3D nyomtatás - Az anyagvizsgálat szerepe
A robotikus exoskeleton-technológia már közel hatvan éve van jelen, de a legújabb fejlesztések az összetett alapanyagok terén azt eredményezhetik, hogy a 2030-as években a Marsra induló küldetések szerves részét képezheti ez a megoldás.
Sokunk számára az exoskeleton kifejezés a sci-fi világából ismerős, vagy olyan páncélba öltözött szuperhősök képét idézi fel, mint Vasember vagy akár Batman. Bár ezek túlnyomó többsége a művészek és írók termékeny képzeletéből született, a tudományos közösség hasonlóan termékeny agytekervényei a fikciót tudományos ténnyé változtatják.
.jpg)
Az exoskeleton egy merev szerkezet, amely körülöleli a testet és gyakran használják az ízületi mozgások segítésére. Ez az "exosuit" úgy próbál működni, mint egy mesterséges izom, segítve viselője izmainak összehúzódását és kinyúlását. Az első robotikus exoskeletonok kifejlesztése 1965 körülre vezethető vissza, amikor a General Electric kifejlesztette a Hardimant, egy nagyméretű, teljes testre tervezett exoskeletont, amelyet úgy terveztek, hogy növelje a felhasználó erejét, és így lehetővé tegye nehéz tárgyak emelését. Az első járássegítő exoskeletonokat az 1960-as évek végén a szerbiai Mihajlo Pupin Intézetben, majd az 1970-es évek elején az amerikai Wisconsin-Madison Egyetemen fejlesztették ki.
Most pedig következzék Dr. Matt Dickinson, a preston-i University of Central Lancashire gépészmérnöki karának vezető oktatója. Matt koncepciótervezési területeken tanít, különös tekintettel a kompozit anyagok 3D nyomtatási technológián keresztüli alkalmazására. Az egyetem új, több millió fontos mérnöki innovációs központjában dolgozik, és úgy tűnik, hogy a megfelelő időben volt a megfelelő helyen.
"Őszinte leszek, ha három évvel ezelőtt azt mondod, hogy a világvezető exoskeleton technológia kifejlesztésének küszöbén állunk, megkérdőjeleztem volna a józan eszedet, de most itt vagyunk" - mondta Matt.
Most pedig következzék Dr. Matt Dickinson, a preston-i University of Central Lancashire gépészmérnöki karának vezető oktatója. Matt koncepciótervezési területeken tanít, különös tekintettel a kompozit anyagok 3D nyomtatási technológián keresztüli alkalmazására. Az egyetem új, több millió fontos mérnöki innovációs központjában dolgozik, és úgy tűnik, hogy a megfelelő időben volt a megfelelő helyen.
"Őszinte leszek, ha három évvel ezelőtt azt mondod, hogy a világvezető exoskeleton technológia kifejlesztésének küszöbén állunk, megkérdőjeleztem volna a józan eszedet, de most itt vagyunk" - mondta Matt.
"Az egész egy helyi tinédzsernek köszönhetően kezdődött, aki 2019-ben megnyerte a regionális Primary Engineer versenyt. Szerencsére az én feladatom volt, hogy minden pályázatot értékeljek, és ez a pályázat azonnal megütötte a fülemet, mivel egyszerűen azt kérdezte, hogy miért nincs olyan speciális ruha vagy exoskeleton, amelyet egy izombetegségben szenvedő gyermek viselhet a mobilitás segítésére. Számomra ez olyan kézenfekvő ötlet volt, hogy biztos voltam benne, hogy már létezik ilyen, de mekkorát tévedtem!".
A fejlődés elmaradásának oka pusztán a tervezésben keresendő. Hogyan lehet például olyan ruhát készíteni, amely együtt nő a gazdatesttel, elég könnyű ahhoz, hogy praktikus legyen, valamint olcsó és így mindenki számára elérhető?
"Gépészmérnökként az első gondolatom az volt, hogy alumíniumból készítsem el a ruhát, ami visszatekintve teljesen kivitelezhetetlen lett volna, ráadásul az előállítása iszonyú drága lett volna."
A szükséges anyagnak könnyűnek és hozzáférhetőnek kellett lennie, ugyanakkor megfizethetőnek is. Röviden, a technológia megvalósíthatatlan lenne, ha senki sem tudná ténylegesen fenntartani, vagy ha az alacsonyabb jövedelmű családok nem engedhetnék meg maguknak.
"A ruha szerkezete egy úgynevezett passzív tervezési rendszer, ami azt jelenti, hogy részben exoruha, amely az összehúzódás pontjaként működik, mint egy izom, de egyben passzív exováz is, amely elosztja az erőt és a terhelést. E két megközelítéssel megpróbáljuk kombinálni a két technológiát, hogy egy olyan hibrid rendszert hozzunk létre, amely támogatja az emberi vázat, valamint segíti az izomösszehúzódást és -nyújtást, ami az általunk tervezett új, testre szabott működtetési módszer kifejlesztéséhez vezetett."
