3D-printers hebben het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in ons leven, door zich uit te breiden van het printen van eenvoudige objecten tot een breed scala aan materialen en industrieën. Maar ze brengen ook een aantal uitdagingen met zich mee, waaronder piraterij, inbreuk op het auteursrecht en de productie van vuurwapens, die moeten worden aangepakt.
Wat is een 3D-printer?
Een 3D-printer is precies hoe het klinkt: een machine die driedimensionale objecten maakt van 3D-tekeningen. Aanvankelijk werd het gebruikt om eenvoudige sculpturen te printen met thermoplasten als materiaal, maar met het voordeel dat iedereen met een kernbestand zoals een ontwerptekening gemakkelijk een object kan maken, is het geleidelijk uitgebreid naar verschillende materialen zoals papier, beton en metaal, en is gebruikt in verschillende industrieën, zoals architectuur en design. 3D-printers hebben een verrassend vroege geschiedenis, te beginnen met Charles Hill, mede-oprichter van 3D Systems in 1983, die in 1986 de SLA-machine (stereolithography additive manufacturing) 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 mogelijkheden voor winstgevendheid en toepassingen, kijkend naar de toekomst, eindeloos, en veel bedrijven investeren en doen onderzoek.
Hoe 3D-printers werken
3D-printers worden op een aantal manieren gebruikt, maar waar we het meest bekend mee zijn is additieve productie, die niet veel is veranderd sinds de ontwikkeling ervan in de jaren tachtig en waarbij objecten worden gemaakt door grondstoffen in vloeibare of fijne poedervorm te spuiten. via een mondstuk. De 1980D-printer snijdt het object in lagen, spreidt ze horizontaal uit en plaatst er vervolgens verticaal nieuwe lagen bovenop om het object compleet te maken. Een computer analyseert het object microscopisch en creëert gegevens in de vorm van een dunne film, die de printer op een spuitmondje spuit. Wanneer een laag klaar is, beweegt het mondstuk omhoog om de volgende laag met gegevens te ontvangen en te spuiten, en het proces wordt herhaald om het object van onder naar boven op te bouwen. Hoe dunner de lagen bij deze methode, hoe nauwkeuriger ze kunnen zijn. Door het geavanceerde gebruik van dit materiaal is het ook mogelijk om in kleur af te drukken, en als je een regenboog aan kleuren wilt creëren, kun je ze in opeenvolgend veranderende kleuren stapelen. Deze additieve beeldhouwmethode heeft het voordeel dat je objecten met complexe vormen kunt maken, maar dat het tijdrovend is om grote dwarsdoorsneden 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 afgerond mes. Deze methode creëert de gewenste structuur, net zoals een kunstenaar beeldhouwt, en heeft het voordeel dat het beter gebogen delen of gladde oppervlakken kan creëren dan additieve productie. Het heeft echter beperkingen, zoals de zeer verspilling van materiaal voor dunne of fijne voorwerpen en het moeilijk maken van interne structuren zoals holtes. Het kan slechts in één kleur afdrukken, wat het gebruik ervan in bepaalde toepassingen beperkt.
Voordelen van 3D-printen
In 2012 noemde het World Economic Forum (WEF) 3D-printers als een van de top 10-technologieën van de toekomst, en futurist Jeremy Rifkin voorspelde dat 3D-printers de kern zullen vormen van de derde industriële revolutie. 3D-printers zijn zo populair vanwege hun hoge productiviteit bij het maken van prototypes. Ze zijn economisch waardevol omdat ze met goedkope materialen zoveel producten kunnen produceren als nodig is. Daarom is het meest effectieve gebruik ervan op gebieden waar snelle prototyping vereist is. Door een exacte replica te maken van wat u vóór de massaproductie voor ogen had, kunt u problemen opsporen en snel oplossen. Je kunt ook mechanische onderdelen testen om er zeker van te zijn dat ze werken zoals de theorie zegt, of vliegtuigen of schepen modelleren om er zeker van te zijn dat ze goed presteren. Voor technische industrieën die 3D-programma's gebruiken om in drie dimensies te ontwerpen, is het geweldig om meteen prototypes te kunnen printen. Het is ook handig als u kleine hoeveelheden van een product nodig heeft. Terwijl traditionele productielijnen minimale hoeveelheden vereisen, kunnen 3D-printers alleen produceren wat u nodig heeft, 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 van het maken van wapens, zoals illegale vuurwapens. Als de 3D-printertechnologie in de toekomst verbetert en vuurwapens kan maken, kan iedereen de plannen van internet downloaden en een illegaal vuurwapen maken. In de VS bestaan er wel 3D-geprinte wapens, maar duurzaamheidsproblemen maken ze minder praktisch. Momenteel kunnen wapens van plastic ontploffen wanneer ze worden afgevuurd en zijn ze economisch niet efficiënt, waardoor het onbetaalbaar wordt om ze op de juiste manier met een 3D-printer te maken. Bovendien kan buskruit, een belangrijk onderdeel van een wapen, niet met een 3D-printer worden gemaakt, en is het maken van buskruit een moeizaam proces waarvoor een nationale organisatie of laboratorium nodig is. Naarmate de 3D-printertechnologie verbetert, zullen deze beperkingen waarschijnlijk worden overwonnen. In een land als Zuid-Korea, waar wapenbezit illegaal is, kan de mogelijkheid om vuurwapens te maken met 3D-printers een ernstig veiligheidsprobleem vormen. Een 3D-geprint vuurwapen zou onvindbaar en wegwerpbaar zijn, waardoor het zeer waardevol zou zijn als illegaal wapen. Dit zou de kans op criminaliteit kunnen vergroten, en landen zouden waakzaam moeten zijn en systemen moeten opzetten.
Conclusie
3D-printers hebben talloze toepassingen en hebben het potentieel om industriële revolutionaire veranderingen teweeg te brengen wanneer ze op grotere schaal beschikbaar komen. De technologische vooruitgang van 3D-printers zal ons leven volledig veranderen en een hulpmiddel worden voor een beter leven. Uiteraard zal dit ook een verscheidenheid aan problemen met zich meebrengen, waaronder werkgelegenheidsproblemen, toegenomen polarisatie en meer. Om de volledige voordelen van 3D-printers te kunnen benutten, moeten we daarom de problemen en beperkingen ervan op nationaal en individueel niveau onderkennen en maatregelen nemen om deze tegen te gaan. De toekomst in de komende 10 of 20 jaar kan compleet anders zijn dan het heden.
