E-Learning

Ga aan de slag. Succes !


3D printen

 

3D printing en Do it Yourself technologie 




Een parel is twee maal zo sterk als porselein. Hoe kan een oester dat maken. Nou die filtert stoffen uit het water en bouwt de parel laagje voor laagje op.

Sinds kort doen wij dat ook steeds meer maar dan met 3D printen. Producten worden laagje voor laagje opgebouwd. Je kan er super klein mee printen of heel groot. De eerste huizen zijn al gemaakt met 3D printen of hele kunstwerken. Ook is het al mogelijk de carrosserie van auto’s te printen.


zonzandglasZelfs kan men nu op allerhande materialen bioplastics printen die elektriciteit opwekken uit zonlicht (links midden). Of een 3D printer die zon en zand gebruikt en er glas van maakt in evrschillende vormen. Zie hier een filmpje.

Er bestaan al food printers die voedsel kunnen printen in allerhande mooie vormen met b.v. de juiste samenstelling voor sporters (veel suikers), oudere mensen (veel kalk en vitaminen) of zwangere vrouwen.

Het materiaal van drinkbekertje uit
bioplastics zou kunnen worden omgezet in printmateriaal voor de 3D printer en omgekeerd.

Het mooie is dat de software voor het printen open source is en iedereen meehelpt zaken te verbeteren of te vernieuwen.

De duurzaamheid zit momenteel vooral in het feit dat er geen restmateriaal is en wegvallen van transport. Vergelijk het kopen van een bank, met het downloaden van het ontwerp van een bank die je thuis uitprint. Zo kan transport overbodig worden. Geprinte producten zijn robuuster en steviger. Ook zijn ze op maat gemaakt en makkelijker te repareren. Wanneer met biologisch afbreekbaar materiaal wordt geprint, is dit zeker winst voor het milieu. Het grootste pluspunt is de grote vermindering tot zelfs afwezigheid van afvalmateriaal.

Do it Yourself technologie en the Maker Movement

Onder de verzamelnaam Do It Yourself (DIY)-technologie hebben we de laatste jaren 3D-printers een opmars zien maken. Onder deze noemer is ook betaalbare open hardware verkrijgbaar, zoals Arduino en Raspberry Pi. DIY-technologie biedt de bouwblokken om ‘knutselen’ met voorheen onbegrijpelijke technologie laagdrempelig mogelijk te maken en daarmee ontdekkend te leren hoe die technologie in essentie werkt. Je kunt een object ontwerpen en daarna direct een tastbaar 3D-model printen om in te zien waar je verbeteringen kunt aanbrengen.

En je kijkt voortaan anders naar technologie als je in een uurtje knutselen met een Arduino-kit zelf met een paar draadjes, een printplaatje, wat sensorenen led-lampjes een apparaatje hebt gebouwd dat kan waarschuwen dat het te koud wordt in de klas, dat er teveel lawaai is of dat de luchtkwaliteit te slecht is.

Bedrijven als Shapeways bieden naast deze mogelijkheid ook de optie om zelf ontworpen objecten te koop aan te bieden en op andermans verzoek te produceren en af te leveren; jouw aandeel voor het ontwerp wordt op je rekening gestort.

Een groot verschil tussen het oude en het nieuwe knutselen is dat de ‘legoblokjes’ van tegenwoordig kleine computers zijn. Deze verzamelen gegevens met behulp van allerlei sensoren en kunnen vervolgens signalen geven met trilmotortjes, geluid en lampjes – lokaal of op afstand naar wie of wat dan ook, waarbij ze gebruikmaken van de internetverbinding van je mobiele telefoon (die altijd in jouw buurt is). eigen kracht.

De Maker Movement Buiten het onderwijs is al een grote beweging op gang gekomen, de zogenaamde ‘Maker Movement’ bindt mensen die plezier

hebben in het samen dingen maken. Dat is iets van alle tijden, maar de opkomst van eerder beschreven bouwblokjes en de verbondenheid die internet biedt, hebben een nieuwe impuls en dimensie gegeven aan deze beweging. De Maker Movement is een subcultuur die drijft op waarden als openheid en delen. De onderliggende DIYtechnologie is ‘open source’, dat wil zeggen dat technische specificaties en ontwerpen vrij verspreidbaar en bruikbaar zijn. Wie iets maakt, deelt het ontwerp met de rest van de wereld. Wie hierdoor op ideeën komt, kan en mag het ontwerp nabouwen, erop voortbouwen, het aanpassen of verbeteren, zonder toestemming te hoeven vragen.

