3D printen - De oplossing voor onze problemen?

Toonaangevende organisaties geloven dat 3D-printen een van de grootste technologische ontwikkelingen in de geschiedenis kan worden.

Welk ander fabricageproces beïnvloedt zoveel andere industrieën zo sterk als 3D-printen?

De duivel zit in het detail

Bij 3D-printen, ook wel additive manufacturing genoemd, worden voorwerpen laag voor laag geproduceerd.

Fysieke objecten worden geproduceerd door opeenvolgende dunne lagen materiaal op elkaar aan te brengen totdat het eindproduct compleet is.

Ondersteund door computerondersteund ontwerp (CAD) brengt 3D printen digitale objecten in fysieke vorm door middel van dit additieve proces.

Deze methode onderscheidt zich van traditionele technieken die subtractief zijn, zoals gieten of gieten.

Een voetnoot in de geschiedenis

Charles Hull begon 36 jaar geleden, in 1986, met 3D printen.

Hij patenteerde stereolithografie, een proces waarbij een computergestuurde beweegbare laserstraal wordt gebruikt om objecten vorm te geven.

Pas halverwege de jaren 2000 begon deze technologie te diversifiëren en te bloeien.

In die tijd begon 3D-printen zich te specialiseren in de productie van eenmalige onderdelen en onderdelen in kleine oplages, dankzij de lage tooling- en set-upkosten.

Deze diversificatie gaat tot op de dag van vandaag steeds sneller. Dankzij de flexibiliteit van het proces vindt het toepassingen in bijna elke industrie.

Vliegtuigen, treinen en auto's - en 3D printen?

Gloeilampen, stoommachines, auto's en vliegtuigen zijn allemaal revolutionaire mijlpalen in de menselijke geschiedenis.

Velen binnen de productie-industrie beweren dat de krachten van 3D-printen zich bij die exclusieve club zouden kunnen voegen.

Er komen elke dag nieuwe toepassingen bij, maar de volledige kracht en het potentieel van additive manufacturing moet nog worden ontplooid.

Het staat zo hoog aangeschreven vanwege zijn:

1. Aanpassing - Dit proces biedt een heleboel mogelijkheden. Er kunnen meerdere producten tegelijk worden gemaakt, zonder extra kosten.
2. Complexiteit - 3D-printen biedt een ingewikkeld productieproces dat simpelweg niet door mensen te herhalen is. Specifieke onderdelen in bepaalde industrieën, zoals de lucht- en ruimtevaartsector, laten keer op keer de complexiteit zien die deze techniek biedt.
3. Efficiëntie - Het kan de productiekosten en arbeidskosten van gereedschap verlagen of zelfs elimineren. Daardoor wordt het voor fabrikanten steeds aantrekkelijker om deze techniek te gebruiken, omdat het bespaart op kosten, tijd en arbeid en menselijke fouten elimineert.
4. Duurzaamheid - In een tijd van klimaatnood wordt 3D printen gezien als een extreem energie-efficiënte technologie. Het zorgt voor veel minder afval, het kan besparen op het transport van afgewerkte producten, wat in combinatie met de efficiëntie zorgt voor een kleinere CO2-voetafdruk.

Een gevarieerde aanpak

Additieve productie heeft een flexibiliteit en diversiteit die zelfs de 21^st eeuw niet eerder heeft gezien.

Wat andere productieprocessen kunnen:

• Kleine ingewikkelde onderdelen maken om een vliegtuig te stabiliseren
• Maak medische spullen voor gewonde soldaten in Oekraïne
• Maak 'wereldkloppend' eetbaar voedsel
• Stel dodelijke vuurwapens samen vanuit je eigen slaapkamer

Het potentieel van 3D printen is eindeloos.

Het aantal materialen dat in dit proces kan worden gebruikt, groeit.

Hout, stof, papier en steen zijn momenteel beperkt bruikbaar omdat ze niet als dunne lagen in gesmolten of vloeibare toestand kunnen worden aangebracht.

Het zal geen verrassing zijn dat kunststoffen de meest gebruikte materialen zijn in dit additieve proces.

De eigenschappen van kunststoffen maken ze bij uitstek geschikt voor het maken van producten in een veelzijdige reeks kleuren, maten en vormen.

Tegen 2027 zal de waarde van de 3D printing kunststoffenmarkt naar verwachting $1,9 miljard bedragen.

Maar het gebruik van metalen bloeit ook op bij 3D-printen.

De productie van kobaltchromen brandstofsproeiers door middel van 3D-printen neemt momenteel een vlucht in de luchtvaartindustrie. Dit kleine motoronderdeel toont additive manufacturing in al zijn glorie: aanpasbaar, complex, efficiënt en duurzaam.

Deze brandstofverstuivers bestonden vroeger uit 20 afzonderlijke onderdelen die aan elkaar werden gelast.

3D printen produceert ze als één massief stuk dat 25% minder weegt en vijf keer sterker is.

Ze zijn een bestseller geworden in de luchtvaartindustrie, met hun hoge efficiëntieniveaus die ongeveer 40 miljoen euro besparen. $3 miljoen per vliegtuig.

Stof tot nadenken

Veel experts in de voedselprintindustrie geloven dat in de niet zo verre toekomst een 3D-printer niet meer weg te denken zal zijn uit de keuken van elk huishouden.

Hoe bizar geprint voedsel ook klinkt, het werkt volgens hetzelfde additieve proces als metalen en kunststoffen.

Als gevolg hiervan werkt het het beste met viskeuze materialen, waardoor vaste, hele voedingsmiddelen op dit moment niet compatibel zijn.

Pasta's en purees zijn de meest voorkomende 3D-geprinte voedingsmiddelen, maar plannen om geprint vlees te produceren zijn niet ver weg in deze zich steeds verder ontwikkelende ruimte.