A fejlődés elmaradásának oka pusztán a tervezésben keresendő. Hogyan lehet például olyan ruhát készíteni, amely együtt nő a gazdatesttel, elég könnyű ahhoz, hogy praktikus legyen, valamint olcsó és így mindenki számára elérhető?
"Gépészmérnökként az első gondolatom az volt, hogy alumíniumból készítsem el a ruhát, ami visszatekintve teljesen kivitelezhetetlen lett volna, ráadásul az előállítása iszonyú drága lett volna."
A szükséges anyagnak könnyűnek és hozzáférhetőnek kellett lennie, ugyanakkor megfizethetőnek is. Röviden, a technológia megvalósíthatatlan lenne, ha senki sem tudná ténylegesen fenntartani, vagy ha az alacsonyabb jövedelmű családok nem engedhetnék meg maguknak.
"A ruha szerkezete egy úgynevezett passzív tervezési rendszer, ami azt jelenti, hogy részben exoruha, amely az összehúzódás pontjaként működik, mint egy izom, de egyben passzív exováz is, amely elosztja az erőt és a terhelést. E két megközelítéssel megpróbáljuk kombinálni a két technológiát, hogy egy olyan hibrid rendszert hozzunk létre, amely támogatja az emberi vázat, valamint segíti az izomösszehúzódást és -nyújtást, ami az általunk tervezett új, testre szabott működtetési módszer kifejlesztéséhez vezetett."
"Az anyag, amelyet először megnéztem, és amely alkalmas lehetett arra, hogy támogassa ezt a kritériumot, a polilaktikus PLA volt. Ekkor még senki sem tesztelte ezt az anyagot arra vonatkozóan, hogy képes-e támogatni az emberi testet, de az eredmények hamarosan jelezték, hogy valami rendkívül különlegeset találtunk.”
A tervezés első ismétlése bizonyította a kompozit alkalmasságát, bár az anyag UV-fényre való reakciójával és az emberi bőrben található tejsavnak az anyagba való beivódási lehetőségével kapcsolatos problémákat kezelni kellett.
"A bőr néha aktiválhatja az anyagban lévő tejsavat, ami baktériumok kialakulását eredményezheti és végső soron veszélyeztetheti annak szerkezeti integritását. Ez vezetett bennünket egy réz nanorészecskékkel beágyazott anyag beépítéséhez, amely gátat képez a test izzadtsága és a kompozit között - ha úgy tetszik, tökéletes mikrobák elleni védelem" - mondta Matt.
A projektben a felaprított szénalapú PET felhasználását is vizsgálják. Ennek oka a kompozit által kínált extra szilárdság, amelyet a ruhák támasztószerkezeteinek magjaként használnának, poli-tejsavval és szénszállal burkolva.
"Alapvetően, mint minden ilyen projekt esetében, a dolgok folyamatosan fejlesztés alatt állnak. Jelenleg ezekkel az anyagokkal haladunk előre, de folyamatosan keressük az új kompozitokat, amelyek felváltják ezeket" - folytatta Matt.
"Ebben a szakaszban nem tudtunk továbblépni, amíg nem értettük meg jobban ezeknek az anyagoknak a mechanikai tulajdonságait, és itt jön a képbe Tinius Olsen."
A tervezés első ismétlése bizonyította a kompozit alkalmasságát, bár az anyag UV-fényre való reakciójával és az emberi bőrben található tejsavnak az anyagba való beivódási lehetőségével kapcsolatos problémákat kezelni kellett.
"A bőr néha aktiválhatja az anyagban lévő tejsavat, ami baktériumok kialakulását eredményezheti és végső soron veszélyeztetheti annak szerkezeti integritását. Ez vezetett bennünket egy réz nanorészecskékkel beágyazott anyag beépítéséhez, amely gátat képez a test izzadtsága és a kompozit között - ha úgy tetszik, tökéletes mikrobák elleni védelem" - mondta Matt.
A projektben a felaprított szénalapú PET felhasználását is vizsgálják. Ennek oka a kompozit által kínált extra szilárdság, amelyet a ruhák támasztószerkezeteinek magjaként használnának, poli-tejsavval és szénszállal burkolva.
"Alapvetően, mint minden ilyen projekt esetében, a dolgok folyamatosan fejlesztés alatt állnak. Jelenleg ezekkel az anyagokkal haladunk előre, de folyamatosan keressük az új kompozitokat, amelyek felváltják ezeket" - folytatta Matt.
