In dit blogbericht onderzoeken we het revolutionaire potentieel van 3D-printers, de risico's die ze met zich meebrengen en de gevolgen voor de toekomst.

Wat is een 3D-printer?

Een 3D-printer is precies wat het lijkt: een machine die driedimensionale objecten creëert van 3D-tekeningen. Aanvankelijk werd thermoplast gebruikt als materiaal om eenvoudige sculpturen te printen, maar de technologie is sindsdien uitgebreid naar een breed scala aan materialen, waaronder papier, beton en metaal, en is gebruikt in verschillende industrieën, waaronder architectuur en design, met als voordeel dat iedereen met een kernbestand zoals een ontwerptekening eenvoudig een object kan maken. 3D-printers hebben een verrassend vroege geschiedenis, beginnend met 3D Systems medeoprichter Charles Hill in 1983, die de SLA (stereolithography additive manufacturing) machine in 1986 uitvond en patenteerde, en evolueerde door de groei van bedrijven. Hoewel 3D-printers veel beperkingen hebben met de huidige technologie en naar verwachting niet economisch winstgevend zullen zijn, zijn de potentie voor winstgevendheid en toepassingen eindeloos als we naar de toekomst kijken, en veel bedrijven investeren en doen onderzoek.

Hoe 3D-printers werken

3D-printers worden op verschillende manieren gebruikt, maar de manier waar we het meest bekend mee zijn, is additieve productie. Deze is niet veel veranderd sinds de ontwikkeling in de jaren 1980 en omvat het creëren van objecten door ruwe materialen in vloeibare of fijne poedervorm door een spuitmond te spuiten. De 3D-printer snijdt het object in lagen, spreidt ze horizontaal uit en plaatst vervolgens nieuwe lagen er verticaal bovenop om het object te voltooien. Een computer analyseert het object microscopisch en creëert gegevens in de vorm van een dunne film, die de printer op een spuitmond spuit. Wanneer een laag klaar is, beweegt de spuitmond omhoog om de volgende laag gegevens te ontvangen en te spuiten, en het proces wordt herhaald om het object van onder naar boven te bouwen. Hoe dunner de lagen in deze methode, hoe nauwkeuriger ze kunnen zijn. Geavanceerd gebruik van dit materiaal maakt ook kleurenprinten mogelijk, en als u een regenboog van kleuren wilt creëren, kunt u ze stapelen in opeenvolgend veranderende kleuren. Deze additieve beeldhouwmethode heeft het voordeel dat je er objecten met complexe vormen mee kunt maken, maar het kost veel tijd om grote doorsneden of hoge objecten te maken, omdat je ze laag voor laag moet opbouwen. Een andere methode is om objecten te maken door grote stukken materiaal weg te hakken met een rond mes. Deze methode creëert de gewenste structuur, net als een beeldhouwer, en heeft het voordeel dat je er beter gebogen delen of gladde oppervlakken mee kunt maken dan met additieve productie. Het heeft echter beperkingen, zoals dat het erg verspillend is met materiaal voor dunne of fijne objecten en dat het moeilijk is om interne structuren te maken, zoals holtes. Het kan maar in één kleur printen, wat het gebruik ervan beperkt tot bepaalde toepassingen.

Voordelen van 3D-printen

In 2012 noemde het World Economic Forum (WEF) 3D-printers een van de top 10 technologieën van de toekomst, en futurist Jeremy Rifkin voorspelde dat 3D-printers de kern van de derde industriële revolutie zullen vormen. 3D-printers zijn zo populair vanwege hun hoge productiviteit bij het maken van prototypes. Ze zijn economisch waardevol omdat ze zoveel producten kunnen produceren als nodig is met goedkope materialen. Daarom zijn ze het meest effectief in gebieden waar snelle prototyping vereist is. Door een exacte replica te maken van wat u zich had voorgesteld vóór de massaproductie, kunt u problemen vinden en deze snel oplossen. U kunt ook mechanische onderdelen testen om er zeker van te zijn dat ze werken zoals getheoretiseerd, of vliegtuigen of schepen modelleren om er zeker van te zijn dat ze goed werken. Voor technische industrieën die 3D-programma's gebruiken om in drie dimensies te ontwerpen, is het geweldig om direct prototypes te kunnen printen. Het is ook handig als u kleine hoeveelheden van een product nodig hebt. Terwijl traditionele productielijnen minimale hoeveelheden vereisen, kunnen 3D-printers alleen produceren wat u nodig hebt, waardoor uw materiaalkosten efficiënter worden.
Ten tweede is het zelfvoorzienend. Als de 3D-printertechnologie wordt gedemocratiseerd, kan zelfs de gemiddelde huiseigenaar zijn eigen kleding of apparaten maken op basis van 3D-ontwerpen. Dit betekent dat transactiekosten en -processen drastisch kunnen worden verminderd. U kunt bijvoorbeeld een artikel dat u leuk vindt op tv zien, rondkijken, het kopen en wachten tot het wordt bezorgd. Als er in elk huis 3D-printers zouden staan, zou je deze kosten en tijd kunnen besparen door zelf te maken wat je nodig hebt. Ten derde kun je minder inpakken als je op reis bent. Als je naar een verre plek reist en je hebt alleen een 3D-programma van het item dat je nodig hebt, kun je het eenvoudig lokaal maken op een 3D-printer. NASA bestudeert zelfs het meenemen van 3D-printers en poedervormige materialen aan boord om onderdelen te repareren die nodig zijn voor ruimtereizen over lange afstanden, zoals Mars-missies. Zelfs voor offshore-constructies kost het veel budget om de benodigde producten of onderdelen te transporteren, maar als je een 3D-printer kunt opzetten en deze ter plekke kunt maken, kan dit een enorm kosten- en tijdvoordeel opleveren. Deze voordelen van 3D-printers worden als revolutionair beschouwd, omdat ze ons leven aanzienlijk kunnen veranderen, en door het proces van het verzenden van producten te elimineren, kunnen we zowel de economische voordelen als de efficiëntie maximaliseren.

