Az ember tizenkétezer éve folytat mezőgazdasági tevékenységet, az agrárium civilizációkat alapozott meg, őseink előbb ismerték, mint az írást vagy a tudományos megfigyelést.
A mezőgazdaság a történelemben mindig a termékenység növelésére és az élelmiszer-minőség javítására használta a technológia vívmányait. Gyorsan fejlődik, a klímaváltozással és a termékek iránti egyre nagyobb igény miatt korábban nem ismert kihívásokat kell már most is, a közeljövőben pedig még hatványozottabban kezelnie.
Szerencsére a technológiai fejlődés meglódult az utóbbi tizenöt-húsz évben, és nem látszik, hogy bármi is lassíthatná. A mezőgazdaság általában hamar alkalmaz új megoldásokat, ez történt a drónokkal, biotechnológiával, genetikával, műholdakkal, big datával, szenzorokkal, robotikával, mesterséges intelligenciával, és bár újnak nem nevezhető, de ez megy végbe a 3D nyomtatással (3DP) is. A mezőgazdaságban azonban meghatározóbb a kézzel végzett munka, mint sok más területen. A klímaváltozás miatt a környezettudatosság is egyre fontosabb szempont.
Mezőgazdasági gépek gyártása a vezető alkalmazás
A technológia nem úgy terjedt el, mint például az egészségügyben, a repülőgépgyártásban vagy a gépjárműiparban, a szektorban inkább speciális alkalmazások nagyon markáns használata jellemző, és persze bőven vannak még „befoltozandó lyukak.” Az ENSZ Élelmezésügyi és Mezőgazdasági Világszervezetének (FAO) adata alapján 1,23 milliárd ember dolgozik a területen.
Horizontális mellett gyakoriak már a vertikális megoldások is
A 3D nyomtatás mezőgazdasági alkalmazásai közül szerszámok, alkatrészek gyártása, a traktorgyártásban történő használat a legegyértelműbb példák. 2022-ben a traktorairól világhírű John Deere munkagépgyártó egy év alatt több mint négyezer alkatrészt nyomtatott speciális additívgyártás-központjában a németországi Mannheimben. (Az additív gyártás a 3DP szinonimája, a szubtraktív ellentéte. Utóbbi a klasszikus, nagyobb nyersanyagból leválasztják a felesleges részeket, a megmaradó a késztermék. Az additív gyártás pont fordítva történik: rétegről rétegre alakítják ki a nyomatot, így környezetbarátabb: kevesebb a hulladék, az anyagveszteség.)
A spanyol gépgyártó Teyme a HP egyedi Multi Jet Fusion technológiájával állít elő szintén alkatrészeket, például levegő-kimeneti adaptereket és penge-pozicionálókat, amelyeket saját mezőgazdasági gépeikbe integrálnak.
A földeken: öntözőrendszerektől a rovarirtásig
A 3DP legklasszikusabb alkalmazása, a gyors prototípuskészítés természetesen a mezőgazdaságban is jól működik, például gépalkatrészeket, öntözőrendszereket készítenek elő vele. A technológiával egyedi igények is kielégíthetők, többek között már nem gyártott eszközök készíthetők el vele (3D szkenneléssel, visszafejtéssel), mert mégis szükség van rájuk.
A technológia előnye, hogy eszközök a helyszínen kinyomtathatók, így a gazdálkodó megspórolhatja az utazást, várakozási időt – persze ha vesz magának 3D nyomtatót, bár egyre több a mobilprinter és helyszíni szolgáltatás.
Ez a szerkezet 3D nyomtatással készült
A dolgok internete (IoT) nyomtatott eszközeit, érzékelőit a talajkörülmények, nedvesség, szél és időjárás folyamatos megfigyelésére alkalmazzák. Intelligens mezőgazdasági rendszerekbe integrált szenzorok és adataik segítenek a termésre vonatkozó döntések meghozásában. A termőföldeken dolgozó drónok egy részét, és robotokat, robotalkatrészeket szintén nyomtatnak. Ezek a gépek megfigyeléstől a magok elvetéséig, trágyázásig és növényvédőszerek permetezéséig, sokféle munkára befoghatók. A termés jelentős részét elpusztító európai kukoricabogár ellen az olasz Soleon drónfejlesztő és a nemzetközi 3DP egyik úttörője-élharcosa, a belga Materialise közösen dolgozott ki rovarirtó rendszert.
Palánták ültetését, magok használatát megkönnyítik, a környezetterhelést csökkentik a biológiailag lebomló anyagokból nyomtatott edények és cserepek. Öntözőrendszerekhez speciális alkatrészek, például fúvókák és konnektorok optimalizálhatók adott feladatokra 3DP-vel. Kórokozók ellen egyedi csapdák alakíthatók ki, és feromont kieresztő szerkezetek is printelhetők. Minél speciálisabb darabra van szükség, annál előnyösebb a technológia: sokkal nagyobb a tervezési szabadság, a hibák bármikor kijavíthatók, termékek részletesebben kidolgozhatók, mint a hagyományos gyártóeljárásokkal.
4D nyomtatás és a jövő
Szűk terek horizontális és vertikális kihasználásához, például nagyvárosi farmokhoz praktikus moduláris, „személyre szabható”, egyedi körülményekhez, az adott helyhez és növényfajtákhoz alkalmazkodó szerkezeteket használni. Az olasz Hexagro a terület specialistája.
Az utóbbi években nagyon felgyorsult a hagyományos módszereket új technológiákkal kiváltó mezőgazdasági innováció. 3DP és agrárium konvergenciája új korszak kezdetét jelentheti.
A méhészetben is terjed a 3D nyomtatás
Az anyagtudomány fejlődésével tökéletesítik a hőre lágyuló műanyagokat, több biomatéria kísérletezhető ki. Egyes anyagokba beprogramozható, hogy bizonyos körülmények között változtassák meg formájukat, húzódjanak össze, nyúljanak meg stb. Ez a technika a fejlődőben lévő 4D nyomtatás, amelyben a három dimenzió a negyedikkel, az idővel egészül ki.
A talajkutatásban, növényprototípusok kidolgozásában szintén alkalmazzák a technológiát: a termelékenységet és termékminőséget növelik vele. Biológiailag aktív talajszerkezetek nyomtatásával könnyebben elemezhető, hogy milyen talajon milyen növény termesztése optimalizálható, hogyan szabályozható a vízellátás. Printelt zöld teraszok alakíthatók ki, ahol például petrezselyem, koriander, bazsalikom termeszthető.
A számos bíztató példa ellenére a technológia mezőgazdasági alkalmazása gyerekcipőben jár még. Jövőprognózisoknál figyelembe kell venni, hogy a szektor nemcsak technológiafüggő, de a hagyományok is erősek, innováció és tradíció ideális arányát kell megtalálni. Mérlegelni kell, hogy meddig gazdaságos ragaszkodni klasszikus (manuális) eljárásokhoz, mikor érdemes váltani.
Képek: Flickr, Wikimedia Commons