Door dingen zelf aan te passen, leren mensen op een dieper niveau dingen te begrijpen en met een creatieve blik naar de mogelijkheden van technologie te kijken. Internet speelt dus een belangrijke rol bij DIY-technologie: Op websites als www.Instructables.com

 
Je kan 3D tekenen met het gratis programmatje www.tinkercad.com

Allerehande kant en klaar zaken staan op www.tingiverse.com

Er bestaan verschillende 3D printers als

Stereolithografie (SLA/STL)
Digital Light Processing (DLP)
Laser Sintering/ laser melting (SLS/SLM)
Fused deposition modelling (FDM)
Selective Deposition lamination (SDL)
CLIP printing continious liquid integral printing.

3dprinttechnieken
Trends 3D printen



3D

Wij gebruiken 350 polymeren, de natuur maar vijf. De structuur bepaalt of het geheel dient voor stevigheid, glad moet zijn of een bepaalde kleur moet hebben. Een pauw krijgt kleur door dunne laag interferentie.

Indien we dat ook gaan toepassen in het 3D printen kunnen we kleuren, stevigheid, gladheid regelen vanuit de 3D printer.

Dat rangschikken kan weer langs
miniscule mallen. In de natuur zijn dat de ribosomen. Daarom is men bezig met Ribosoom Inspired Surface Chemistry

3D printers kunnen zaken laagje voor laagje opbouwen (additive manufacturing) maar kunnen ook laagje voor laagje
wegfreezen (subtractive manufacturing). In de natuur gebeurt dat ook bijvoorbeeld tijdens de botvorming. Eerst wordt een de grove structuur gevormd waarna alles druk op staat wordt verstevigd en waar niet kan wegvallen (om de structuur niet te zwaar te maken).  

Zo heeft men ook al een stevige structuur voor een auto geconstrueerd (zie middenin).

De
snavel van een toekan is heel licht en toch heel sterk.
Wat als we kunnen nabootsen voor allerhande lichte en oersterke constructies.
Via 3D printing produceer je vrijwel geen afval.

Men print met acrylonitril butadieen styreen (ABS) polymelkzuur (PLA), high density polyethyleen HDPE) polycarbonaat (PC) of PC/ABS en polyfenylsulfon (PPSU). Ook kan men metaalpoeder gebruiken. Een laser of electronen straal smelt het poeder dat snel hard wordt.

Met additional manufacturing kan je producten on demand printen. Je hebt geen kostbare mallen meer nodig. Je hebt minder afval en het proces is schoner. De F18 fighters van Boeing worden in één keer geprint. Zonder fouten en makkelijker te onderhouden omdat ze niet meer uit elkaar gehaald hoeven te worden op elk service punt. Je kan er prototypen mee maken waarbij je ook nog eens goedkopere materialen kan gebruiken. Product ontwikkeling i gereduceerd van 6 maanden naar 2 weken.

In de medische sector kan men nu hoorapparaten maken die precies in ieders or passen. Ook kan men nu persoonlijke protheses fabriceren.

FreshFiber print persoonlijke Iphone covers. Ze begonnen met niets en zijn in 18 maanden 36 miljoen waard geworden zonder machines. Ze verkopen gewoon de data.

Men kan nu beter natuurlijke vormen printen b.v. zoals Gaudi voor ogen had. Ze kunnen lichter, sterker en meer gestroomlijnd worden. We zijn nu niet meer afhankelijk van het feit dat we in rechte lijnen moeten freezen.

Dadelijk print je thuis of in een printshop onderdelen, persoonlijke ontwerpen etc. Heb je een nieuwe cover nodig voor je laptop dan ontwerp je hem en print je hem even (of laat dat doen).
Je kan nu makkelijker repareren, herfabriceren of opnieu verkopen. Stel je voor dat de monteur voor de wasmachine ter plekke het kapotte onderdeel print.

