MiNap Online

A jövő technológiája: a 3 dimenziós nyomtatás

2013-07-08 11:10

A 3D-s nyomtatás még viszonylag új technológia, de egyre jobban terjed. Hatalmas lehetőségek rejlenek benne, számtalan területen jelenthet komoly fejlődést, segítséget az alkalmazása. A gép működéséről, potenciális felhasználási lehetőségeiről beszélgettünk Palotás Árpáddal, a Miskolci Egyetem Műszaki Anyagtudományi Kar Energia- és Minőségügyi Intézet Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszékének vezetőjével.

Egyre többet hallani erről a titokzatos fogalomról, hogy „3 dimenziós nyomtatás”. A technológia még a fejlődés elején jár, de már most látszik rajta, hogy az így „kinyomtatott” tárgyak a hétköznapi élet számos területén felhasználhatók lesznek, ahogy fejlődik a technológia.

– Ahol eszközre van szükség, ott egyedi darabok kellhetnek – kezdte elmagyarázni Palotás Árpád, hogy miért jött létre a 3D-s nyomtatási technológia. Elmondta, a géphez egy számítógép kapcsolódik, amin egy speciális szoftver segítségével elkészül a „kinyomtatni”, tehát megalkotni kívánt tárgy háromdimenziós tervrajza. Ezt a modellt felhasználva formázza meg a nyomtató a tárgyat, és ebből adódik, hogy egyedi tervezésű alkatrészeket ezzel a módszerrel könnyebb előállítani, mert a 3D-s nyomtató precízen követi a digitális tervrajzot. Természetesen eddig is szükség volt az ilyen alkatrészekre, amit a nyomtató megjelenéséig forgácsolással állítottak elő, azonban ekkor a munkafolyamat közben sok anyaghulladék keletkezett, ami növelte a gyártási költséget. A legnagyobb hátránya a forgácsolásnak azonban a szakemberigényben rejlik, hiszen hozzá értő ember kell. A 3D-s nyomtató esetében, ha létezik egy számítógépes tervrajz, akkor már csak egy nyomtató kell, és a tárgyat el is lehet készíteni – gyakorlatilag egy gombnyomással.

Palotás Árpád elmondta, hogy ez életmentő lehet olyan szituációkban, ahol létfontosságú egy alkatrész pótlása, azonban nincs a helyszínen szakember, példának okán, ha egy űrhajó egyik apró összetevője meghibásodik, a digitális tervrajz és egy 3D-s nyomtató segítségével egy asztronauta is elő tudja állítani a szükséges eszközt úgy, hogy egyébként nem ért annak a gyártásához. Ez pedig életeket menthet, mert nem olyan könnyű csak úgy felküldeni a hiányzó részt az űrhajóra.

– Gyerekcipőben jár még a technológia – mondta a tanszékvezető arról, hogy mennyire megbízható a 3D-s nyomtatás. – A tárgyak minősége és mechanikai szilárdsága kifogásolható – mondta. Egy példával szemléltette, hogy mit ért a minőség alatt. Amikor megjelent a kétdimenziós, papírra történő nyomtatás, még egyértelműen meg lehetett különböztetni egymástól a fényképeket és a nyomtatott képeket, míg ma már olyan minőségű a képnyomtatás, hogy nem lehet különbséget tenni egy fotó és egy nyomtatott kép között. Ugyanez igaz – lehet – a 3D-s nyomtatásra is, hiszen ma még könnyű felismerni a „másolatot”, a nyomtatott tárgyat, azonban a technológia fejlődésével arra lehet számítani, hogy a minőség a tökéletes és az eredetitől megkülönböztethetetlen replika irányába fejlődik majd.
A mechanikai szilárdság alatt a nyomtatott tárgyak tartósságát kell érteni, ugyanis, mint az később kifejtésre kerül, a nyomtató rétegről-rétegre építi meg a tárgyat, és minden rétegelési technológia jellemzője, hogy erő hatására könnyedén szétválhatnak az illeszkedési pontnál a részek.

Hogy működnek a 3D-s nyomtatók?

