Generic selectors
Exact matches only
Search in title
Search in content
Post Type Selectors
post

Elérkezett a 3D nyomtatás forradalma?

MEGOSZTÁS

Mindenki emlékszik a 3D nyomtatásra, más néven additív gyártásra? Valószínűleg olvasott egy-egy cikket 2012 körül róla, mely azt jósolta, hogy hamarosan minden otthonban lesz egy 3D nyomtató, melyet mindenféle zseniális feladatokra fogunk majd használni (hiszen bármire képes). Nos, ez nem történt meg, hiszen senki sem fog alkatrészeket készíteni a mosógépéhez, ha az majd elromlik. A tervezett elévülés korszakában ez nem is lehetne megvalósítható. Egyszerűbben és gyorsabban rendelhetünk meg dolgokat ma az internetről, és másnapra még ki is szállítják. Mégis a pandémia miatt az addiktív gyártás úgy tűnik erőre kapott és talán tényleg forradalmat hozhat az iparban és meglepő új területeken is.

(Kiemelt kép: Unsplash)

Az addiktív gyártás köszöni jól van és teszi a dolgát. Korifeusai belátták az elosztott gyártás felé való elmozdulás várhatóan lassú folyamat lesz. Aztán a koronavírus egyik napról a másikra mindent megváltoztatott. Miközben a COVID-19 pusztítást végzett a globális ellátási láncokban, a gyártást az ügyfelekhez közelebb vivő trend olyan messzire mehetett, hogy miniatűr gyártóüzemek kerültek az emberek nappalijába már. A legtöbb ember otthonában a termékeken a „Made in China” felirat szerepel már, de még a más feliratot viselő termékeken is gyakran vannak Kínából származó alkatrészek. A koronavírus-járvány miatt annyi gyárat zártak be Kínában, hogy a NASA az űrből is megfigyelhette az ebből eredő szennyezéscsökkenést, és egyes termékek egyre nehezebben voltak így megtalálhatók. Ugyanakkor voltak nyílt forráskódú, szabadon hozzáférhető digitális tervek, melyekkel 3D-nyomtatókkal több millió tárgyat lehet készíteni, és ezek száma exponenciálisan növekszik, ahogy a nyílt hardvertervezés iránti érdeklődés is elterjed és nem csak az akadémiai világban. Sőt néhány tervet már a világjárvány idején segítséget nyújtó, nyílt forráskódú orvosi hardverek, például arcvédők, maszkok és lélegeztetőgépek kapcsán is megosztottak. Az ingyenes digitális terméktervek messze túlmutattak a pandémiás hardvereken már. A 3D nyomtatók ára elég alacsonyra csökkent ahhoz, hogy a legtöbb ember számára elérhetővé váljon. Ma már figyelemre méltó mennyiségű terméket tölthetnek le, szabhatnak testre és nyomtathatnak ki otthon, és ezek gyakran kevesebbe kerülnek, mint amennyibe a vásárlásuk.

Elérkezett a 3D nyomtatás forradalma?
Miközben a COVID-19 pusztítást végzett a globális ellátási láncokban, a gyártást az ügyfelekhez közelebb vivő trend olyan messzire mehetett, hogy miniatűr gyártóüzemek kerültek az emberek nappalijába már (Fotó: Unsplash)

A gyors prototípusgyártástól az otthoni gyárakig

Nem is olyan régen az iparban az volt az uralkodó gondolkodásmód, hogy a legalacsonyabb költségű gyártás, vagyis a nagy, tömeges gyártás az alacsony munkaerő költségű országokban, például Kínában volt a legeredményesebb. Akkoriban, a 2000-es évek elején csak a Fortune 500-as vállalatok és a nagy kutatóegyetemek rendelkeztek még 3D nyomtatókkal. Ezek a gépek hatalmas, drága eszközök voltak, melyeket alkatrészek és termékek prototípusának elkészítésére használtak csupán. Több mint egy évtizeddel ezelőtt lejárt a szabadalom az első típusú 3D nyomtatásra, és egy brit professzornak az a lenyűgöző ötlete támadt, hogy készítsen egy olyan 3D nyomtatót, mely képes önmagát is kinyomtatni. Elindította a RepRap projektet (ez az önismétlő gyors prototípus rövidítése), és nyílt forráskódú licencekkel közzétette a terveket a világhálón. Ezek futótűzként terjedtek, és mérnökök és hobbisták ezrei hackelték és fejlesztették tovább a világ minden tájáról.

