Partvédőmű, ultrateljesítményű hőcserélő, jacht, szkúter, medúzarobot és okosbója – egyebek mellett ezek is készültek már a szakemberek munkájának támogatására additív gyártási eljárással. A modern technológiával előállított eszközök tehát nemcsak szárazföldön és levegőben, hanem akár tavak, tengerek vagy óceánok felszínén és mélyén is kiválóan alkalmazhatók.
Ahogy azt olvasóink már megszokhatták, a 3D nyomtatás kapcsán mindig azokat az alkalmazási területeket mutatjuk be, amelyek illeszkednek a Nemzeti Közszolgálati Egyetem képzési profiljához. Korábbi írásainkban a katonai és a rendőrségi megoldások kiemelkedő külföldi példáit gyűjtöttük össze. Ezúttal pedig az additív gyártási eljárás vízügyi alkalmazásairól lesz szó. A 3D technológia történetét korábban ötrészes sorozatban mutattuk be.
Vízügyi tereptárgyak
Gátépítés 3D modellezéssel
A térbeli nyomtatást vízügyi területen legelőször 2013-ban, az Amerikai Egyesült Államokban alkalmazták, méghozzá a Folsom-gát tartalék túlfolyójának és az Isabella-tavi gát javításának tervezésekor. Az elkészített 3D-s modell mind a kivitelezőket, mind pedig az érintett települések lakóit segítette. Utóbbiakat főként abban, hogy könnyebben megértsék a munkálatok szükségességét.
A Kalifornia állam fővárosától, Sacramentótól mintegy 40 kilométerre északkeletre található Folsom-gát irányítószerkezete lényegében egy második gát, amit 112 méter szélesre és 44,5 méter magasra terveztek. A projekt célja a Sacramento-környéki árvízi kockázatok csökkentése volt.
Partvédőmű
2019-ben, a kínai Szucsouban a Winsun cég üvegszál, acél, homok, cement, valamint újrahasznosított és egyéb kötőanyagok keverékéből 500 méter hosszú védőművet nyomtatott. A felhasznált erős, a klasszikus betonnál könnyebb, környezetkímélőbb, üreges anyag a vízi élőlényeket sem zavarta.
A védőmű modulokból épült fel, így a kivitelezők követni tudták a folyó természetes vonalát. Az építmény 2019 óta óvja a település lakóit az árvíztől, a magas vízállástól, a parteróziótól, illetve a jeges ártól is. A partvédőmű fala 30–60 százalékkal kevesebb anyagból készült, mintha hagyományos technológiát alkalmaztak volna. Emellett az előállítási költségek 50 százalékkal csökkentek.
Erőművi alkatrészek
Szintén 2019-ben, az USA-ban a General Electric, a Marylandi Egyetem, valamint az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium olyan ultrateljesítményű hőcserélőt fejlesztett, majd printelt, amely 900 Celsius fokon és 3600 Pascal nyomáson is működik. Az új hőcserélő az erőművekben lehetővé teszi a tisztább, hatékonyabb áramtermelést.
Vízi közlekedési eszközök
Jacht
A világon elsőként a nemzetközi hírű német gyártó, a HanseYachts 2016-ban sikeresen alkalmazta a 3D tervezést és nyomtatást a jachtépítésben. A VBS-Print céggel együttműködve 10 méteres hajótestet készítettek a Hanse 3D15-ös jachthoz. Figyelemre méltó az is, hogy a nyomtatáshoz 60 százalékban újrahasznosított fát és polimer kötőanyagot használtak.
Víz alatti robogó
Ugyancsak Németországban a düsseldorfi Jamade vállalat 2020-ban mutatta be a sorozatgyártásra alkalmas víz alatti robogóját (szkúterét), az Amazeát. A jármű 75 százaléka 3D technológiával készült, a nyomtatott részeket ráadásul más gyártási módszerrel nehezen vagy egyáltalán nem lehetett volna előállítani. A katamaránok működési elvein alapuló, mozgásában a delfineket is utánzó szkúter környezetbarát, szennyező anyagot nem bocsát ki, továbbá nem zajos.
Az elektromos jármű kifejezetten alkalmas a tengeri élővilág, a vízi ökoszisztéma megzavarása nélküli megfigyelésekre. A robogó lítium-ion elemei újratölthetők, maximális sebessége a víz alatt 20, a víz felületén akár 30 kilométer per óra is lehet. A szkúter vezérlőpanelje könnyen kezelhető, további nagy előnye, hogy a felhasználó egyedi igényei szerint alakítható.
Vízügyi megfigyelőeszközök
Medúzarobotok
A Florida Atlanti Egyetem, valamint az amerikai haditengerészet kutatási irodája 2018-ban megfigyelő medúzarobotot (jellybotot) printelt. A modellnél puha robotikát (soft robotics) alkalmaztak, tehát a gép biztonságos, a jellybotot pedig a holdmedúzáról mintázták. Ennek eredményeként a medúzarobot nem ütközött semmivel és nem veszélyeztetett semmit a tengerben.
A nyolc darab szilikon hidraulikus karral felszerelt robotot két centrifugaszivattyúval irányították. Így gyorsították fel a folyadék kiáramlását. A robot körüli vízzel felfújták a szilikont, ez a karokból úszócsapásszerű mozgást váltott ki. Ekkor a szivattyúkat leállították, és a karok természetes rugalmassága biztosította a víz kiáramlását. A robot többi „testrésze” ilyenkor enyhén felemelkedett, így létrejött az úszómozgás.
Okosbóják
Bolygónk számára létfontosságú a tengerek és az óceánok egészséges állapotának megóvása. A vízi ökoszisztéma jelentősége nemcsak az emberi táplálkozásban óriási, hanem például az árvízvédelemben, a turizmusban, a szállításban, a viharok elleni védekezésben, vagy éppen a szén-dioxid megkötésében is. Ezért 2021-ben, Puszanban a Dél-Koreai Oceanológiai Tudományok és Technológiai Intézet kutatói a tengeri környezetet megfigyelő, adatgyűjtő „intelligens” bóját terveztek.
Az eszközök több mint tizenötféle adatot képesek gyűjteni: köztük a víz sótartalmának, pH-értékének (egy adott oldat kémhatásának), hőmérsékletének változásait, továbbá a halászatra alkalmas területek koordinátáit. Az okosbóják folyamatos megfigyelésre és monitorozásra egyaránt alkalmasak, emellett biztonságosak, energiatakarékosak, ráadásul tetszőlegesen méretezhetők. A megfigyelőeszközöket tengervízelemek működtetik, amelyek a természetben bőségesen előforduló nátriumforrást használják fel.
Sorozatunk következő részében a 3D nyomtatás vízügyi alkalmazásainak további érdekes megoldásairól olvashatnak.