Als kers op de taart was 3D-printen verantwoordelijk voor de s Werelds beste tiramisu in de nieuwste editie van de Tiramisu World Cup.

Een onverwachte bondgenoot

Oekraïne heeft geprofiteerd van additive manufacturing.

In een tijd van wanhoop en bloedvergieten is 3D-printen een waardevolle maar onverwachte bondgenoot gebleken voor Oekraïense soldaten.

Ongeveer 5.000 herbruikbare tourniquets zijn naar de frontlinie gestuurd om kritieke tekorten aan te vullen.

Met behulp van digitale bestanden zijn ook verbanden, spalken en AK-47 hulpstukken in enorme hoeveelheden geproduceerd.

Gezien het feit dat additive manufacturing voor wapens relatief onbekend was voor de Russische invasie, is dit een snelle maar succesvolle missie geweest.

Een zaak bouwen

3D-printen wordt gezien als de toekomst van de bouw.

Het wordt ook gezien als de oplossing voor veel van de problemen in de hedendaagse bouw.

Gedrukte huizen zullen:

• De schadelijke invloed van de bouwindustrie op het milieu verminderen
• Sneller en efficiënter bouwen
• Toeleveringsketen en menselijke fouten verminderen
• De extreme stijging van materiaalkosten verminderen
• Voldoen aan de groeiende vraag naar bouwproducten over de hele wereld
• Materiaalafval tijdens de bouw beperken

Dubai heeft de visie dat tegen 2030 25% van zijn gebouwen 3D-geprint zullen zijn.

In Malawi, kort gevolgd door Madagaskar, werden de eerste scholen ter wereld gedrukt.

3D printen wordt gezien als de oplossing voor het tekort aan scholen in ontwikkelingslanden, waar alleen al Madagaskar ongeveer 22.000 nieuwe scholen.

Veelgevraagd

3D-printen dicht gaten in veel andere industrieën:

• Medisch
• Tandheelkundig
• Ruimtevaart
• Automotive
• Sieraden
• Kunst/Design/Sculptuur
• Mode

Medisch werk profiteert enorm van de vooruitgang in deze technologie.

Begin deze maand werd het eerste medisch getransplanteerde oor ter wereld geopereerd. Het printen van het oor duurde minder dan 10 minuten.

Meer dan 100.000 heupprothesen zijn 3D-geprint in de afgelopen tien jaar. Dit proces zal in de toekomst toegang geven tot meer van dit soort operaties.

In de afgelopen 17 jaar is bijna elk hoortoestel 3D-geprint.

Additief printen speelt een enorme rol in de auto-industrie, vooral in de Formule 1.

Deze aerodynamische machines vereisen honderden specifieke, ingewikkelde onderdelen om de auto over de geblokte vlag te krijgen.

In F1 heeft 3D printen:

• Verhoogde productiviteit
• Verhoogde efficiëntie
• Lagere kosten
• Meer vrijheid voor ontwerp

F1-onderdelen gemaakt met additive manufacturing zijn lichter dan voorheen mogelijk was, terwijl ze de brandstofefficiëntie verhogen.

Ze hebben gezorgd voor betere autoprestaties en minder slijtage van deze kwetsbare dieren.

In de mode-industrie zijn schoenen het meest voorkomende product dat op deze manier wordt gemaakt.

Nu de fast-fashion industrie onder vuur ligt vanwege haar niet-duurzame praktijken, biedt 3D-printen een oplossing.

Terwijl het minder uitstoot produceert tijdens de productie, biedt het ook 35% minder materiaalafval.

Tegen 2028 zal 3D-geprinte brillen naar verwachting $3,4 miljard waard zijn.

Een rokend pistool

Een groot nadeel van deze dreigende overname van moderne industrieën is een mogelijk verlies van banen.

Een proces met zo'n snelheid en efficiëntie, zonder de kans op menselijke fouten, zou ervoor kunnen zorgen dat veel mensen hun baan verliezen in een groot aantal industrieën die voor deze techniek kiezen.

Waar kansen en nieuwe banen ontstaan, kunnen oude kansen en ondernemingen sluiten.

Een techniek met zo'n enorm potentieel kan altijd worden misbruikt.

In juni 2022, Een 18-jarige verdachte in West-Australië is gearresteerd met een volledig functioneel, semiautomatisch, 3D-geprint pistool..

Dit soort vuurwapens, gemaakt vanuit zijn eigen huis, heeft geen vergunning en is niet gereguleerd.

Met het gemak waarmee dit werd geproduceerd, met een gewone desktop 3D-printer en gemakkelijk verkrijgbare materialen, is het geen verrassing dat dit een toenemende zorg is.

Zo verontrustend zelfs dat Europol de afgelopen maand een verklaring heeft uitgegeven waaruit blijkt hoe serieus ze de dreiging nemen.

3D-geprinte wapens, die vaak 'ghost guns' worden genoemd, zijn moeilijk te traceren omdat er geen serienummer op staat.

Riemen vast

Additive manufacturing heeft ongelooflijke oplossingen geboden die het leven, de producten en de banen in veel industrieën en gemeenschappen verbeteren.

Internationale samenwerking en betere wetgeving zullen echter nodig zijn om ervoor te zorgen dat 3D-printen een kracht ten goede blijft en geen hulpmiddel voor boosdoeners die op zoek zijn naar een goedkope, ongereguleerde en niet-traceerbare manier om smokkelwaar zoals zelfgemaakte vuurwapens te produceren.

Het geluid vanuit de industrie is luid.

3D printen groeit en het is aan ons, en aan degenen die ons besturen, om ervoor te zorgen dat deze fascinerende technologie op het juiste pad blijft.