Sokan közülük saját céget alapítottak, hogy a 3D nyomtatók változatainak gyártásával foglalkozzanak, és ma már viszonylag elérhető áron is lehet 3D printert vásárolni. A mai 3D nyomtatók teljes értékű additív gyártási robotok, melyek egyszerre egy-egy rétegben építik fel a termékeket. Az additív gyártás számos iparágba beszivárgott így már. Sőt ki is mondhatjuk ez a technológia jelentősen fenyegetheti már a globális értékláncokat. Általánosságban elmondható, hogy a vállalatok a 3D nyomtatást nem prototípusok készítésére használják, hanem a belső, saját termékeik előállítására. Arra is használják, hogy a gyártást közelebb hozzák az ügyfeleikhez, ami csökkenti a raktárkészlet és a szállítás szükségességét is. Sőt egyes ügyfeleik vásárolnak 3D nyomtatókat is, és saját maguknak készítik el a saját termékeiket már, sőt ez tendencia egyre csak növekszik. Az Amazon már a 3D nyomtatók alapanyagát, a nyomtatókhoz szükséges nyomtatószálat az „Amazon Basics” alatt listázza az akkumulátorokkal és törölközőkkel együtt. Általában az emberek 90%-kot spórolhatnak egy termék kereskedelmi árából, ha otthon azt maguk nyomtatják ki.

Elérkezett a 3D nyomtatás forradalma?
A mai 3D nyomtatók teljes értékű additív gyártási robotok, melyek egyszerre egy-egy rétegben építik fel a termékeket (Fotó: Unsplash)

Mindennek a pandémia az oka

Arra számítottak tehát, hogy a 3D nyomtatás és a megosztott gyártás felé való elmozdulás lassú folyamat lesz, ahogy egyre több és több termék egyre több ember által kerül majd idővel kinyomtatásra. De ez még azelőtt volt, hogy a koronavírus terjedésével a termékek elérhetetlenné válásának valós veszélye fenyegetett volna. A 3D nyomtatott termékek iránti keresletre jó példa az egyéni védőfelszerelés (PPE) megjelenése. A National Institutes of Health 3D Print Exchange, egy viszonylag kis tervtároló, robbanásszerűen megtelt új PPE-tervekkel. A koronavírus globális hatása miatt a Fortune 1000 vállalatok 94%-kának ellátási láncai gyorsan megszakadtak, és a globális beszerzéstől függő vállalkozások nehéz döntések előtt állnak. Az ipari nyersanyagok értéke továbbra is csökkent, mivel a koronavírus jelentős csorbát ejtett a keresleten, a gyártók leálltak, a potenciális vásárlók pedig karanténba kerültek. Ez korlátozta az emberek hozzáférését a termékekhez, miközben növelte a költségeket is. A globális ellátási láncokban a szigorú karantén, az otthon maradási tilalmak és más társadalmi távolságtartó intézkedések miatt világszerte az iparosodott országokban bekövetkező zavarok lehetőséget kínálnak az elosztott gyártás számára a kielégítetlen igények kielégítésére. Rövid- és középtávon sok ember számára valószínű, hogy egyes termékek nem lesznek elérhetők vagy túlságosan drágák (a mostani válságról sem szabad azért elfelejtkeznünk). Sok esetben képesek lesznek saját maguk is elkészíteni a szükséges termékeket (ha van hozzáférésük nyomtatóhoz). A 3D nyomtatás, különösen a műanyagokkal ma már kiforrott technológiává vált, így minden olyan termék, mely jelentős számú polimer alkotóelemet tartalmaz, még akkor is, ha az alkatrészek rugalmasak, 3D nyomtatással elő is állítható. Ez a folyamat pedig a mostani globális recesszióban sem állt le, hanem csak a fokozta az addiktív gyártás iránti érdeklődést.

Elérkezett a 3D nyomtatás forradalma?
A 3D nyomtatás, különösen a műanyagokkal ma már kiforrott technológiává vált, így minden olyan termék, mely jelentős számú polimer alkotóelemet tartalmaz, még akkor is, ha az alkatrészek rugalmasak, 3D nyomtatással elő is állítható (Fotó: Unsplash)

