Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 35 reacties

Onderzoekers van het Wyss Institute hebben een manier bedacht om metalen draadvormen in de 'lucht' te printen. Ze deden dit door metallische inkt in de lucht uit te harden met lasers. Het proces kan leiden tot het vervaardigen van complexe metalen structuren, bijvoorbeeld voor sensors.

De zogenaamde met 'laser ondersteunde direct-inkt-schrijfmethode' print microscopische metallische, vrijstaande 3d-structuren in één stap zonder een ondersteunende structuur. In dit geval gebruikte het onderzoeksteam een inkt samengesteld met zilveren nanodeeltjes. De inkt wordt door een printkop geleid en vervolgens aan elkaar gelast door middel van een laser.

Het uitharden van het metaal is een precies werkje, schrijft het Wyss Institute van de Amerikaanse universiteit van Harvard in een bericht. Als er te veel energie met de laser meekomt, hardt het metaal te vroeg uit en verstopt de printkop, terwijl bij een te lage hoeveelheid energie het metaal niet tijdig stolt.

De printkop kan alle kanten op bewegen langs de x-, y- en z-as. Het printbed draait vervolgens om vrije vormen te kunnen maken. Op die manier kunnen halve cirkels, spiralen en combinaties daarvan geprint worden van zilverdraad. De machine kan zelfs bedrading printen die dunner is dan een gemiddeld menselijk haar, ongeveer 0,05 millimeter. Het voorbeeld in het filmpje is daarentegen ongeveer 0,5mm dik.

Een van de grote voordelen van deze manier van printen is volgens de onderzoekers dat op maat gemaakte vormen voor specifieke toepassingen makkelijker en sneller gemaakt kunnen worden. Als voorbeeld geven de onderzoekers onderdelen voor draagbare elektronica, zoals sensors, antennes en biomedische apparaten. Het onderzoeksartikel staat in Proceedings of the National Academy of Sciences.

Bron: Harvard Wyss Institute

Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (35)

Leuk, maar zoals bij alle 3D printing technieken alleen toepasbaar bij zeer lage oplages en/of prototypes. Voor massaproductie zijn creatieve buig/trek/extrusie of andere technieken altijd voordeliger.

Daarnaast moet je, bij gebrek aan ondersteuning, ook van te voren actief rekening gaan houden met het zwaartepunt., zodat je 3D product niet omvalt tijdens printen. En last but not least, je kan niet meer onder eerder geprinte structuren door, waardoor je of redelijk beperkt bent in de mogelijkheden. Of je toch een soort slicing moet toepassen, en weer verder kunnen printen waar je eerder tijdelijk gestopt was (en hoe zit het met dat aanhechtingspunt, etc).
Vaak wordt 3D-printen gezien als een revolutionaire techniek, die bestaande substractieve bewerkingen als frezen/boren/draaien kan vervangen. Daar is echter geen ruimte voor, bestaande technieken zijn voorlopig veel nauwkeuriger en goedkoper. Zeker voor grote oplagen.

3D printen kan pas echt meerwaarde bieden als er anders naar gekeken wordt, als een nieuwe techniek die nieuwe mogelijkheden biedt. Een belangrijk voordeel is dat je met 3D-printen een zekere vormvrijheid hebt. Daardoor kun je topologieoptimalisatie doen op bestaande ontwerpen. Dit houdt in dat je je computer voorlegt welke vlakken essentieel zijn en wat de belastingen zijn. Vervolgens zal je computer een geoptimaliseerd ontwerp maken, met zo min mogelijk gewicht en volume.

Het gewicht en het volume wat je hiermee kan besparen kan soms aanzienlijk zijn. Zo bleek onlangs uit een studie dat door de gordels in een A380 vliegtuig te 3D-printen, er zo'n 2 miljoen euro kan worden bespaard over de hele levensduur. Dan gaat het alleen nog maar over de gordels. (afbeelding)

Uiteraard levert de vormvrijheid niet alleen gewicht- en materiaalbesparing op. Zo wordt in de motoren van de Airbus A320neo gebruik gemaakt van 3D-geprinte nozzles. Door een geoptimaliseerde vorm gebruiken de motoren 15% minder brandstof. Er zijn veel meer mogelijkheden te bedenken, zoals veel efficiŽntere warmtewisselaars, imlantaten en custom protheses.
Maar de besparingen hebben toch niks met 3D printen te maken? Een beter ontwerp presteert beter, maar of je die nou print of op "klassieke" wijze maakt (giet, freest, extrude, ...), dat doet er toch niet toe?
Terechte opmerking, maar een heleboel van die gewichtsbesparende technieken zijn gebaseerd op het weglaten van materiaal waar het gee bijdrage levert. Typisch is dat in het midden van een object, en dan krijg je dus holle structueren en gaten. Klassiek voorbeeld: de holle botten van vogels.

