Nieuwe fiets? Control-P

Met een 3D-printer kun je je eigen producten maken. Designredacteur Jeroen Junte knutselde zelf zo'n apparaat in elkaar.

De Ultimaker is nog niet eens op het stroomnet aangesloten, er zit zelfs geen stekker aan. Toch hapert het apparaat nu al. De houten kast waarin de verfijnde mechaniek moet worden bevestigd is gemonteerd, maar op tafel liggen nog vier U-vormige houten onderdelen die kennelijk ergens zijn vergeten. Ikea-stress. Wat nu? Na het stap voor stap nalopen van de gebruiksaanwijzing (die, zoals het hoort bij een hightechapparaat, bestaat uit een website met foto's en filmpjes) blijkt dat de vier houtjes de roestvrijstalen assen waarover de printkop zich beweegt moeten fixeren. De vermoeidheid maakt plaats voor euforie. Zelf een werkende 3D-printer bouwen, het gaat lukken.

De 3D-printer is een geavanceerde machine die kant-en-klare producten uitprint - precies zoals een gewone printer een worddocument afdrukt. Feitelijk is een 3D-printer niets meer dan een soort computergestuurde tandpastatube die kunststof laag voor laag op elkaar spuit en zo een product opbouwt. Met een 3D-printer heeft straks iedereen zijn eigen fabriekje op zolder. Naast kant-en-klare producten kun je er ook losse onderdelen mee uitprinten. Mis je een schroefje bij het bouwen van een Ikea-kast? Geen paniek. Het ontwerp van dat schroefje staat straks gewoon op de Ikea-website en kan met één druk op de knop worden gedownload en uitgeprint. Wie een beetje handig is kan zelfs zijn eigen producten ontwerpen.

Inmiddels is er keuze uit een ruim assortiment apparaten. De prijzen zijn sinds de introductie van de eerste consumentenprinter in 2010 met 400 procent gedaald. Tijdens de Drie Dwaze Dagen van de Bijenkorf werd onlangs zelfs een glimmend fabrieksexemplaar met 'unieke actiekorting' aangeboden voor bijna 1.100 euro. Goedkoper zelfs dan de vele 3Dprinters die als bouwpakket wordt verkocht, zoals de Nederlandse Ultimaker (1.200 euro, exclusief btw) of de bekendere Makerbot uit Amerika. Deze apparaten worden geleverd in een bescheiden verhuisdoos met tientallen losse onderdelen.

Maar waarom al die moeite doen? Er zijn immers diverse kant-en-klare 3D-printers op de markt? Niemand die een bouwpakket-tv koopt, toch. Allereerst is er het verschil in grootte: een beetje zelfbouwprinter maakt voorwerpen van 25 centimeter doorsnee, een fabrieksprinter in dezelfde prijsklasse haalt misschien de helft. Bij een defect kan de zelfbouwprinter zelf worden gerepareerd; de losse onderdelen zijn eenvoudig te bestellen via internet en het vervangen is een fluitje van een cent voor iemand die het apparaat al eens in elkaar heeft gezet. Kom daar maar eens om bij zo'n gelikte fabrieksmachine uit China.

Daarbij kunnen de meeste printers slechts producten van een één kleur maken in een speciaal biologisch afbreekbaar plastic. Maar het is een kwestie van tijd totdat er een vaas mét levensechte bloemen kan worden geprint. Deze full-colourproducten zijn dan gemaakt van metaal, houtpulp of klei, materialen waarmee nu nog alleen peperdure professionele printers uit de voeten kunnen. Wie dus een standaard fabrieksprinter koopt, heeft over een paar jaar al een verouderd apparaat op zolder. Een zelfgebouwd exemplaar kan worden geactualiseerd.

Maar dan moet je hem eerst nog in elkaar zetten en dat vergt enig technisch inzicht en vooral veel doorzettingsvermogen. Tientallen zakjes met draden, tandwielen, metalen assen, houten plankjes, plastic buisjes, snoertjes en zakjes met schroeven en moeren liggen in de doos. Genoeg om zelfs een techneut af te schrikken. Die zal overigens nog wel een heel eind komen in een weekend op zolder. Maar de huis-tuin-en-keukenklusser doet er goed aan voor 150 euro een workshop voor het monteren van je eigen Ultimaker te volgen bij de digitale werkplaats Protospace in Utrecht. Niet alleen leer je hier hoe je de printer monteert, de workshop introduceert ook de bijbehorende software. Als je vastloopt, word je op weg geholpen.

Het monteren van een doe-het-zelfprinter is een goede introductie op wat dat 3D-printen nou eigenlijk is. Al knutselend ontdek je hoe de techniek werkt: kunststof draden worden vanaf een spoel met een simpel tandwiel tegen een smeltelement geduwd. Het gesmolten plastic gaat vervolgens naar de printkop, een soort metalen tube die zich over een x- en y-as beweegt en op commando het plastic uitspuit, die bij het afkoelen meteen stolt. Deze sliert kunststof ligt op een plateau dat over een verticale as van boven naar beneden zakt, zodat de kunststof in ontelbare ragfijne lagen aan elkaar smelt en een product vormt.

Knutselen aan de Ultimaker lijkt op bouwen met Lego Technic. Zo blijkt de printer nauwelijks meer dan een simpele mechaniek van drie assen met rubberen aandrijfbanden en tandwielen die de printkop besturen. De zwarte, blauwe, groene, gele en rode draden die vanuit het schakelbord aan de onderzijde lopen naar de motoren van de assen en de printkop, zijn al voorzien van stekkertjes, wat montage makkelijker maakt.

