5 jövőbeli projekt az adalékanyagok gyártásában
Az additív tervezés és a gyártási folyamatok katalizátorai a műszaki újításoknak vagy akár a forradalmaknak. Az adalékanyagok gyártásának elterjedése jelentős és zavaró hatással lesz egyes iparágakra. Öt esetet állítottunk össze, amelyek megmutatják, hova tarthat az út.
1. Relativitáselmélet - rakéták, motorok és a világ legnagyobb fém 3D nyomtatója
A kaliforniai székhelyű Relativity vállalat kifejlesztett egy önállóan tanuló 3D nyomtatót, amely 60 nap alatt képes teljes rakétákat kinyomtatni, beleértve a motorokat is. A cél az első teljesen 3D-s nyomtatású rakéta 2020-ra történő pályára állítása.
A relativitás szempontjából az első és egyetlen alkalmazott adalékanyag-gyártást minden gyártási lépésben. A hagyományos rakétához képest, amelynek építése körülbelül 18 hónapot vesz igénybe, a Terran-A rakéta 60 nap alatt készen áll az indításra. A gyors gyártásnak az is kedvez, hogy a Terran több száz alkatrész kevésbé szükséges, mint a hagyományosan gyártott hasonló rakéták.
A rakétákat gyártják Csillagkapu, saját állításuk szerint a legnagyobb 3D nyomtató fémhez. A Csillagkapu nemcsak nagy, hanem okos is. A nyomtató függetlenül értékeli az összegyűjtött adatokat a gyártás során és után, és ennek megfelelően optimalizálja folyamatait.
Amennyiben a Relativitás 2020-ban sikeresen elindítja első rakétáját, és megtartja a gyorsabb és olcsóbb rakétagyártásra vonatkozó előrejelzéseit, a 3D nyomtatott rakéták válhatnak az új ipari szabványokká.
2. Siemens és Hackrod - egyedi álomautók
A Siemens és az amerikai Hackrod induló személyre szabott álomautókon dolgozik, amelyeket az ügyfél egy alkalmazás segítségével konfigurál, majd közvetlenül a 3D nyomtatón készít. A „La Bandita” ennek az együttműködésnek az első eredménye. A 2018-ban bemutatott koncepció a Siemens szoftverével készült, és nagyrészt garázs méretű 3D nyomtatón készült.
A projekttel a két vállalat a jövőbeni tervezési és gyártási folyamatok jövőképét kívánja közvetíteni. "A Hackrod egy teljesen új modellt kínál az ipari termelésről" - mondja Tom Tengan, a kaliforniai Siemens Digital Enterprise igazgatója. "A jövőben ez különösen a közepes méretű vállalatoknak adhat lehetőséget, hogy nagy gyártósorok nélkül hozhassanak piacra innovatív, testre szabott termékeket."
Ehhez a projekthez a Hackrod a Siemens új digitális platformjára támaszkodik. Ez a platform tartalmazza azt a szoftvert, amelyet a „La Bandita” alváz létrehozásához használtak. A szoftver csak olyan alapvető feltételekkel van felszerelve, mint például a tok méretei, és ebből áll a lehető legjobb tervezés. Minél több idő telik el az algoritmusnak a tartószerkezet kiszámításához, annál organikusabbá válnak a támaszok.
3. Bioprint - nyomtatott szervek és szövetek
A Tel Avivi Egyetem kutatói mindössze 3 óra alatt kinyomtatták az emberi szívet a beteg sejtjeiből. A szív azonban csak 2,5 cm hosszú, körülbelül akkora, mint egy nyúl szíve.
Bár a szív túl kicsi az ember számára, ez szemlélteti az adalékanyagok gyártásának lehetőségeit a szervgyártás területén. Ez az első 3D-nyomtatott szív, amely minden lényeges komponenst tartalmaz, azaz kamrákat, pitvarokat és ereket. Mivel a nyomtatott szív teljes egészében saját sejtjeiből áll, nincs szükség donorra, és az alak és a funkció egyedileg adaptálható.
Hosszú távon a kutatók 3D nyomtatott szervekkel kívánják kielégíteni a szervadományozás igényét. Pár év múlva megtörténik. A bioprint különféle formáiban rejlő hatalmas lehetőségek már jól láthatóak. Például a Frauenhofer Intézet és a Stuttgarti Egyetem csapatának sikerült olyan csontfestéket előállítani, amely képes új csontszövetet képezni a csontváz azon területein, ahol a csontok sérültek.
4. Repülés - az adalékanyagok gyártása gazdaságosabbá teszi a repülőgépeket
Az Airbus EADS és EOS csoportja azt akarta megvizsgálni, hogy egy alkatrész adalékanyag gyártása hogyan változtatja meg az A320-ba telepített alkatrész teljes energiafogyasztását. A hagyományos módon gyártott leszálló fedél zsanérokat hasonlítottuk össze a DMLS (direkt fém lézerszintelés) eljárással kiegészítve gyártott csuklópántokkal.
Először az acélból öntött csuklópántokat hasonlították össze az új titánszerkezetű kiegészítő gyártmányokkal. Az új zsanérok könnyebbek, így csökkentik az energiafogyasztást és a környezetszennyezést. A továbbfejlesztett kialakításnak köszönhetően a repülőgép súlya körülbelül 10 kg-mal csökkenthető. Az alkatrész energiafogyasztása a teljes gyártási és üzemeltetési szakaszban 40% -kal csökkent. Ezenkívül az alapanyagok felhasználása 25% -kal csökkenthető lenne a beruházási öntési folyamathoz képest.
Ez a projekt azt mutatja, hogy minden kiló számít a repülési iparban, és hogy még az apró változások is nagy hatással lehetnek. Az A320 súlya akár 73 500 kg is lehet, így még mindig nagy a megtakarítási lehetőség. A repülőgépek jövőbeli generációi még jobban profitálhatnak az adalékanyagok gyártásának előnyeiből, ha korai szakaszban alkalmazzák a 3D nyomtatást. A tervezők és a fejlesztők csak akkor gondolják át a tervezőket és fejlesztőket, ha az ötletgyűjtés fázisában figyelembe veszik a 3D nyomtatást, mint lehetséges gyártási folyamatot. Éppen
akkor e technológia teljes potenciálja kiaknázható.
5. Étel - Pizza and Co. a 3D nyomtatóból
A Columbia Egyetem Creative Machines laboratóriumának kutatói kifejezetten élelmiszerek gyártására szolgáló nyomtató kifejlesztésén dolgoznak. Az ehető paszták, gélek, porok és folyékony összetevők (pl. Tojás, vaj és fehérje) felhasználási területként gondolkodhatnak. Jelenleg a nyomtatott ételeket, például egy pizzát, még mindig külön lézer melegíti. A jövőben mind a nyomtatás, mind a fűtés egy speciális eszközzel történhet.
Ha a jövőben személyes születésnapi tortát szeretne sütni, akkor ez így történhet: Elindítja a 3D nyomtatóját a konyhában, betölti az összetevőtartályokat csokoládéval, marcipánnal, liszttel stb., Kiválaszthatja a méretet, az alakot és a színt, és indulhat folytatódik. Minden darabot külön-külön adaptálhat a vendégek allergiájához, preferenciáihoz vagy intoleranciájához.
Ezzel a technológiával olyan élelmiszerek állíthatók elő, amelyek tökéletesen alkalmazkodnak fogyasztóik igényeihez. A speciális diétát igénylő profi sportolók vagy krónikus betegek számára a 3D-s élelmiszer-nyomtatók alternatívát jelenthetnek a közeljövőben.