Maar fabricage-technieken als gieten lenen zich daar niet voor. Je moet dan de holtes in een nabwerkingsstap maken, voor zover dat mogelijk is.
Een mooi voorbeeld hiervan zijn de schoepen van een straalturbine. Voorheen waren dit massieve onderdelen die, ik vermoed, eerst ontstonden als gietstuk waarna een slijpproces plaatsvond om tot de exacte afmetingen, balans, en gewicht te komen.

Het gietproces wordt nu vervangen door een 3D print techniek. Ik zal het jou denk ik niet hoeven toe te lichten, maar de doorsnede van een turbineschoep heeft een aerodynamische vorm vergelijkbaar met dat van de doorsnede van een vliegtuigvleugel. De doorsnede kent dus een dik (voorrand) en een dun uiteinde (achterrand). In kern van het dikke uiteinde worden met 3D printing kanaaltjes tot stand gebracht die door de hele lengte van de schoep kunnen bestaan. De lengte/diameter verhouding is zodanig dat deze kanaaltjes met conventionele bewerkingstechnieken niet hadden kunnen worden gemaakt.

Omdat de uitwendige contour van de doorsnede het meest bijdraagt aan de stijfheid van de schoep kan het materiaal in de kern goed worden gemist. Resultaat is een schoep die niet minder stijf is maar wel lichter. Als we nagaan hoeveel schoepen zich in een vliegtuig turbine bevinden is dat een dankbare gewichtsbesparing.
Da's wel een beter voorbeeld dan gordelsluitingen (als je daarop geld wil sparen, laat ze dan gewoon weg, want 't is veel goedkoper om smartegeld uit te keren voor die paar uitzonderingen die daar mogelijk iets aan gehad konden hebben...)

Interessant om te weten dat printtechnieken ook in productie hun toepassing vinden. Maar dat is vast een heel ander principe dan wat deze machine of die Chinese plasticsmeltertjes gebruiken?
Klinkt clichť,
maar ieder voordeel heeft zijn nadeel.

3D Printen kan op veel verschillende fronten een toegevoegde waarde hebben,
alleen moet er wel rekening mee worden gehouden dat wanneer iets defect is praktisch de hele unit niet meer te gebruiken is,
terwijl wanneer je het op een conventionele manier hebt geproduceerd uit meerdere onderdelen je nog een kans hebt om het repareren/refurbishen.

En an-sich kan de claim worden gemaakt dat het relatief makkelijk is om opnieuw uit te printen is maar dan echter wel volgens specs van de originele fabrikant en daar ligt een groot risico naar de toekomst toe.

Het voorbeeld dat je aanhaalt is mooi en examplarisch omdat een fabrikant als Airbus of Boeing een exotische materiaal kan gebruiken dat sterker is maar waar je weer een aparte printer voor nodig hebt. Je kunt dan prima een tekening hebben van de gordels maar als maar een enkeling in Europa die kan printen dan zul je daar wel de hoofdprijs voor gaan betalen.


En zolang het een niche-sector is, is het nog te overzien,
maar zo gauw bijvoorbeeld autofabrikanten hetzelfde gaan doen dan wordt het weer twijfelachtig. Het is een publiek geheim is dat fabrikanten terdege rekening houden met planned obsolesence en als na x-aantal uur het product begeeft waarbij economisch vervanging nog minder interessanter wordt dan wordt het een tegenstrijdig verhaal.