"Ebben a szakaszban nem tudtunk továbblépni, amíg nem értettük meg jobban ezeknek az anyagoknak a mechanikai tulajdonságait, és itt jön a képbe Tinius Olsen."
Egy véletlen találkozás az Egyesült Királyság egyik legnagyobb mérnöki kiállításán megteremtette a munkakapcsolatot, amelynek keretében először a gyártó kölcsönadott egy 50ST szakítógépet, egy optikai extenzométert, erőmérő cellákat, valamint a vállalat nagy teljesítményű Horizon szoftverét. Emellett technikusok is rendelkezésre álltak, hogy szükség esetén tanácsot és útmutatást adjanak. A partnerség azonban messze túlmutat a gépeken és a tanácsadáson. A Tinius Olsen révén Matt bemutatkozott az ASTM Internationalnek, és az F48.04 bizottság albizottsági elnöke lett az exoskeleton-fejlesztés szabványainak kidolgozásával foglalkozó bizottságban.
"Az ASTM F48 bizottság elsősorban a felhasznált alkatrészek meghibásodási fáradtságát vizsgálja, mint minden olyan K+F projekt esetében, amelyet emberi felhasználásra használnak majd. A mindennapi használat során a szokásos nyomó-, húzó- és hajlítómozgások során a felhasznált alkatrészek és anyagok várható élettartamát is vizsgálják. A Tinius Olsen gép és a most rendelkezésünkre álló műszerek lehetővé teszik számunkra, hogy ezt a szükséges vizsgálatot sokkal nagyobb ütemben végezzük el, szó szerint éveket nyerve a kutatás-fejlesztés idejéből."
"A projekt számára jelentős kapukat nyitott meg ez a társulás, egy prestoni laboratóriumból szó szerint a nemzetközi színtérre katapultáltak minket, ami exponenciális előrelépést jelentett a fejlesztés számára. A Tinius Olsen nélkül szó szerint nem tudtunk volna eljutni oda, ahol jelenleg vagyunk. Végső célunk egy olyan ruházat kifejlesztése, amely támogatott életet kínál. Nem igazán arra terveztük, hogy extra erőt adjon, inkább arra, hogy az izombetegségben szenvedő gyermekek számára nagyobb mobilitást, nagyobb függetlenséget és - ami a legfontosabb - jobb életminőséget biztosítson."
Az öltözékkel kapcsolatban még ebben az évben elindulnak az emberi kísérletek.
"Az ASTM F48 bizottság elsősorban a felhasznált alkatrészek meghibásodási fáradtságát vizsgálja, mint minden olyan K+F projekt esetében, amelyet emberi felhasználásra használnak majd. A mindennapi használat során a szokásos nyomó-, húzó- és hajlítómozgások során a felhasznált alkatrészek és anyagok várható élettartamát is vizsgálják. A Tinius Olsen gép és a most rendelkezésünkre álló műszerek lehetővé teszik számunkra, hogy ezt a szükséges vizsgálatot sokkal nagyobb ütemben végezzük el, szó szerint éveket nyerve a kutatás-fejlesztés idejéből."
"A projekt számára jelentős kapukat nyitott meg ez a társulás, egy prestoni laboratóriumból szó szerint a nemzetközi színtérre katapultáltak minket, ami exponenciális előrelépést jelentett a fejlesztés számára. A Tinius Olsen nélkül szó szerint nem tudtunk volna eljutni oda, ahol jelenleg vagyunk. Végső célunk egy olyan ruházat kifejlesztése, amely támogatott életet kínál. Nem igazán arra terveztük, hogy extra erőt adjon, inkább arra, hogy az izombetegségben szenvedő gyermekek számára nagyobb mobilitást, nagyobb függetlenséget és - ami a legfontosabb - jobb életminőséget biztosítson."
Az öltözékkel kapcsolatban még ebben az évben elindulnak az emberi kísérletek.
Egyéb alkalmazások
Ez a fejlesztés nem csak az orvostudomány területén alkalmazható sikeresen, hiszen például űrügynökségek (NASA) is felhasználhatja a technológiát az űrruhák tervezéséhez a 2030-as évek közepére tervezett, közelgő Mars-missziókhoz.
Ez kiterjedhet a katonai alkalmazásokra is, nem csak a katonák és pilóták testszerkezetének támogatására, hanem a nehéz harceszközök, tankok és repülőgépek építéséért és karbantartásáért felelős földi személyzetre és technikusokra is. A professzionális sport is profitálhat belőle. Az olyan sportágakhoz, mint az amerikai foci és a rögbi és a bennük használt védőfelszerelésekhez nyilvánvalóan szükséges lehet, de a sportsérülések támogató kezelésének lehetőségei is jelentősek. Emellett pedig természetesen az építőiparban és más feldolgozóiparban a nehéz emeléssel kapcsolatos munkáknál is csökkenhet a dolgozók megerőltetés és hátsérülések miatt kieső munkaórák száma.
