Nyitókép: Flickr
A 3D-nyomtatást (3DP) ugyan az 1980-as években találták ki (az ötlet persze még régebbi), de sokáig elkerülte a média-fősodor figyelmét, és csak a 2010-es évek elején robbant be a köztudatba. Akkoriban főként fogyasztói alkalmazásokban gondolkoztak, a printerek zöme néhány polimerrel működött, a műanyag melletti másik nagy lehetőség, a fémprinteléssel csak kevesen, szűk keretek között foglalkoztak.
Tíz éve még azt hittük, hogy a 3D-nyomtató a személyi számítógéphez hasonló pályát fog befutni, és előbb-utóbb, de mára mindenképpen, a legtöbb háztartásban lesz háromdimenziós objektumok előállító printer. Például eltörik egy bögre, nem megyünk boltba beszerezni helyette egy másikat, hanem leszedünk valamelyik 3DP-fájlmegosztóról egy tervfájlt – vagy ha ügyesebbek vagyunk, magunk készítjük el –, majd kinyomtatjuk.
A 3D-nyomtatás rövid története
Nem így történt, mert a technológia idővel már nem számított kuriózumnak, fejlődése pedig logikus, de akkor mégsem várt irányt vett. Barkácsolók, átlagfogyasztók által kedvtelésből előállított tárgyak platformja helyett, dinamikusan fejlődő iparággá vált mára. A korábbi nyomtatóanyag-paletta folyamatosan bővült, és a múlt évtized közepétől az ipari alkalmazásokra, 3DP szolgáltatásokra tevődött át a hangsúly.
Műgyanta nyomat (Kép: Wikimedia Commons)
A váltást a fémnyomtatás és az a tény alapozta meg, hogy egyre többekben tudatosult: ezzel a technológiával nemcsak a prototípuskészítés gyorsabb, hanem végtermékek is előállíthatók, inkább előbb, mint utóbb monumentális ipari mennyiségben is. Nagyobb a tervezői szabadság, hagyományos fröccsöntéssel és más módszerekkel kivitelezhetetlen formák valósíthatók meg, a 3DP-vel idő és pénz spórolható, a termék könnyebben, akár tömegesen személyre szabható, kiválthatja a raktározást, részben a szállítást is, támogatja a lokális gyártást, és nem utolsósorban, környezetbarátabb, mint a többi gyártóeljárás, azaz könnyen a fenntartható fejlődés szolgálatába állítható, az ipar 4.0 pedig elképzelhetetlen nélküle.
A hardver és a szoftver minősége folyamatosan javul, az évtized végére lejártak a fejlődést gúzsba kötő, minimum lelassító szabadalmak, az összes prognózis látványos növekedést ígér. Az ipari alkalmazások száma némi túlzással napról napra nő, a medicinától az oktatásig, a légjármű- és a járműipartól az energiaszektorig, az űrkutatástól (a Nemzetközi Űrállomáson is van – speciális, súlytalanság-tűrő – 3D printer) az elektronikáig, a hajókarbantartástól az építőiparig, az állatgyógyászatig és a mezőgazdaságig, mindenhol dolgoznak 3D-nyomtatóval.
Az anyagtudomány fejlődése a növekedés egyik hajtóereje, rengetegféle fém, fémpor, változatos ötvözetek, kompozitok, a jó öreg polimer ezer és egy variációja, műgyanták, beton és cement, de fa, víz és folyadékok is használhatók nyomatok elkészítéséhez. Új anyagok fejlesztéséhez, minőségük ellenőrzéséhez, 3DP-folyamatok hitelesítéséhez stb. egy másik – még gyorsabban – növekvő, exponenciális technológiát is alkalmaznak: a mesterséges intelligenciát.
Az adat, mint fizetőeszköz
A német multinacionális vegyipari és fogyasztási cikkeket gyártó Henkel 2017 óta foglalkozik 3D nyomtatással , és a napokban számolt be arról, hogyan használja egyre nagyobb mértékben az adatokat 3DP ügyfeleinek megsegítésére, hogy könnyebben tudják kezelni a műgyanta-alapú munkafolyamatokat. A cég az évek alatt komoly portfoliót alakított ki anyagokból. Ezeket az anyagokat főként a digitális fényfeldolgozást (digital light processing, DLP) alkalmazó klienseik használják.
