„Elromlott a játékautóm, készíts bele egy új fogaskereket, vagy nem találok már alkatrészt a speciális célgépemhez, a létező korábbiak alapján gyárts bele egy újat” – példálózik Bartos Márton, milyen sokféle igénnyel fordulnak emberek a „3D-s Copy Generalként” működő bérnyomtatókhoz, akik A4-es dokumentumok helyett térbeli tárgyakat nyomtatnak ki 3D-nyomtatóval. A Voxeltek Chief Technology Officer munkatársa elmondta: ilyeneket egyaránt megrendelnek üzleti és privát ügyfelek is, de a cégek egyre gyakrabban vesznek saját 3D nyomtatót.
Ez a járműipari beszállítóknál és a legnagyobb ipari szereplők hazai leányvállalatainál a leggyakoribb. Ők saját gépparkkal, házon belül gyártanak, és fontos nekik az is, hogy az érzékeny üzleti információkat hordozó prototípusok jellemzői ne kerüljenek illetéktelen kezekbe – magyarázza. A január 22-én induló A 3D nyomtatás alapjai tanfolyamunk előadóját arra kértük, szedje össze, mi mindenre használható ez az innovatív megoldás. Toplista következik!
3D nyomtató „építkezés” közben. Sokféle felhasználás lehetséges
(Fotó: Lucie Siegelsteinová, Pexels)
1. Építészet
- • Épületmodellek és -makettek készítése, amelyek segítik a tervezők és ügyfelek kommunikációját,
- • 3D nyomtatott házak és épületszerkezetek.
Az épületmakettek nincsenek erős igénybevételnek kitéve, ott inkább az esztétikai szempontok fontosak a tervek jó érzékeltetéséhez – a színek, a textúrák, a felületek és így tovább, magyarázza a szakember. Maga a 3D nyomtatott végeredmény is lehet többféle színű – egy több alapanyagból gyártani képes nyomtató 4-5 színnel is tud dolgozni –, kiegészítő eszközzel ez akár 16-ra is növelhető, és nyilván utólag is színezik a termékeket, majd a végén lelakkozzák.
Még izgalmasabb, hogy teljes, lakható házakat húzhatnak fel ilyen eljárással. Nemrég az Egyesült Államokban egy teljes lakóparkot építettek így. „Egy nagy daruszerű szerkezet mozgat egy pumpát, és mint a cukrászok a habot, úgy nyomják ki belőle az anyagot rétegről rétegre körbejárva a falazatot. Jellemzően üregesen csinálják, egy 30 centi vastag falnak van egy 5 centis külső-belső kérge, középre pedig vasbeton merevítést raknak. Amíg a déli oldalon dolgozik a gép, az északin beteszik a vasakat” – magyarázza Bartos Márton. Maga a fal egy speciális állagú és szemcseméretű, kinyomható betonkeverékből készül. A háznyomtatás egyszerűsítheti a folyamatokat, így leviheti a négyzetméterárakat.
Ha ugyanis a vázszerkezet már áll, csak a beton utánpótlását kell biztosítani, nincs szükség téglákra és egy csomó egyéb alapanyagra. „Ez egy viszonylag kiszámítható és jól működő megoldás lehet megfelelő tervezés mellett” – húzza alá oktatónk. „Egyedi ház építésekor nem valószínű, hogy költséghatékony, de például egy lakópark-beruházáskor ha a terepet eleve úgy tudják kialakítani, hogy megvan a vázszerkezet házról házra történő áttelepítésének logisztikája, és nem kell mindig szétszedni és manőverezni vele, akkor ez produktívabbá teszi a munkát.” Ráadásul marketingértéke is van az izgalmas eljárásnak.
2. Divat és design
- • Egyedi ékszerek és kiegészítők nyomtatása,
- • 3D nyomtatott cipők és ruhadarabok.
Fémporanyagok használatával fémnyomtatásra is van lehetőség, ezekből is lehet ékszereket gyártani – mondja kérdésünkre Bartos Márton. „Itt két iskola van: a hagyományos, viaszveszejtéses öntés, amelyhez tudunk a viaszhoz hasonlóan viselkedő öntőformát nyomtatni, amely helyére bármilyen nemesfémet lehet önteni, aranyat is. A másik pedig, amikor direktben nyomtatjuk az ékszereket. Már léteznek olyan finom szemcséjű porból dolgozó 3D nyomtatók, amelyekkel egészen részletgazdag formákat lehet előállítani, hasonlókat a fogászatban is használnak egyébként, fémvázak gyártására” – magyarázza.