Nu worden zaken vaak in lage lonen landen gefabriceerd maar dadelijk kan e.e.a. lokaal worden geproduceerd (geprint), dicht bij de markt, transportkosten besparend. Men kan dan ook meer uitgaan vaan de wensen van de klant. Complexe vormen kunnen dan even goedkoop gemaakt worden als eenvoudige. Het gewicht kan beperkt worden en men kan makkerlijker gaan doen aan biomimicri. De printer kan vele vormen aan (hetgeen bij machines vaak niet het geval is). Bijna geen afval. Men kan nu producten maken die weer opnieuw geprint kunnen worden.

Door dadelijk te gaan printen met verschillende lagen met verschillende materialen kunnen we ijzer sterke verbindingen maken. We kunnen nu echt de natuur gaan nabootsen.
Een droom voor velen.

Op de afdeling biofabricage van UMC Utrecht printte men met levende cellen in een biogel waar voedingsstoffen en zuurstof in zit. De cellen zijn buiten het lichaam opgekweekt. Als men kraakbeen toepast geeft men het nieuw in te brengenweefsel meteen stevigheid door er kunstof draadjes tussen te printen. Die zijn afbreekbaar en verdwijnen als de kraakbeencellen het werk kunnen overnemen. Als je organen wilt gaan printen moet je ook bloedvaten, lymfevaten etc. printen. Dat is complex (nog). Organovo print stukjes lever (b.v voor het testen van medicijnen). Dat simuleert een lever beter dan gekweekte levercellen. 

     

3D-2

 

 



Huizen printen

Chinees bedrijf 3d-print tien huizen per dag. Huizen worden geprint met (gerecycled) beton en kosten nog geen 5000 dollar per stuk.

Je kunt alles maken met een 3d-printer, dus ook huizen. In Shanghai gaan ze hard, daar print het bedrijf WinSun Decoration Design Engineering Co liefst tien complete huizen per 24 uur. Hiervoor wordt beton gemaakt dat voor een deel uit gerecycled bouwmateriaal en industrieel afval bestaat. Een huis kost zo'n 4800 dollar (3470 euro).

WinSun print losse onderdelen met een printer van zo’n 32 x 10 x 6 meter groot. Daarna wordt het huis op de aangewezen locatie in elkaar gezet. Op deze manier en door gebruik te maken van goedkoop materiaal, kunnen snel en goedkoop huizen worden gebouwd. "Dit type 3d printen is beter voor het milieu en kostenvriendelijk", zegt CEO Ma Yihe. Het bedrijf hoopt hun techniek nog verder aan te scherpen zodat ook de arme bevolkingslaag van China zo’n huis kan kopen.

De andere kant van de samenleving wordt overigens niet vergeten. Volgens de CEO is WinSun benaderd om een complete villa te bouwen met deze 3d-printtechniek. In de toekomst hoopt het bedrijf honderd recycle-fabrieken te bouwen om afval om te zetten in 'inkt' voor 3d printers.

3Dhuis13dhuis2

 In 2017 opende men in Gemert de eerste 3D (beton)geprinte fietsbrug.

3D brug1
3D brug2

Hier een artikel over

1. The shape of things to come?
2. What is 3D printing?
3. Additive Manufacturing and economics
4. Design considerations
5. Localised 3D printing
6. What does this all mean for a circular economy?
7. Biological feedstock

MaKey MaKey

De MaKey MaKey is een voorbeeld van DIY-technologie op hetsnijvlak van techniek en creativiteit. Van allerlei objecten die stroom kunnen geleiden, kan een interface worden gemaakt, zodat je bijvoorbeeld van een tros bananen een piano kunt maken. www.makeymakey.com

Research in Making

Onderzoeker Paulo Blikstein geeft in deze presentatie een overzicht van onderzoek dat is gedaan naar de opbrengsten van aker-onderwijs.

www.kn.nu/stanfordblikstein

Presentatie Gary Stager

In deze talk geeft Gary Stager – een vooraanstaande voorvechter van DIY-technologie en Maker-activiteiten in het onderwijs – zijn visie op de relevantie van deze ontwikkeling voor het onderwijs. Hij ziet de Maker Movement als de belangrijkste kans voor het onderwijs en als de belangrijkste stap die het onderwijs zou moeten zetten.