De magie zit 'm in de software die een computerontwerp vertaalt naar een printcommando. Inmiddels zijn er diverse websites voor het downloaden van digitale ontwerptekeningen, waarvan Thingiverse.com en Ponoko.com de bekendste zijn. Sommige producten worden er tegen betaling aangeboden (een minutieuze Ferrari-replica), andere zijn gratis, zoals sleutelhangers en asbakken.

Het downloaden van een eenvoudig eierdopje duurt amper een kwartiertje. Waarna met een druk op de printbutton de printer zich in beweging zet. Al na een paar minuten tekenen zich de platte contouren van een eierdopje af. Dat de randen van het eierdopje nog wat klodderig zijn, is een kwestie van afstellen. De dikte van de draad, de hitte van het smeltelement en de snelheid van de printkop moeten exact kloppen.

Het monteren mag eenvoudig zijn, het is lastiger een goed product te ontwerpen. Gelukkig zijn er gebruiksvriendelijke tekenprogramma's die je wegwijs maken, zoals het gratis doedeldriedee.nl, dat is ontwikkeld door een gefrustreerde gebruiker van de ontoegankelijke en dure tekenprogramma's. Zoals de naam al zegt, kan hiermee op een iPad van een eenvoudige krabbel al een pakkende 3D-vorm worden gemaakt. Met commando's als 'draaien' of 'buigen' wordt een letter omgevormd tot een perspectieftekening waarvan weer een ruimtelijk object wordt geprint. Na enig oefenen verandert een cirkel met wat digitaal trekken en duwen in een gestroomlijnd vaasje. Zo staat er amper een uur nadat de Ultimaker is aangesloten al een zelfontworpen en -geproduceerde blauwe vaas op tafel.

Een bibberig eierdopje en een koddig bloemenvaasje, is dat dan al die moeite waard? Het gemiddelde huishouden zal ongetwijfeld nog jaren zonder 3D-printer kunnen. Maar een kwarteeuw geleden voedden we de 24-punts zwart-witmatrixprinter ook nog met lange vellen papier, terwijl we tegenwoordig onze vakantiekiekjes haarscherp thuis afdrukken op elk gewenst formaat, mat of glans. Zo zal het ook gaan met de 3D-printers. Ooit printen we geen sleutelhangers meer, maar lampen of misschien wel een fiets.

De consument wordt ontwerper én producent. Iedereen kan meedoen aan deze economische omwenteling met een investering van 1.200 euro, een paar dubbeltjes aan kunststof, een eenvoudige laptop en twee dagen knutselen. De nieuwe industriële revolutie is al begonnen. Power to the printer!

De volgende industriële revolutie

De 3D-techniek is bedacht in de jaren tachtig en in de jaren negentig doorontwikkeld in de auto- en ruimtevaartindustrie. Sinds twee jaar zijn de eerste 3D-printers voor consumenten op de markt. Dit zou ertoe kunnen leiden dat producten straks niet meer in bulk worden gemaakt en vervolgens over de wereld worden getransporteerd, wat grote gevolgen kan hebben. Het gezaghebbende tijdschrift The Economist voorspelde dit najaar een nieuwe industriële revolutie dankzij de 3D-printer.

Toepassingen

Natuurlijk is de productie van alledaagse gebruiksvoorwerpen de meest voor hand liggende toepassing voor een 3D-printer. De reikwijdte blijft echter niet beperkt tot meubels en kleding. De techniek staat nog in de kinderschoenen, maar ook op de onderstaande drie gebieden zal de 3D-printer een stempel drukken:

Architectuur

Met de Kamermaker wil het Amsterdamse architectbureau DUS Architects huizen bouwen. Dit verrijdbare paviljoen kan losse elementen van 2 bij 3,5 meter printen waarmee muren, kolommen, trappen, deuren en vensters worden gebouwd. Komende zomer wil DUS Architects een grachtenpand in Amsterdam-Noord hebben gerealiseerd met de Kamermaker. Het jonge architectenbureau Stone Spray uit Amsterdam ontwikkelt een manier om met zand en bindmiddel verschillende vormen te printen met een rijdende robotarm. 'In Afrika wordt al eeuwen gebouwd van zand en modder. Wij hebben een nieuwe toepassing ontwikkeld', aldus Petr Novikov van Stone Spray.

kamermaker.com

stonespray.com

Voedsel

De eerste 3D-printers die chocola en andere eenvoudige gerechten printen, zijn er al. Bij TNO wordt geëxperimenteerd met de 3D-Foodprinter, die diverse ingrediënten kan combineren; een prototype werd eind oktober tijdens de Dutch Design Week aan het publiek getoond. In het bijzonder algen en kweekvlees zijn geschikt voor 3D-printers. Tim Notermans, afgestudeerd aan de Design Academy Eindhoven, presenteerde tijdens de Dutch Design week een nieuwe vorm van customized food met speciale vliegtuigmenu's voor sporters, uitgebluste zakenmannen en kinderen.

timnotermans.nl

Medische implantaten

De mogelijkheden van 3D-printen voor de medische wetenschap liggen voor de hand: op maat gemaakte protheses. Vorig jaar werd het eerste geprinte implantaat aangebracht. Een jonge vrouwe kreeg in een Limburgs ziekenhuis een nieuwe onderkaak van titanium van het Belgische bedrijf LayerWise. Inmiddels wordt in talloze laboratoria over de wereld geëxperimenteerd met het printen van levende cellen en weefsel. In theorie wordt het in dat geval mogelijk om complete organen te printen, zoals bloedvaten of zelfs een hart.

layerwise.com

undefined

Meer over