Er is altijd gepromoot 3d printen een techniek is voor de burger/consument terwijl naar de toekomst toe het een techniek wordt voor de producent waar de gemiddelde burger veel te weinig verstand van heeft.
3D Printen kan op veel verschillende fronten een toegevoegde waarde hebben,
alleen moet er wel rekening mee worden gehouden dat wanneer iets defect is praktisch de hele unit niet meer te gebruiken is
Dit is inderdaad een punt. Deze structuren kunnen een uitkomst bieden in de medische techniek, om iets goed aanpasbaar te krijgen voor de organen waar het wordt toegepast. Een soort extreme vorm van on-site productie, waarbij de site het menselijk lichaam zelf is. Maar wat als een dergelijk component faalt, dat genest in/tussen organen is gefabriceerd? Of wanneer de productie/operatie mislukt? 3D printen is wat dat betreft ook onomkeerbaar. In deze zin is ze trouwens niet veel anders dan andere productietechnieken. Een dergelijk component te verwijderen en de hele reeks handeling opnieuw herhalen lijkt me dan waarschijnlijk. Waarbij dat weghalen nog voor wat hoofdbrekers kan zorgen. Toch zijn deze nadelen niet groot genoeg als de techniek een verschil tussen onbehandelbaar en behandelbaar kan betekenen, en het product een levensduur verlenging zou betekenen, ook als het gedoemd is een keer kapot te gaan.

[Reactie gewijzigd door teacup op 17 mei 2016 12:40]

Daarnaast zijn de eigenschappen van metaal afhankelijk van de bewerking ervan. Je kunt plakken metaal warm walsen en koud walsen. Bij koud walsen wordt de moleculaire structuur vervormt. Het metaal wordt daardoor minder elastisch, harder maar brosser. Krijg je bij 3D-printen van metalen niet een willekeurige metaalstructuur die lang niet altijd overeenkomt met de gewenste structuur?
Ik denk dat je hierbij meer moet gaan denken aan industriŽle oplossingen. Dit ga je voorlopig niet zien in gangbare kleinere 3d-printers die je thuis of kantoor kunt gebruiken bijvoorbeeld. In grote industriŽle omgevingen hebben vaak wel de mogelijkheid om dergelijk dure machines weg te zetten en goed te gebruiken. Voor kleinschalig gebruik zou ik eens kijken naar bijv Electroninks.
Dat Electroninks is erg leuk en makkelijk, maar dat beperkt zich tot de traditionele 2D omgeving, al dan niet gelaagd.

Natuurlijk zullen industriŽle omgevingen machines zoals deze metalen 3D printer maximaal benutten, dat is immers hun bestaansrecht, machinetijd verkopen.

Ik zie gewoonweg weinig echte toepassingen, behalve voor een nieuwe generatie edelsmeden of echt rare precisievormen in heel exotische apparatuur.
Leuk, maar zoals bij alle 3D printing technieken alleen toepasbaar bij zeer lage oplages en/of prototypes. Voor massaproductie zijn creatieve buig/trek/extrusie of andere technieken altijd voordeliger.
Als bedrijf wil je eerst een model zien, voelen, bespreken.
Om een nieuw product in de markt te zetten is er een lang traject nodig van design, marketing, constructie, productie.

Heel vaak (meestal) zit je met minder grote serieaantallen. Als je dan direct al moet beginnen voor je iets gezien hebt met matrijzen (spuitgieten, ponsen, buigen, extrusie) neem je enorme financiele risico's...
Elke matrijs is per onderdeel al gauw een §10.000-§20.000 kwestie.
Trouwens de meest producten starten met kleine seriegroottes, en pas bij succes ga je aan massaproductie denken.

Dus wil je graag eerst even wat modellen, en dan prototypes hebben om tegen aan te kijken en te testen of het wel is wat je dacht dat het moest zijn.
Ik denk dat 3D-printen hiervoor een uitkomst is, maar ik zie het als een specialistische techniek.
Je moet 3D-design Ťn programmering Ťn materiaalkennis Ťn meerdere processen beheersen. Bij elkaar nogal complex, het is niks voor een doorsnee thuishobbyist.

[Reactie gewijzigd door Bruin Poeper op 17 mei 2016 12:25]

Proefmodellen is een mogelijke toepassing, maar ook daarbij heb je haken en ogen. Zeer grote delen ga je niet 3D-printen want daar heb je een grote printer voor nodig en die kost veel centjes per uur gebruik. Dan ik modelleren in hout goedkoper. Soms levert 3d-printen ook gewoon niet het juiste oppervlak en kan je beter een siliconenmatrijs maken. Soms wil je testen of de klik-vingers het goed doen, dan is het plastic van de 3d-printer mogelijk weer niet voldoende sterk.