www.kn.nu/stanfordstager

FabLabs in Nederland met een onderwijsprogramma

In deze publicatie van Vedotech staat een overzicht van alle FabLabs die specifiek voor het onderwijs workshops of andere activiteiten kunnen verzorgen.

www.kn.nu/rotslab

Design Thinking for Educators

Gratis materiaal over hoe design thinking gebruikt kan wordenin het onderwijs en de waarde daarvan.

www.designthinkingforeducators.com

Blog met allerlei voorbeelden, bronnen en andere materialen voor DIY-technologie in het onderwijs.
www.kn.nu/makerresources

Chris Anderson – Makers: The New Industrial Revolution

In deze talk geeft Chris Anderson, voormalig hoofdredacteur van Wired en nu CEO van een door hem begonnen DIY Dronebedrijf, zijn visie op DIY-technologie en de Maker Movement.

www.kn.nu/andersonmakers

Voorbeelden uit de praktijk

FABklas

Christelijk College De Populier in Den Haag is op 29 november 2013 van start gegaan met FABklas, met als doel een ruimte te creëren waar de leerlingen zelf, naar eigen idee, dingen kunnen maken. Dit biedt ruimte om 21e -eeuwse vaardigheden te ontwikkelen. Bovendien leren leerlingen weer zoals ze dat als jonge kinderen deden: de nieuwsgierigheid van de leerling fungeert als motor.

www.fabklas.nl

ArduSat

ArduSat is een satelliet op basis van open hardware waarop zelf geprogrammeerde experimenten uitgevoerd kunnen worden. Leerlingen van drie scholen in Nederland ontwikkelen zelf experimenten voor deze satelliet, die daadwerkelijk in de ruimte worden uitgevoerd. www.kn.nu/ardusatproject

FabLab-truck

De FabLab-truck is een mobiel FabLab voor scholen en evenementen.

www.fablabtruck.nl

Organismen printen ??

De code van het DNA werkt met A-T-C en G. Wij mensen worden gecodeerd door zo'n 3 miljard van die letters. Dat is te digitaliseren in 00 - 01 - 10 - 11. Die digitale code kan de ruimte in gestuurd worden. Als een ontvanger die dan opvangt en doorgeeft aan een machine, kan die starten met het aan elkaar plakken van de letters in de goede volgorde tot DNA moleculen. Die kunnen dan in cellen gestopt worden waarna die eiwitten gaan maken. Die eiwitten kunnen b.v dienst doen als vaccins of zo.
Wie weet kunnen we dadelijk zo eigenschappen doorzenden zodat zo'n cel tot leven komt e.d. Zie https://www.scientias.nl/printer-levende-wezens-uitrollen-begin-is-er/ 

Gips printen

Maak eerst een 3D scan van het gebroken lichaamsdeel. Meer daarna met een infraroodscan de warmtegevoeligheid van de huid. Die is voor iedereen verschillend en print dan het gipsverband uit bioafbreekbaar plastic dat door de netstructuur licht en waterbestendig is.

gips

3D geprinte structuren die zichzelf ontvouwen.  

TU Delft hebben met behulp van origami en 3D-printing platte structuren gemaakt die zichzelf tot driedimensionale constructies kunnen vouwen (bijvoorbeeld een tulp). De constructies kunnen zichzelf volgens een vooraf geplande volgorde opbouwen, zodat sommige delen eerder samentrekken dan andere. Normaal gesproken werden hiervoor dure printers en speciale materialen gebruikt. Maar de onderzoekers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld waarvoor alleen een normale 3D-printer nodig is, en printmateriaal dat overal verkrijgbaar is. Dit onderzoek kan nuttig zijn voor geprinte elektronica.

Men ziet ook een toekomst voor zich waarin je bij IKEA een 2D-plaat kunt kopen. Thuis pak je deze uit en pas je een bepaalde prikkel toe, waarna de plaat vanzelf een gebruiksklaar meubelstuk wordt. Zadpoor: ‘Shapeshifting kan veel bestaande 2D-werelden omvormen tot 3D-werelden. Er hebben zich al partijen bij ons gemeld die interesse hebben om ermee te werken.’