A DLP-technikával mind gyakrabban készítenek végtermékeket, a sima felületű nyomatok rendelkeznek az óhajtott mechanikai tulajdonságokkal. A Henkel azonban azt is elmondta, hogy a végfelhasználóknak bőven van mit tanulniuk még, és hogy a 3DP még jobban elterjedjen, mesterségesintelligencia-megoldásokat is igénybe vesznek. A cég műgyantáit vetik össze vele fennálló szabványokkal, és az anyagminősítésben is fontos szerepet kap az MI.
Loctite 3D 383 nyomtatóanyag (Fotó: Henkel)
A nagyvállalat álláspontja szerint az adat annyira életbevágó az iparágban, hogy lényegében fizetőeszköznek tekinthető. Csak kellő mennyiségű és minőségű adat alapján állapítható meg nyomatok teljesítménye, részeik minősége, mik okozhatnak károsodást. Ebben a szellemben több népszerű nyomtatóanyaguk, (például a Loctite 3D 3843 – maga a Loctite a ragasztók, tömítőanyagok és felületkezelések világszerte vezető márkája) technikai leírását, bővítették tesztlaboratóriumuk kapacitását, polimereikhez pedig új kritériumokkal egészítették ki a tesztszabványokat: vegyszerekkel szembeni ellenállás, hogyan reagálnak a hőmérséklet és az időjárás változásaira, milyen „öregítő” hatása van a hőnek és az UV-nak stb. Ezek az adatok nyilvánosan hozzáférhetőek.
A gyantaalapú nyomtatási munkamenet összes lépésében a folyamat megismételhetőségét és előrejelezhetőségét potenciálisan zavaró tényezőt látnak, mert a rendszerbeállításoktól a tisztítófolyadékok adagolásáig, a nyomtatás utáni munkálatokig, bármi gondot okozhat. Megoldás? A mindenféle változót – összesen több mint hatvan folyamat-paramétert – figyelembe vevő munkamenet-hitelesítés, mesterséges intelligenciával. A kinyert adatokat a nyomat óhajtott mechanikus tulajdonságainak elnyeréséhez használják fel, és a felhasználók rendelkezésére bocsájtják. Mindent: anyag-, szín-, tisztítási opciókat, rétegmagasságot, mosási időt, mire milyen gép a legalkalmasabb stb. A felhasználók cserébe, a honlapon „receptet” állíthatnak össze nyomtatási folyamatokhoz.
A Henkel eléggé egyedül van a hozzáállásával, mert más anyagfejlesztők a munkamenet-érvényesítési adatokat megtartják maguknak.
Albert, az MI
Saját anyagfejlesztési munkamenetét folyamatosan javítandó, a nagyvállalat olyan tervezőeszközöket használ, mint az adatpontokat a Henkel összes üzeméből gyűjtő és megosztó, számításifelhő-alapú Albert mesterségesintelligencia-rendszer. Tartózkodjanak bárhol a világon, a platformmal a cég kutatómérnökei együtt dolgozhatnak, az összes mintázatból és formulából összegyúrt adatsorral és Albert segítségével felgyorsítják új termékek bevezetését.
Mesterséges intelligencia a Covid-19 ellen (Fotó: Henkel)
Az anyagkutatást és a munka felgyorsításának tervezését szinkronba hozó Albert folyamatosan kiszámolja a költségeket, kiértékeli a biztonsági feltételeket, frissíti a hozzáférhető összetevők listáját, majd az adatokat az érintett felhasználók rendelkezésére bocsátja. Gyakran ad valósidejű teszttanácsokat, ezzel is a gyors fejlesztést biztosítva. Állandóan tanul, eddig hárommillió adatponttal gyakoroltatták, amelyből 900 ezer kapcsolódik közvetlenül a 3D-nyomtatáshoz.
Egyik legismertebb alkalmazására – a 3DP egyik élenjárója, a Stratasys Origin szoftvere társaságában – 2020 elején került sor, a Covid-19 teszthez használt orrtamponokhoz választotta ki a legjobb anyagkombinációt. Mintegy tizenhatezer műgyanta-változatot nézett át hozzá.
Az MI-vel a Henkel még több hasznos adatot generál, az infókkal újabb felhasználókat hódít meg a 3D-nyomtatásnak, pontosabbá teszi a teljes munkafolyamatot, új termékeket fejleszt, összességében pedig jelentősen hozzájárul a 3DP és a DLP fősodorrá válásához. A technológia printerek, szoftverek és anyagok mellett, az ilyen platformoknak köszönhetően érett nagykorúvá.