Hozzáteszi, az elmúlt években trenddé váltak az úgynevezett intelligens ruhadarabok is. „A gyártás során betesznek egy chipet, félvezetőt vagy szenzort, amely a testhőmérsékletet vagy a mozgást méri és analizálja, vagy fényjelzést is beépíthetnek a szövetekbe. Ezek ugyanakkor megmaradtak az elrugaszkodottabb párizsi kifutók szintjén” – fogalmaz. Kiegészítők terén pedig a csatoktól a nyakláncokon át a karkötőkig rengeteg minden állítható elő ilyen módon.
A cipőnyomtatás viszont egy létező üzletág. Korábban jellemzően csak prototípusokat, talpakat és betéteket nyomtattak, ám mára egész cipőket is, nemrég a Nike is előállt egy ilyen modellel (lásd a fenti videót), amelyet az iPon.hu cikke szerint ráadásul kifejezetten a sneakerkultúra iránt érdeklődőknek szánnak, egyelőre limitált mennyiségben. Ebben szinte csak a légkamrás betét nem 3D nyomtatással készült. „Nem is néz ki rosszul, és olyan anyagból nyomtatták, hogy tökéletesen illeszkedik a tulajdonosa lábára.”
______________
Ellenpélda, ami nem jött be: a 3D nyomtató toll
Itt az ötlet, hogy egy fűtött betétes tollból kijövő műanyagszálakkal lehessen építkezni. „Ezt szerintem legfeljebb oktatási célra lehet jópofa dolog kipróbálni, egyébként nettó környezetszennyezés” – véli a szakember. Hozzáteszi, ez szerencsére vissza is szorult, mert nemigen lehetett vele semmi valóban használhatót létrehozni. „Hajszálvékony szálakból összetákolni valamit – ez nem túlzottan használható. Kipróbálod a biciklit, megcsinálod a házikót, egy fának nekifutsz, és utána nem nagyon tudod mire használni.”
__________________
3. Szórakoztatóipar
- • Filmekhez és videójátékokhoz készített díszletek, kellékek, karaktermodellek,
- • egyedi installációk.
A reklámok és filmek kellékeit is gyakran nyomtatják. „Főleg a nem létező, futurisztikus forgatókönyveknél és koncepcióknál ez abszolút befutó. Ez a CGI-t ugyan nem helyettesíti, ám például a közeli felvételeken és az olyan interakcióknál, ahol ez elkerülhetetlen, kellékekre van szükség” – összegez. Bútorokat, installációkat, különböző elektronikai és más eszközöket, esetleg egy fiktív autó belső eszközeit is elő lehet így állítani. Egy, a jövőben játszódó sztorinál komplex kütyüket kell megjeleníteni, a hozzáadott érték pedig magas, hiszen a dolog a valóságban nem létezik, viszont a forgatás után nemigen használják, vagyis a túlzott strapabírás nem elvárás. Régen az ilyesmit kifaragták, ma ki is lehet nyomtatni.
4. Oktatás
- • Interaktív oktatási modellek készítése, például földrajzi domborzati térképek vagy anatómiai modellek,
- • diákok számára kreatív projektek kivitelezése.
Bár az oktatási szektorban nem mindig vannak meg az ehhez kapcsolódó háttérismeretek, de előadónk azt mondja, el tudja képzelni, hogy 10 éven belül mondjuk a technikaórákon idehaza is megjelenik ez a módszer. A felsőoktatásban pedig – teszi hozzá – főleg a művészeti és műszaki képzéseken már most is alap, hogy dolgoznak 3D nyomtató laborokkal. „El tudjuk képzelni, ennek mennyi felhasználási módja lehet egyszerűbb formákban már az alapképzésben is. Biológiai, fizikai, kémiai szemléltetőmodellek viszonylag egyszerűen elkészíthetők így. A gyerekek ezt jellemzően rettentő izgalmasnak találják, innentől kezdve pedig csak a fantázia szab határt az oktatási felhasználásnak.”
5. Művészet
- • Egyedi szobrok, installációk és művészeti alkotások nyomtatása,
- • restaurálási munkák során pontos másolatkészítés történelmi műtárgyakról,
- • kreatív kísérleti projektek, amelyek új anyagokat és formákat használnak.