3D nyomtatás nélkül bizonyos iparágak már nem létezhetnek

De míg a 3D nyomtatók otthoni használata nem terjedt el, a technológia más módon lopakodott be az életünkbe. Majdnem minden – több mint 99% – egyedi hallókészüléket már évek óta 3D nyomtatással készítenek akrilgyantából. Az additív gyártást széles körben alkalmazzák a fogászatban: a fogszabályozók, melyek egyre inkább átveszik a hagyományos „drót” fogszabályozók helyét, 3D nyomtatás nélkül szinte elképzelhetetlenek lennének ma már. Az Adidas és a Nike a cipőikben is használja a technológiát. Minden új repülőgépen és egyre több autóban vannak 3D-nyomtatott alkatrészek. 10 évvel ezelőtt a hatalmas hype kellős közepette rengeteg ostobaságot írtak a technológiáról (mint most a ChatGPT kapcsán is:)), hogy majd ezekkel a gépekkel bármit ki lehet nyomtatni és bárkinek! Ez fogja uralni a világot! De mostanra vált csak igazán érett technológiává az addiktív gyártás, már nem egy feltörekvő és talmi ICT-trend. A Rolls-Royce és a General Electric is széles körben alkalmazza, sőt az AstraZeneca is. Ugyan minden otthonba 3D nyomtató nem fog egyhamar kerülni, de mára több milliárd dolláros iparággá nőtte ki magát csendben az addiktív gyártás. A Hubs, a gyártási szolgáltatások piactere előrejelzése szerint a 3D-nyomtatás piaca 2026-ra majdnem megháromszorozódik, és értéke 44,5 milliárd dollár lesz. Az építőipar az egyik legfontosabb növekedési területévé vált 2023-ra. 2018-ban egy francia család és három gyermekük lett az első, mely 3D-nyomtatott otthonban lakott. A négy hálószobás nantes-i bungaló kinyomtatása 54 órát vett igénybe, és közel 176 000 fontba került. További ambiciózus építmények követték Hollandiában, az Egyesült Államokban és Dubajban.

Elérkezett a 3D nyomtatás forradalma?
Az additív gyártást széles körben alkalmazzák a fogászatban: a fogszabályozók, melyek egyre inkább átveszik a hagyományos „drót” fogszabályozók helyét, 3D nyomtatás nélkül szinte elképzelhetetlenek lennének ma már (Fotó: Unsplash)

Nem sci-fi már a nyomtatott élelmiszer sem

A 3D-nyomtatásról először az 1950-es években írtak sci-fi írásokban, de az 1980-as években vált nagyon is alapvető valósággá. Az alapelvek ma is ugyanazok: a tárgyat rétegről rétegre – tehát additív módon – az alapoktól kezdve hozzák létre. (Képzeljük el az üledékes kőzet kialakulását, csak nagyon-nagyon gyorsan.) Ez történhet egy anyag fizikai extrudálásával, vagy számítógép által irányított lézersugarakkal, melyek fém, műanyag vagy más anyagok porainak megolvasztásával hozzák létre az akár hajszálvékony rétegeket. Az additív gyártás egyik nagy, azonnali előnye, hogy csak azt nyomtatja ki, amire szüksége van. Ez ellentétben áll például egy fémdarab megmunkálásával, ahol a fém nagy részét kivájhatjuk, ami aztán kárba vész, vagy újrahasznosításra kerül. Az első években azonban a 3D nyomtatás drága, lassú és hibákra hajlamos volt. Csak a közelmúltban fejlődött ki a technológia, hogy kiküszöbölje e hibák némelyikét. Emellett az is világossá vált, hogy a 3D nyomtatás nem lesz csodaszer. Az egyik izgalmas terület egy évtizeddel ezelőtt az élelmiszerek 3D nyomtatásának ötlete volt. Ebben a jövőképben a reggelihez egy frissen nyomtatott croissantra érkeznénk, vagy bedobnánk egy kis tésztát a gépbe, megérintenénk néhány gombot, és „házi készítésű” raviolira térnénk vissza. Az új termékek korunk egyik nagy kihívását is megoldanák: azt, hogy a világon megtermelt élelmiszerek egyharmada, mintegy 1,3 milliárd tonna kárba vész. Ez a statisztika volt az, ami a 26 éves Elzelinde van Doleweerdet, a hollandiai Eindhoven Műszaki Egyetem ipari formatervező szakán végzett szakembert erre a pályára vitte. Kísérletezni kezdett kenyérrel, gyümölcsökkel és zöldségekkel, az Észak-Európában leggyakrabban romlandó élelmiszerekkel, hogy kiderítse, vajon a dehidratálásuk és gyönyörű formákba való átalakításuk adhat-e nekik második életet. Doleweerd egy cékla- és sárgarépa „tartelette”-et finomított, melyet 3D-nyomtatott szirmokon tálaltak, melyet kitozánból (rákfélék héjából nyert poliszacharidból) készültek, és ehető virágokkal díszítettek. Van Doleweerd jelenleg a hollandiai De Nieuwe Winkel étterem élelmiszerlaborjában dolgozik, melyet a világ legjobb növényi alapú éttermének minősítettek, de szerinte még nehéz elképzelni, hogy a 3D-nyomtatott ételek hamarosan bekerüljenek a dolgos hétköznapokba.

