Villáskulcsot és koponyaprotézist is készít a zuglói 3D-nyomtató

2012.02.09. 16:22

Láncfűrészházat, autóalkatrészeket, akciófigurát, de akár fogpótlást és koponyaprotézist is lehet nyomtatni azokkal a professzionális 3D-nyomtatókkal, amelyek a technológia hazai úttörőjének számító zuglói cég műhelyében működnek.

"Eltört? Nyomtatunk újat!" - mondta Falk György, a Varinex Zrt. gyors prototípusgyártással foglalkozó részlegének vezetője, miután videokameránkról nagy csattanással leesett a lámpát rögzítő apró műanyag konzol. Nem viccel, egy szobával arrébb dolgozik két darab harmincmillió forintos 3D-nyomtató, amellyel fogpótlások mintáitól a negyvencentis Transformers-szoborig mindent elő lehet állítani.

Koponyaprotézist is nyomtat

Miért akar valaki távirányítót vagy, mondjuk, motoros fűrészt kinyomtatni? Falk György szerint a termékeket gyártó cégek jelentős összegeket spórolhatnak azzal, ha a prototípusokat műgyantából nyomtatják ki, ehhez ugyanis nem kell gyártósort kiépíteni, így az esetleges illeszkedési hibák bagóért kiszűrhetők. A 3D-nyomtatóval egy prototípus alkatrészeit néhány százezer forintból el lehet készíteni, míg a műanyag elemeket gyártó acél szerszámok elkészítése több tízmillió forintba kerül, a hibák korrigálása pedig szintén milliós tétel. A 3D-nyomtatással elejét lehet venni a drága javítgatásnak.

 

Nézze meg a zuglói 3D-printert működés közben!

A 3D-printer alkalmas például fogpótlások mintáinak előállítására, ezek alapján a végleges porcelánkorona is elkészíthető. A 3D-nyomat alapján olcsó alumínium öntőformákat lehet készíteni, egy német cég már a sokadik generációját rendeli ugyanannak az új váltószerkezetnek, és mindegyiken apróbb javításokat eszközölnek.

Ennél jóval komolyabb célokra is alkalmas a professzionális 3D-printer: a debreceni orvosi egyetemen koponyaprotézisek mintáit tudják elkészíteni a fejről készített CT-felvételek alapján. Így még a műtét előtt el lehet készíteni a teljesen méretpontos csontpótlékot, míg hagyományos beavatkozás esetében apró darabokból, sok órán át kellene felépíteni. A kinyomtatott protézis alapján készült csontpótlékkal egy ilyen beavatkozás időtartama a negyedére rövidül.

Az otthoni 3D-nyomtatók még nem elég pontosak

Az egyszerű szövegekhez vagy képekhez képest akár teljes műanyag tárgyak előállítására is alkalmas eszközökből az elmúlt hónapokban dobták piacra az első, otthoni felhasználásra is alkalmas típusokat. Ezen nemrég a világ egyik legnépszerűbb torrentoldala, a Pirate Bay működtetői is annyira fellelkesültek, hogy a filmek, zenék és szoftverek mellett már külön kategóriát nyitottak a kinyomtatható tárgyak alapjául szolgáló letölthető tervrajzoknak.

Forrás: [origo]
Mobiltelefon prototípusát is elkészíti a 3D-nyomtató

A Varinex szakértője szerint bár örvendetes, hogy már néhány százezer forintért bárki vásárolhat saját 3D-nyomtatót, az amatőr használatra szánt eszközök lényegesen kisebb pontossággal dolgoznak: ezek milliméter vastag műanyag szálak megolvasztásával állítják elő a tárgyakat. Ez kis túlzással ahhoz hasonló, mintha valaki összesodort gyurmából próbálna meg tárgyakat összeállítani. Bár létezik már pontosabb, 0,3 milliméteres szálat használó, nagyobb pontosságot adó megoldás is, professzionális használatra ez sem alkalmas, mert lehet, hogy az elkészült alkatrészek nem illeszkednek pontosan egymáshoz.

A Varinex csúcstechnológiát képviselő izraeli fejlesztésű Objet nyomtatója 16 mikron vastagságú műanyagrétegekből - ez körülbelül a papírlap vastagságának egyötöde, a hajszálnak fele-harmada - építi fel a modelleket. Ahhoz, hogy egy tárgyat ki lehessen nyomtatni 3D-ben, elengedhetetlen, hogy rendelkezésre álljon annak tervezőprogrammal készített modellje a széles körben elterjed .stl formátumban. Ennek az az előnye, hogy gyártófüggetlen, ebbe a fájlformátumba ugyanis gyakorlatilag mindegyik CAD-program képes elmenteni a terveket. A tizenhat mikronos üzemmódban készült tárgyakon már a rétegek apró, a térképek szintvonalaira vagy az ujjlenyomat vonalaira emlékeztető mintái sem látszanak, a tapasztalatlan szem képtelen megkülönböztetni a fröccsöntött tárgyakról.

