viszont manuálisan végzik el.

„Annak ellenére, hogy a sebességváltótól a nyereg elhelyezéséig, ezen a piacon mindent a maximális teljesítményre hegyeztek ki, a kerékpárosoknak legfontosabb testrészük védelméhez, meg kellett elégedniük mindenkire jó néhány mérettel” – magyarázza Whitman Kwok, a KAV vezérigazgatója.

Azt is elmondta, hogy nem a teljesítmény és a védelem közötti kompromisszum mozgatja őket, és ezért gondolkoznak mindig tényleges biztonságot nyújtó megoldásokban. A fej körüli légmozgás maximalizálására és az ütésekkel szembeni ellenállás kivitelezésére, az ütközések minimalizálására törekedve dolgozták ki az energiafelhasználást, hogy a bringás elkerülje a biciklizés közbeni leggyakoribb baleseteket.

A kerékpáros sisakot FDM printeren, a jéghokis sisaknál könnyebb, saját fejlesztésű polimerből készítették. A polimert úgy alakították ki, hogy az anyagnak se a tempóváltás, se a nagy sebesség ne okozzon problémát. A munka során módosítottak a szeletelő-programon, és az újítással a jégkorongos fejvédőt is felturbózzák.

A projekthez Kickstarter-kampányt is indítottak a napokban, a tervezett tízezer dollárt nagyon hamar elérték.

A Stratasys új orvosi 3D nyomtatója, a J5 MediJet több anyagból és több színben printel, részletes anatómiai modellek, sebészeti útmutatók készíthetők vele, amelyekhez a medicinában engedélyezett „külsős” szeletelőszoftverek is használhatók.

A nyomatokat hitelesítik, hogy sterilizáltak és biokompatibilisek. A gép megfizethető és elég kompakt is ahhoz, hogy kisebb laboratóriumokban használják. Tervezésekor a megbízhatóság volt az egyik legfontosabb szempont, és nem utolsósorban, karbantartása is egyszerű.

Más nyomtatókkal összehasonlítva, gyorsabb, a munkamenet egyszerű, automatizált funkciókkal. A legújabb 3MF fájlformátumot támogatja, a szeletelő mellett más külsős, például tervezőszoftverek is működnek rajta.

Megfizethető egyanyagos alkalmazásokhoz a DraftWhite-ot támogatja, emellett számos színes és áttetsző matéria jó hozzá. A többanyagos lehetőség miatt egy sereg orvosimodell-alkalmazást tesz lehetővé.

Összességében laboratórium- és rendelőbarát platform, és így csökken a kiszervezés vagy a több printer használata iránti igény. Kicsi és közepes méretű kórházak is dolgozhatnak vele, helyben készíthetik el a sebészi beavatkozás előtti gyakorláshoz használt, a műtétek sikerességén sokat javító anatómiai és más modelleket.

A fejlesztői szerint az innovációt, új fejlesztések piacra kerülését jelentős mértékben felgyorsító printer egészségügyi műszereket gyártó cégeknek is komoly szolgálatokat tehet.

A gép a diagnosztikai használathoz szükséges összes tanúsítvánnyal rendelkezik, a szövettel és a bőrrel korlátozottan érintkező biokompatibilis anyagokhoz szintén van engedélye.