Huizen, bruggen en zelfs organen. Met een 3D-printer kun je het allemaal maken. De markt voor 3D-printproducten en -technologieën groeit tot 2030 tot ruim 22 miljard euro. Volgens cijfers van adviesbureau PwC groeien de komende jaren vooral de lucht- en ruimtevaart, medische technologie en automotive. Maar naast deze groeisectoren gebeurt er meer: Ontwerpers die kostuums 3D-printen of vliegtuigfanatien die een JSF op schaal nabouwen – met je raadt het al – 3D-geprinte onderdelen. En deze week het best gelezen: voedselverspilling tegengaan door etensresten in een 3D-printer te stoppen
Wat gebeurt er nog meer? En waar gaat het naartoe? We pakken we er vandaag een glazen bol bij en kijken met Pieter Debrauwer naar de mogelijkheden van deze techniek. Debrauwer is directeur van het AMSYSTEMS, een samenwerking tussen onder andere de Technische Universiteit Eindhoven en TNO. Hier ontwikkelen onderzoekers in samenwerking met de industrie (voeding, farmaceutische en high tech) 3D-printers.
Je kunt allerlei materialen printen, allerlei soorten plastic, metaal, beton, voedsel en zelfs levende cellen. Is er iets wat een 3D-printer niet kan printen?
“Er zijn nog steeds soorten metaal die lastig te printen zijn. Hier loopt veel onderzoek naar. En ook polymeren met een harde stijfheid zijn lastig, hiervoor is een hogere temperatuur nodig. Verschillende soorten voedsel zijn anders qua structuur. Bij Chocolade heb je te maken met het stollingsgedrag, om thermische problemen te voorkomen was het een aantal jaar geleden alleen mogelijk om hele kleine hoeveelheden chocolade te printen. Nu lukt dat wel.
En verschillende materialen samen printen?
“Multimaterial printing is een nieuw gebied. Er wordt veel geëxperimenteerd hoe je flexibele materialen mengt met harde. Sommige polymeren kun je bij 100 graden Celcius printen, voor metaal is soms wel 1000 graden Celcius nodig. Die temperatuurverschillen zijn te hoog, je moet het metaal dan eerst af laten koelen. Ideaal zou het zijn als je de temperatuur van het metaal kunt isoleren, zodat andere materialen er geen last van hebben. Maar daar is nog geen oplossing voor gevonden. Multimateriaal printen wordt de komende jaren steeds belangrijker, omdat je eigenschappen van verschillende materialen kunt combineren.
Welke ontwikkelingen maken je nog meer enthousiast?
“In de industrie gebruiken fabrikanten 3D-printmethodes vaak als het gaat om specifieke producten in kleine oplages. Vliegtuigonderdelen voor een bepaald type vliegtuig bijvoorbeeld. Omdat het gaat om lage aantallen, wil je dat die producten in één keer goed zijn. Maar ieder product is anders, het is soms lastig in te schatten hoe materiaal reageert op temperatuurbelasting. Dus in één keer goed printen, lukt niet altijd. Daarom gebruiken we steeds meer simulaties en digitale twins. Hierdoor kun je voordat je iets print al fouten uit het ontwerp halen. Je hoeft niet eerst meerdere prototypes te maken van een product dat je misschien maar één keer verkoopt.
Hoe snel gaan 3D-printers nog worden?
“3D-printen kan nooit op tegen massaproductie. Bij TNO maakten we een printer die er 15 minuten over deed om één stuk pasta te printen. Voor een vol bord, met 25 van die stukjes, ben je een eeuwigheid aan het printen. We zijn dit gaan verbeteren en inmiddels komen er zo’n 30 stukjes tegelijk uit deze printer in 1 minuut en 40 seconden. Maar nog steeds kan dit nooit op tegen massaproductie.
Maar snelheid is niet leidend, er worden ook onderdelen voor satellieten met een 3D-printer gemaakt. Er stijgt niet iedere dag een satelliet op, dus hier snelheid minder uit. Kwaliteit en betrouwbaarheid spelen hier een cruciale rol.
Wat kun je alleen maken met een 3D-printer?
“3D-printers kunnen door de opbouw in laagjes, structuren produceren die je met een mal niet kunt maken. Dit zie je bijvoorbeeld bij implantaten. Om gewicht te besparen kun je iets dat normaal massief is, hol laten. Ander voorbeeld: Turbinebladen draaien heel snel rond waardoor ze warm worden. Maar omdat die bladen op een bepaalde manier gekromd zijn, kun je er geen recht gat in boren. Als je zo’n blad met een 3D-printer maakt, kun je een interne structuur printen als koelingskanaal.
Hoe ziet de toekomst eruit?
“Ik denk dat het in de toekomst helemaal niet gek is, als bepaalde functionaliteiten in een huis, zoals vloerverwarming door een 3D-printer gemaakt worden. Nu komen complete huizen ook al uit een printer.
In de verre toekomst kunnen we de dosis van een medicijn precies op een persoon afstellen. Voor farmaceuten is het op dit moment te duur om voor bepaalde medicijnen een productielijn op te zetten, de ziekte komt te weinig voor of medicijnen zijn te duur. De dosering die een patiënt krijgt, is gebaseerd op gewicht. Maar omdat het medicijn alleen in pillen van 1000 mg wordt gemaakt, krijgt iemand die maar 800 mg nodig heeft een hogere dosis. Dit zorgt misschien wel voor nare bijwerkingen. Bovendien zijn die medicijnen zo duur en worden ze door relatief weinig patiënten geslikt, dat een gepersonaliseerde dosis niet alleen beter voor hun gezondheid is, maar ook de zorgkosten naar beneden brengt.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