Een echt unieke eigenschap van 3d-printen is dat je gemakkelijk holtes kunt maken. Sterker nog: hoe meer holtes, hoe economischer je print-proces. Dat levert meteen gewichtsbesapring, en zeker in de aerospace-industrie verdien je de kosten dan snel terug. (Misschien later ook in de batterijen-industrie?) Zoals DropjesLover aangeeft zal het proces daar echt iets toevoegen en geen hype zijn.

In de medische industrie zal het ook wel een plaats krijgen, met het printen van weefsels.

Verder nog wat spielerei in de design wereld waar sterkte niet belangrijk is.

Voor de rest gaat het wel meevallen denk ik. Als je weet dat het proces al 25 jaar bestaat (Dit bedrijf verdient er zijn brood mee) dan is er eigenlijk weinig nieuws onder de zon.
Leuk, maar zoals bij alle 3D printing technieken alleen toepasbaar bij zeer lage oplages en/of prototypes.
Dat is dan ook de kracht van 3D printing. Voor grotere oplages hebben we al oplossingen.
Ik vermoed dat wij in een niet al te verre toekomst alles printen en niets meer persen. Ik zie een (verre) toekomst voor mij waar in de ruimte wellicht ruimteschepen gewoon worden geprint en geassembleerd via een verre variant van deze techniek.

Vooralsnog is het vooral leuk en progressief om te zien hoeveel 3D printen begint te groeien. Ik kan mij voorstellen dat in de zeer nabije toekomst het 'print-as-a-service gaat worden op grote schaal. Dit is er nu al maar het zal alleen nog maar toenemen.
Bij het verwerken van metalen komt wel wat meer kijken dan het gewoon in de juiste vorm krijgen. Veel van de fysische eigenschappen komen pas echt tot hun recht door de nabehandelingen die gegeven worden aan het werkstuk/geleider/onderdeel om de gewenste kristalstructuren te bekomen. Nabehandelingen variŽren van uitgloeien, koudvervorming enz... die zijn meestal niet compatiebel met de rest van een 3d geprint werkstuk (bv plastic). De meeste resultaten die gepubliceerd worden, zijn ook steeds met gemakkelijke metalen met een lager smeltpunt en die minder snel oxideren. De "holy grail" zijn de industriŽle metalen (ijzer, koper, aluminium) maar die zijn een pak lastiger te printen. Ook zijn de meeste metalen in het dagelijkse leven gelegeerd en 3d printen van legeringen is aartsmoeilijk omdat je zeker moet zijn dat alle componenten homogeen in de massa verspreid zijn tijdens het printen en na het afkoelen.
Ik zeg niet dat we er niet zullen toe komen, alleen maar dat dit nog maar de eerste stapjes zijn in een hťťťťl lang traject. Ik hoop met je mee dat het "niet al te ver" is ;)
Hier een stukje over een machine die hier bij ons bedrijf geplaatst gaat worden. Een van de eerste seriematig geproduceerde metaalprinters.

http://www.3ders.org/arti...-within-three-months.html

Deze kan tot temperaturen van 1200 Celsius halen. Er zijn al tests gedaan voor aluminium onderdelen en deze zijn steviger en toch lichter dan de gegoten/gedraaide varianten.
Netjes en jaloers ;) ... gaat deze gebruikt worden om te prototypen of om echt volume te draaien?
Prototypes en ze willen ook matrijzen maken voor dieptrek, zodat we niet meer alle matrijzen hoeven te bewaren.

Er zal ook ruimte komen voor andere bedrijven hier in de regio/nederland om te komen testen zover ik begrepen heb is het zwaar gesubsidieerd.
Je ziet al hoe lang het in het filmpje duurt om 1 zo'n conische veer te maken. Een industriŽle machine met mal + draadtoevoer maakt er in de zelfde tijd 100. Zelfs met een geavanceerde 3D printer en nieuwe materiaaltechnieken zit je nog steeds vast aan simpele universele wetten zoals benodigde stollingstijd, krimp (bij afkoelen) en dat hechting tussen een warm en al koud deel altijd matig is.