A Tinius Olsen termékeivel kapcsolatos további kérdés/kérés esetén keressen minket bizalommal!
Nosztrai Ádám
Ügyvezető
Telefon: +36 (1) 6464 534
E-mail: nosztrai@atestor.hu
Skype: nosztrai.adam.atestor
17. Nemzetközi Mocon Konferencia
Idén immár 17. alkalommal kerül megrendezésre a csomagolásvizsgálat témakörével foglalkozó Nemzetközi Mocon Konferencia, ezúttal a németországi Höhr-Grenzhausenben.
bővebben
Kérdezz-felelek Matt Kreiner termékmenedzserrel a Hitachi új, FT230 XRF készülékéről
Matt Kreiner a Hitachi bevonatelemző készülékeinek gyártásáért felelős termékmenedzser. Munkája során A Hitachi világszerte jelenlévő, különböző iparágakban tevékenykedő, bevonatokkal dolgozó felhasználói hálózatára fókuszál és igyekszik új megoldásokat találni azokra a kihívásokra, melyekkel a partnerek a napi munka során szembesülnek. A cégnél töltött 19 éve során jelentős tapasztalatot szerzett az XRF technológiával kapcsolatban és számos különböző szerepben próbálhatta ki magát.
bővebben
Új keménységmérővel bővült cégünk tesztkapacitása
Cégünk egyik fontos projektje a testORG, melynek keretében nem csupán a hazai laboratóriumok tesztkapacitását igyekszünk összefogni és egyszerűen elérhetővé tenni partnereink számára, de egyben saját laboratóriumunk eszközparkját és mérőkapacitását is folyamatosan növeljük. A már meglévő eszközök mellé nemrég sikerült beszereznünk egy új Innovatest Falcon 600 keménységmérőt, mely várhatóan fontos részét képezi majd a repertoárunknak. Az alábbiakban a készülékről találhatnak néhány alapvető információt.
bővebben
A tisztaságvizsgálat főbb típusai
A felület tisztasága szinten minden felületkezelő gyártási eljárás, bevonatfelvitel előtt kritikusan fontos. A szennyeződések forrása szerteágazó. Olajmaradék egy gyártó gépből, lerakódások, salakok a gyártási eljárásból, hűtő- és korróziógátló folyadékok, korróziós lerakódások, vagy akár emberi érintésből származó szennyeződés olyan sokszor láthatatlan problémát okoz, ami nehezíti a felületkezelők munkáját. Az ilyen szennyezők ronthatják a bevonat tapadását, a felület egyenletességét, némely esetben korrózióhoz, vagy mechanikai meghibásodásokhoz vezethetnek. Az alapanyagtól, a termék méretétől, az alkalmazás típusától függően számost tisztítási eljárást találunk, de hogy történik ezeknek a minőség ellenőrzése?
bővebben
Sópermet szeminárium igényfelmérés
A korábbi években cégünk rendszeresen szervezett különböző elméleti és gyakorlati szemináriumokat különböző méréstechnikai területekkel, vizsgálati kihívásokkal kapcsolatban, a fókusz pedig több alkalommal is a sópermet teszteken és a korrózióvizsgálaton volt. A tendenciát elsősorban a COVID-járvány okozta korlátozások és biztonsági intézkedések szakították meg, de szándékaink szerint ismét a személyes találkozás és a csoportos szemináriumok terepére lépnénk.
bővebben
Metallográfiai csomagok mintaelőkészítéshez
Cégünk gyakran találkozik olyan megkeresésekkel, melyek a metallográfiai mintaelőkészítési megoldásokra vonatkoznak. Mivel kínálatunkban készülékek és fogyóanyagok egyaránt megtalálhatók, mindig örömmel segítünk partnereinknek. Ez sokszor trükkös feladat, hiszen ahány anyagtípus, annyiféle ideális mintaelőkészítési megoldás, mi pedig mindig igyekszünk a leginkább személyre szabott, a végletekig optimalizált megoldást kínálni. Ennek szellemében állítottuk össze legújabb csomagajánlatainkat, melyekben metallográfiai készülékeket és teljes metallográfiai sorokat kínálunk kedvező áron! A készülékek természetesen csak a folyamat egyik részét képezik, anyag- és mintatípustól függően különböző fogyóanyagokra is szükség lehet, melyet egyedi ajánlat alapján szintén biztosítani tudunk. Ha felkeltettük érdeklődését, keressenek minket megadott elérhetőségeink valamelyikén és találjuk meg együtt a legideálisabb mintaelőkészítési megoldást!
bővebben