Forrás: [origo]
Csak a kedvünkért nyitották fel a printer tetejét

A műgyantával, vagyis fényre keményedő műanyaggal dolgozó 3D-nyomtatóknak is elég sok időre van szükségük az összetett modellek elkészítéséhez. A Varinex sok fúvókás csodagépei számára is mintegy négy óráig tart előállítani egy tizenkét láncszemből álló műanyag karkötőt és két kulcstartót a rendelkezésre álló munkaterületen - de hagyományos módon, például fröccsöntéssel ezeknek a modelleknek az elkészítései több napig is eltartana. Az eszköz nem igényel folyamatos felügyeletet, ha a nyomtatási területet telerakták elkészítendő tárgyakkal, és elindították a gyártást, akkor akár hetvenkét órát is dolgozik magától, ennyi munkához elegendő ugyanis a tartályaiban elhelyezhető műgyanta-alapanyag.

Kétféle műanyaggal dolgozik a legjobb nyomtató

A jelenlegi technológiai fejlettség csúcsát az a nyomtató képezi, amely két különböző műgyantával dolgozik, és ezeket keverni is tudja: ez lehetővé teszi azt, hogy ne csupán szoborhoz hasonló, szilárd tárgyat készítsenek vele, hanem például puha, rugalmas részekkel is ellássanak egy tárgyat. Ez például egy távirányító, billentyűzet vagy mobiltelefon prototípusának elkészítésekor hasznos, mivel a valódihoz hasonló tapintású gombok kialakítását is lehetővé teszi.

Forrás: [origo]
A lencse még nem tökéletes, de a nyomtatott szemüvegkeret olyan, mint az igazi

A két fő alapanyag mellett egy harmadik matériával is dolgozik a 3D-printer, ez az úgynevezett támasztóanyag. A kidudorodó, üreges vagy épp felfelé szélesedő tárgyakat ez tölti ki. A kinyomtatott támaszték elég tartós ahhoz, hogy rá lehessen húzni a következő építőanyag-réteget, viszont egyáltalán nem tartós, és utólag könnyen eltávolítható. Egy golflabdát például úgy készít el a gép, hogy először támasztóanyagból épít egy talapzatot, majd ahogy a labda szélesedik, úgy használ egyre több építőanyagot.

Egyelőre a méret a korlát

Az Objet nyomtatóival csak a gyártó által árusított műgyanta-alapanyagokat lehet használni, amelyeknek kilogrammja nyolcvanezer forint, a támaszték-nyersanyagból ugyanennyi negyvenezer forintba kerül. Ilyen árak mellett egy karkötő méretű bicikliláncot - ez a cég promóciós anyaga - két-háromezer forintos költséggel lehet kinyomtatni. Ez jól jelzi, hogy egyelőre senki sem keresi fel a céget azzal, hogy nyomtassanak, mondjuk, legókészletet vagy akciófigurát a gyereknek. Ugyanakkor van olyan hazai cég, amely speciális kialakítású műanyag alkatrészeit már 3D-nyomtatóval készítteti el, mert olcsóbban kijön a fröccsöntésnél.

Forrás: [origo]
A csont fehér, a hús átlátszó műgyantából készült

Egyelőre a kinyomtatható tárgyak nagysága jelenti a legjelentősebb korlátot, a Varinexnél használt 3D-printerekkel legfeljebb 49x39x20 centiméteres méretű tárgyakat lehet előállítani. Ez a legtöbb esetben elegendő, de például egy autó műszerfalát vagy egy nagyobb hajómakettet csak több darabra lebontva tudnak előállítani - szerencsére ezeket a műgyanta könnyű ragaszthatósága miatt egyszerű összeilleszteni. Falk György szerint a fejlődés következő lépcsőfoka biztosan az lesz, hogy a fejlesztők nagyobb méretű tárgyak előállítására alkalmas berendezést dobnak majd piacra. 

A Varinex szakértője szerint egyelőre nem lehet arra számítani, hogy a nagypontosságú 3D-nyomtatók ára jelentősen csökkenni fog a közeli jövőben. Olcsóbbá csupán a kispontosságú, műanyag szálas megoldások válhatnak, az ezek működését leíró szabadalom ugyanis néhány éve lejárt, ezért már bárki készíthet ilyen berendezést, nem véletlen, hogy kínai fejlesztők is gőzerővel dolgoznak rajta.

Cikkünk folytatásában azt fogjuk bemutatni, hogyan lehet egy létező tárgyat térben beszkennelni, és erre miért lehet szükség.

3D-printerek a múltból

A Varinexnél már 1998-ban is használtak a háromdimenziós nyomtatót, ez azonban még ragasztóval és papírral működött, és tizennégy évvel ezelőtt is harmincmillió forintot kóstált. A tárgyakat papírlapok ezreiből állította össze, amelyek mindegyikét ragasztóval vonta be, és rávasalta az előzőre. Az egyes rétegek formáját a gép egy lézerrel vágta körbe. Mivel a kész modell akár több telefonkönyv vastagságú papírlapból állt össze, meglepően szilárd volt, de a kész tárgyakat a tartósság érdekében célszerű volt lefújni lakkal. A berendezést még ma is használják a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen 140-200 mikronos pontosságú modellek elkészítésére.

A következő generáció, egy tizenötmillió forintos gipszporos nyomtató 2001 táján érkezett a céghez. Ez már 100 mikronos pontosságra volt képes, és az alapját egy hagyományos tintasugaras HP nyomtató képezte, amely azonban a tinta helyett ragasztót nyomott a kifújt gipszporra. Ennek a megoldásnak az volt a hátránya, hogy a kész modell nagyon törékeny, porózus volt, ezért át kellett itatni műgyantával ahhoz, hogy megszilárduljon. Ezt a megoldást még a Debreceni Tudományegyetem egyik tanszékén használják napjainkban is.