3D nyomtatott Buddha- és bagolyszobor (Fotók: Digital Nuisance, Flickr, CC BY-SA 2.0)
Itt ugyanaz a kérdés merül fel, mint a mesterséges intelligencia alkalmazásánál: meddig fér bele a művészeti alkotómunkába, ha mondjuk valaki szobrot nyomtat? „Ez nehezen megfogható: onnantól, hogy valaki egy banánt felragaszt egy falra, majd nem kevés pénzért eladja, egyébként is inkább filozófiai kérdés, hogy mi a művészet. Ám az biztos, hogy ha valaki megtervezi digitálisan azt a szobrot, beleteszi a kreatív energiáit, akkor az, hogy azt mivel gyártja le, csak annyit eredményez, hogy valamennyire elválik egymástól a kézügyesség és a kreatív képzelőerő” – mondja Bartos Márton. „Én ugyanúgy tudok, illetve tudnék értékelni egy ilyen műalkotást is.”
6. Egészségügy és orvostudomány
- • Fogászati modellek, fogszabályzó sínek, ideiglenes vagy maradandó fogpótlások,
- • egyedi protézisek, ortézisek, navigációs eszközök vagy implantátumok,
- • szövetek és szervek nyomtatása (bioprinting) kutatási célokra.
„Szerencsére Magyarországon a digitalizációs szint eljutott már odáig, hogy fogászati klinikák és fogtechnikai laborok is alkalmaznak 3D nyomtatást” – emeli ki Bartos Márton. Elkülönülnek a páciensek szájába behelyezhető és a nem biokompatibilis felhasználások. Utóbbi jellemzően 3D-szkenneléssel készülő digitális fogsormintákat jelent, ami a hagyományos gipszmintákat váltotta le. Ez a megoldás ugyanis nem csupán egyszerűbb és gyorsabb, de pontosabb modellt is eredményez a fogakról.
A hagyományos mintavételhez ugyanis kell egy tapasztalt orvos és egy türelmes beteg, a ránézésre egy elektromos fogkefére emlékeztető 3D-szkennerrel viszont nem nagyon lehet hibázni. Az emberi testbe betehető, azaz biokompatibilis eszközök, mint az ideiglenes vagy maradandó fogpótláshoz és az implantációknál használt fúrósablonok természetesen szigorúbb szabályoknak kell, hogy megfeleljenek.
„Az anyagtudomány letette az asztalra azt az anyagot, amivel állandó részleges pótlást vagy koronát is lehet 3D nyomtatással készíteni. Ezek egy erősítő anyaggal kombinált akrilátműgyanta-rendszerek, az adalékanyag a kopásállóságot és a mechanikai tulajdonságokat biztosítja” – magyarázza a szakember. „A bázisanyagukat egyébként már nagyon régóta használják a fogászatban, a protézisek régen is ebből készültek, csak eddig hagyományos folyamatokkal.”
A testünkbe beültethető szervek nyomtatása nem várható a közeljövőben, még sok klinikai vizsgálat és alapanyag-fejlesztések kellenek hozzá, ugyanakkor a bioplotting területe ígéretes. „Egy fecskendőbe töltenek támaszanyagot, amire egy másik fecskendőből az eszköz rá tudja építeni az adott sejttípus rétegeit” – magyarázza oktatónk. A második fecskendőből kinyomott oldatban felhasznált izomsejteket korábban kinyertekből tenyésztik.
Ezzel izomszövetet lehet például nyomtatni, ezzel egy híres magyar kutató, Forgács Gábor is régóta foglalkozik. Egy nyomtatott izomszövet pedig jól reprezentálja a valódiak működését, ez pedig rendkívül hasznos, ha például azt vizsgálják, egy gyulladáscsökkentő gyógyszer hogyan hat. Így ugyanis sok állatkísérletet és klinikai vizsgálatot meg lehet spórolni.
7. Ipari gyártás
- • Gyors prototípusgyártás: gyors iterálás a termékfejlesztés során ,
- • egyedi szerszámok és gépalkatrészek gyártása.
Így készül egy 3D nyomtatott csavarkulcs (Fotók: Creative Tools, Flickr, CC BY 2.0)
A gépgyártás, a termékfejlesztés és az összeszerelés szinte minden feladatát hatékonyabbá lehet tenni ezzel a technológiával – mondja előadónk. Ha mondjuk egy magasnyomású mosóhoz elkészült egy termékkoncepció, amiben szükség van egy puffertartályra, azt ki tudják nyomtatni és ki tudják próbálni vele, ezzel tudják, ha kell rajta módosítani, példálózik. Egy fröccsöntött puffertartály elkészítéséhez használt szerszám ugyanis több millió forintba kerül. Mielőtt ezt legyártatnák és több százezer tartályt elkészítenének vele, érdemes ilyen módon tesztelni. Máskor egy hatékony összeszereléshez kell egy egyedi formájú, termékspecifikus megfogó, és azt nyomtatják ki. Ezek erősebb, műszaki műanyagból szoktak elkészülni.