Wat wel natuurlijk een voordeel is, is dat je alleen ruw materiaal aan hoeft te voeren en dus geen speciale mal voor elk component nodig hebt. Zeker in een omgeving zoals de ruimte is dat een groot voordeel.
ja je vergeet echter dat je die mal nog wel ff moet maken en je hebt dus die industriele machine nodig. en stel dat je er 20 nodig hebt.... ben je eerst al wat uurtjes zoet met die mal dan heeft deze printer er al 20 klaar

Maar goed dit soort technieken zijn dus fantastisch! echt super om te zien hoe deze technieken steeds beter worden. En ja dit gaat niet onze bestaande technieken overbodigmaken, daar zijn ze ook nooit voor bedoeld (snap ook niet waarom zoveel mensen dat altijd denken). Maar voor experimentele machines, sensoren, processonderzoek of wat dan ook kan deze techniek erg handig zijn....!

[Reactie gewijzigd door WeeDzi op 17 mei 2016 12:52]

Voor echte massaproductie zullen de traditionele productietechnieken nog hele lange tijd veel goedkoper blijven. Je hebt heel veel printers nodig om dezelfde volumes te kunnen produceren.
Geen idee waarom Tweakers de StreamOne-versie plaatst, ik kan hem in elk geval niet afspelen. Terwijl in het originele artikel de YouTube-versie van het filmpje wordt gebruikt. :?

[Reactie gewijzigd door torp op 17 mei 2016 11:48]

Zelfde probleem hier, filmpje hier op tweakers speelt niet af op IE11, uit origineel artikel without a problem..
Is dit niet een ongelooflijk bizarre prestatie met mooie mogelijke gevolgen?
Ja als je het zo leest klinkt het eigenlijk wel makkelijk en logisch, en vraag je je af waarom dit niet eerder kon.
Maar nu we dit kunnen... Ruimtevaart heeft hier ook wel veel aan denk ik zo.
Ik moest het kopje meerdere malen lezen :-D

Mooie ontwikkeling inderdaad!
Ik zou de titel dan ook liever zo schrijven: "3d-onderzoekers 3d-printen 3d-metalen 3d-sctructuren 3d-in 3d-de 3d-lucht."
geniaal dit ziet er ook erg vloeiend uit en dan nog eens minder dan de dikke van een menselijke haar!

mooie vooruitgang dit!
mooie techniek zeker in combinatie met de oculus rift tekenpakket
Helemaal op het einde van het filmpje zie je een close-up van het afgewerkt product, hier zie je echter nog veel oneffenheden dus het ziet er nog niet naar uit dat dit 'klaar' is. Er zal, volgens mij, nog veel afwerking nodig zijn om ervoor te zorgen dat de dikte en stevigheid overal hetzelfde is.
Anders kan ik mij ook wel veel mogelijkheden bedenken om dit te gebruiken, als het sterk genoeg is.
Aan een methode om zonder tussenstappen een vrijstaande en geleidende structuur in 3D produceren wordt al jaren gewerkt. Een geleiding van 30% tov bulk zilver binnen een aantal ms is goed, maar niet bijzonder meer. Wel bijzonder is de combinatie met het maken van vrije structureren.
Een grote stap dus in de printwereld. En wederom een door Jennifer Lewis. Jennifer Lewis timmert al een een jaar of 10 goed aan de weg met het printen van geleidende structureren en is veelal bezig met het 3D printen. Het verbaast me dan ook niet dat ze het nu dan ook voor elkaar gekregen heeft. :)

Zoals anderen hier al terecht zeggen: het printen is geen directe concurrentie voor conventionele manieren van productie. Nog niet denk ik eerder. Printen wordt eerst aangetoond dmv single nozzle, maar het is geen probleem om meerdere nozzles naast elkaar te gebruiken zelfs arrays van printheads. Dit artikel is dan ook proof-of-concept.
MX3D van Joris Laarman Lab is hier ook al een tijdje mee bezig. Zijn 3D-geprinte stalen brug heeft inmiddels veel aandacht gekregen, zelfs in het Groninger Museum: http://mx3d.com/

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True