De uitdagingen van 3D-printen

Met zoveel mogelijkheden wordt verwacht dat 3D-printers ook uitdagingen met zich meebrengen. Het eerste probleem dat in je opkomt is piraterij en inbreuk op het auteursrecht. Momenteel beschermt de auteursrechtwetgeving intellectueel eigendom (creatieve werken) die geen fysieke vorm hebben, maar wanneer 3D-printers alomtegenwoordig worden, wordt intellectueel eigendom onmiddellijk omgezet in fysiek eigendom. Iedereen met data en een printer kan tegen materiaal- en elektriciteitskosten een product van iemand anders maken. Als ik bijvoorbeeld de 3D-printgegevens verkoop voor een tas die ik heb ontworpen, kan een koper de plannen of printrechten kopen om de tas thuis te maken. Als de afdrukgegevens echter in gevaar komen door een datahack, kunnen deze met kwade bedoelingen worden gebruikt voor massareproductie. Deze problemen gelden niet alleen voor eenvoudige producten, maar ook voor complexe ontwerpen waarvoor technische vaardigheden vereist zijn. Zelfs vandaag de dag worden blauwdrukken en materialen zwaar beschermd, maar in het geval van 3D-printers kan het probleem nog nijpender zijn, omdat de ontwerpgegevens alles zijn wat nodig is voor de productie. Natuurlijk zal er wetgeving komen en de veiligheid op bedrijfsniveau worden vergroot, maar dit zal het onderliggende probleem niet oplossen.
Het tweede probleem is het risico om wapens te creëren zoals illegale vuurwapens. Als de 3D-printertechnologie in de toekomst verbetert en in staat is om vuurwapens te maken, kan iedereen de plannen downloaden van internet en een illegaal vuurwapen maken. In de VS bestaan ​​er 3D-geprinte wapens, maar duurzaamheidsproblemen maken ze minder praktisch. Momenteel kunnen wapens van plastic exploderen als ze worden afgevuurd en zijn ze niet economisch efficiënt, waardoor het onbetaalbaar is om een ​​wapen te maken met een 3D-printer. Bovendien kan buskruit, een belangrijk onderdeel van een wapen, niet worden gemaakt met een 3D-printer en is het maken van buskruit een arbeidsintensief proces waarvoor een nationale organisatie of laboratorium nodig is. Naarmate de 3D-printertechnologie verbetert, zullen deze beperkingen echter waarschijnlijk worden overwonnen. In een land als Zuid-Korea, waar wapenbezit illegaal is, kan het vermogen om vuurwapens te maken met 3D-printers een ernstig veiligheidsprobleem vormen. 3D-geprinte vuurwapens zijn ontraceerbaar en wegwerpbaar, waardoor ze zeer waardevol zijn als illegale wapens. Dit zou de kans op criminaliteit kunnen vergroten en landen zouden waakzaam moeten zijn en systemen moeten opzetten.

Conclusie

3D-printers hebben een veelvoud aan toepassingen en hebben het potentieel om industriële revolutionaire veranderingen teweeg te brengen wanneer ze breder beschikbaar worden. De technologische vooruitgang van 3D-printers zal ons leven compleet veranderen en een hulpmiddel worden voor een beter leven. Natuurlijk brengt het ook een verscheidenheid aan problemen met zich mee, zoals de eerder genoemde problemen met banen en toenemende polarisatie. Om de volledige voordelen van 3D-printers te benutten, moeten we daarom hun problemen en beperkingen op nationaal en individueel niveau erkennen en maatregelen nemen om deze tegen te gaan. De toekomst in de komende 10 of 20 jaar kan compleet anders zijn dan het heden.