8. Járműipar
- • Egyedi vagy ritka autóalkatrészek gyártása,
- • könnyűsúlyú repülőgép- és űrtechnológiai alkatrészek készítése.
Olykor egy specifikus alkatrész elkészítéséhez nem éri meg felhúzni egy komplett gyártósort, máskor ritkább veterán autók bizonyos elemeit már nem gyártják. „Egy konkrét példa, amivel találkoztam, hogy a 7-es BMW Coupé beltéri sebességváltó konzolját már sehol nem lehetett kapni, mert gyártottak belőle úgy 3 ezer darabot, és ennyi. A kliensünk, akinek ilyen autója volt, egy darabot talált Angliában, de az ugye jobbkormányos. Elhozta nekünk, hogy digitálisan tükrözzük, és gyártsunk balkormányosat belőle” – idézte fel. Így egy már nem létező terméket pótolni tudtak 3D nyomtatással. Ezek jellemzően hőre lágyuló műszaki műanyagból készülnek, ahogyan a tömeggyártott autóalkatrészek is. Így anyagminőségben ugyanazt lehet hozni, a különbség a rétegekből való felépülés, így a rétegekkel párhuzamos irányból érkező igénybevételekre gyengébben reagál, mint egy fröccsöntött darab – teszi hozzá.
A 3D nyomtatás alapvetően két esetben jelent komoly előnyt: ezek a komplex geometria és a magas hozzáadott érték – magyarázza előadónk. Előbbi a hagyományos gyártástechnikával nehezen, nem gazdaságosan vagy egyáltalán nem előállítható formákat takarja, utóbbi pedig vagy egy még nem létező, újszerű ötlet formába öntését, vagy az említett hiánypótlást. Szintén a hozzáadott értékre említi példaként a folyamatok hatékonyabbá, olcsóbbá vagy kényelmesebbé tételét. Erre példa lehet egy gyártósorhoz formára készült tartóváz, amelyre egyszerűbben és pontosabban rá tudják tenni a kollégák az odavaló alkatrészt, esetleg egy tároló, ahová a tablet érintőtollát tehetjük az íróasztal mellett.
9. Haditechnika
- • Tartalékalkatrészek gyártása a csatatéren vagy távoli helyeken,
- • drónok vagy más katonai eszközök komponenseinek készítése.
Az USA haditengerészete nemrég 3D nyomtatókat telepített anyahajók fedélzetére, hogy azzal gyártsanak azonnal új alkatrészeket, ha valami tönkremegy. Nyilván a különböző eszközkomponenseket könnyebb egy front környékén legyártani, mint messziről odaszállítani. Emellett 3D nyomtatással működőképes fegyverek is előállíthatók, melyeket a Telex múlt heti cikke szerint a fegyvertartást egyébként alapjogként kezelő Egyesült Államok 5 tagállamában már betiltottak, és amely miatt a 2020-as évek óta az európai hatóságok is kongatják a vészharangot. „Amerikában egész klubok működnek, akiknek az a hobbijuk, hogy minél többször elsüthető 3D nyomtatott pisztolyokat, puskákat készítsenek.” (Erről nem lesz szó a képzésen.)
10. Sport és hobbi
- • Egyedi sporteszközök, például személyre szabott kerékpáralkatrészek,
- • modellvasutak, DIY projekt nyomtatása és más hobbigyártás.
Főleg az egyénre szabott élsport terén hasznos ez a technológia. „Nem mindegy, hogy egy sportolónak milyenek a testi adottságai, és milyen fogással tudja a megfelelő testi erőt kifejteni” – foglalja össze oktatónk. „Volt, hogy egy evezéshez használt versenylapátot fejlesztettek úgy, hogy a gyorsabban elkészülő 3D nyomtatott verzióval validálták valós környezetben, hogy a vízen hogyan lehet húzni, mennyire ad teljesítménytöbbletet egy atlétának egy hagyományos, tömeggyártott változathoz képest.” Nem csupán egyénre szabott ugyanis egy így készített sporteszköz, de ezek fejlesztését is felgyorsíthatja és hatékonyabbá teheti.
_________________
12 alkalom, januártól
A január 22-én induló, a 3D nyomtatásról szóló képzésünkön az eljárás alapelveit és technológiai hátterét, a nyomtatók típusait, az alapanyagokat, a szeletelési beállításokat, a hibák elhárítását és a kész művek utókezelését is megismerheted Bartos Mártontól. A tanfolyamra tervezőket, mérnököket és IT-szakembereket, valamint DIY hobbistákat egyaránt várunk.
(A kiemelt gifhez felhasznált képkockák forrásai: 3Dnatives, Nike, Scripps News Life, 60 Minutes – YouTube)