Palotás Árpád elmondta, hogy két típusa létezik a 3D-s nyomtatóknak. Az egyik a 100 000 dollár (körülbelül 22 millió forint) körüli árkategóriában mozgó, ipari célokra ipari minőségű tárgyakat nyomtató gép, ami mikromilliméteres pontosságig képes reprodukálni a kívánt tárgyat. A másik típus a „lakossági”, 1000 dollár körül már megvásárolható gép, ami minőségben elmarad ipari elődjétől.
Ennek megfelelően kétféle technológia is létezik. Az olcsóbb, ABS műanyagot felhasználó gépek kipréseléses technológiával dolgoznak, ami azt jelenti, hogy a Palotás Árpád szavaival élve „tintát”, azaz ABS műanyagot 300 fokon megolvasztja a gép, és egy fecskendőn keresztül kipréseli azt, amivel rétegről-rétegre megrajzolja a kívánt tárgyat.
A másik, drágább technológia egy gyanta-szerű anyagot használ fel a sztereolitográfia nevű technológiához. Ez azt jelenti, hogy egy fényérzékeny, átlátszó, folyékony halmazállapotú anyagba belehelyeznek egy sík lapot, amit lézerek pásztáznak, és a tervrajznak megfelelően megszilárdítják rajta a gyantát, majd a folyamat újraindul a következő réteggel, míg kész nem lesz a tárgy.

Mire lehet jó a 3D-s nyomtatás?

Palotás Árpád arról is beszélt nekünk, hogy milyen lehetőségek rejlenek a 3D-s nyomtatásban. Mint azt már említettük, egyelőre behatároltak a lehetőségek a minőségi- és stabilitási problémák miatt.
– Nagyon gyorsan fejlődik a technológia, hetente jön ki új gyártó egy új modellel – mondta jelzésértékűen, arra utalva, hogy a korlátok egyre inkább el fognak tűnni, és utána a 3D-s nyomtatás határait megbecsülni lehetetlen lesz. – Elég egy tervrajz és egy nyomtató, és bármit le lehet gyártani – tudtuk meg a tanszékvezetőtől.



Felmerülhet itt a kérdés, hogy az otthoni felhasználású, civilek számára is elérhető gépekkel olyan tárgyakat gyárthatnak le az emberek, amik veszélyeztethetik mások testi épségét, például fegyvereket. Palotás Árpád elmondta, hogy az aggodalom jogos, de egyelőre ettől nem kell félni, mert bár ezek az olcsóbb gépek is képesek lemodellezni egy fegyvert, de az nem lesz elég stabil (az anyag miatt), így valószínűleg az első lövésnél szétesnének.

– A felhasználásra a fantáziánk szűkössége lehet a határ – mondta el a szakember arra a kérdésre válaszolva, hogy milyen területeken lehet az emberiség hasznára a 3D-s nyomtató. A szemléltetés kedvéért felsorolt néhány példát: építészet (makettezés), termékgyártás (modellezés), életmentő helyzetek (nehezen megközelíthető helyek, mint a már említett űrállomás, vagy egy tengeralattjáró), orvostudomány (egyéni tervezésű műszervek, például protézisek), mindennapi használati tárgyak (ha eltörik a kedvenc bögrénk, újra legyárthatjuk), de a lista gyakorlatilag végtelen Palotás Árpád szerint.

– Izgalmas és érdekes, de van hova fejlődnie – összegezte véleményét a technológiáról a tanszékvezető, a fejlődés fő irányaként pedig a minőséget és a mechanikai szilárdságot (a tárgyak stabilitása) jelölte meg.
A Miskolci Egyetem szakemberei jelenleg egy olyan gyártási anyaggal kísérleteznek, ami új megoldást jelenthet az elkészült tárgyak stabilitási problémájára, de erről Palotás Árpád kérésére egyelőre nem mondhatunk többet. De ígérjük, mihelyst „forradalmasítja” a 3D-s nyomtatást a Miskolci Egyetem, portálunk be fog számolni róla.

K. Cs.
Fotó: F. Kaderják. Cs.