Elérkezett a 3D nyomtatás forradalma?
Az alapelvek ma is ugyanazok: a tárgyat rétegről rétegre – tehát additív módon – az alapoktól kezdve hozzák létre (Fotó: Unsplash)

A könnyűszerkezetes tervezésben megkerülhetetlen

A 3D nyomtatás a személyre szabhatóság és a könnyűszerkezetes tervezés terén tűnik virágzónak. Olyan szuper komplex geometriákat lehet készíteni vele, melyeket más módon nem lehet megvalósítani. Az egyik vállalat, mely kihasználja a „technológia geometriai” szabadságát, a Los Angeles-i székhelyű Czinger autógyártó. A Czinger jelenleg csak egy modellt kínál, a 21C-t, de az már ma is figyelemfelkeltő: egy egy „hipercar”, melynek végsebessége 253 mérföld/óra, az ára pedig 2 millió dollár körüli. Az autók alkatrészeit (különösen a prototípusokét) már egy jó ideje kizárólag 3D nyomtatással nyomtatják, de a 21C sokkal tovább ment. Ez igazából nem is autó, ez demonstrálja, hogy mi mindent lehetséges ma a digitális tervezéssel és a 3D nyomtatással kivitelezni az autóiparban. Joggal merülhet fel a kérdés, hogy egy 2 millió dolláros hiperautónak mennyi köze van bármihez is a való világban. De a Czinger legalább nyolc további mainstream autómárka számára készít ma már alkatrészeket (például az Aston Martin-nak, a többi márka neve viszont nem publikus). Lukas Czinger szerint a 3D-nyomtatott alkatrészek könnyebbek, aerodinamikusabbak és potenciálisan erősebbek is lehetnek, és mindezek a fejlesztések környezetvédelmi előnyökkel is járnak, mivel az autók takarékosabbá válhatnak így. Szerinte a technológiát a következő öt évben már a hétköznapi autókon is látni fogjuk. A következő 10 évben pedig alapvetően az öntés, az extrudálás és a préselés nagy részét felváltja majd.

Elérkezett a 3D nyomtatás forradalma?
Olyan szuper komplex geometriákat lehet készíteni vele, melyeket más módon nem lehet megvalósítani (Fotó: Unsplash)

A 3D-s nyomtatott jövő már elkezdődött?

Úgy tűnik mégis igazuk lesz a jövőkutatóknak? A 3D nyomtatás megmenti a világot? De miért higgyük el most megint ezt a régi jóslatot? Egyre több bizonyíték van arra, hogy a hype ezúttal talán nem is túlzás. De nem minden ilyen fejlesztés fogja azonnal érinteni az életünket. A Nasa és az összes űrkutatási vállalat már most is alkalmaz additív eljárásokat rakétái alkatrészeinek gyártásához. De vizsgálják azokat a kihívásokat is, melyek akkor merülnek majd fel, ha egyszer leszállnak újra a Holdra vagy eljutnak a Marsra. Nem tudnak majd minden erőforrást magukkal vinni, ezért meg kell találniuk az építési és élelmezési módszereket: talán a Nap energiáját és a földön található anyagokat felhasználva. A Nasa finanszíroz egy saját projektet, mely az űrhajósok vizeletének, ürülékének és leheletének újrahasznosítását vizsgálja hosszú utazások során, hogy abból élelmiszert és 3D nyomtatáshoz szükséges műanyagot készítsenek. De ha eddig még nem is, az additív gyártás hamarosan az egész életünket érinti sőt, talán még ki is terjeszti. Az amerikai Stryker vállalat a 3D nyomtatást olyan összetett ortopédiai implantátumok előállítására használja, melyek máskülönben nem lennének lehetségesek. Az Egyesült Államokban egy nő fülét 3D-nyomtatással előállított élő szövetből készült implantátummal állították helyre. Egy San Diegó-i konferencián bemutattak egy emberi tüdő másolatot, mely valószínűleg a valaha additív gyártással létrehozott legbonyolultabb tárgy volt. Sőt a GSK és az AstraZeneca együtt dolgozik a biopirulák 3D nyomtatásán, ez több gyógyszer egyetlen tablettában, mely minden egyes beteghez személyre szabottan kerül, ami drámaian leegyszerűsíti majd, hogy mit és mikor kell bevenni, különösen az idősek számára. Ez az a pont, ahol a 3D nyomtatás ígérete valósággá válhat, ahol a technológia egyértelműen egyszerűbbé vagy jobbá teszi az életet, a fogyasztó számára pedig nem jelent majd ez többlet költséget sem.

Elérkezett a 3D nyomtatás forradalma?

PODCAST

ICT Global News

VIDEOGALÉRIA
FOTÓGALÉRIA

Legnépszerűbb cikkek