Met een uitgeprinte schaar knipte de burgemeester van New York, Michael Bloomberg, op 18 oktober vorig jaar een lint door ter opening van de Factory of the Future. Hij was er trots op dat het Nederlandse bedrijf Shapeways in Manhattan zijn hoofdkantoor openende en zei ervan overtuigd te zijn een revolutionaire nieuwe industrie te hebben binnengehaald.

Bart Veldhuizen, directeur van Shapeways, vertelt dat het bedrijf in 2008 als spin-off van Philips startte met het ”nieuwe maken”, zoals hij dat noemt. „Wij bieden alleen via internet een ruim assortiment aan geprinte producten, zoals glimmende gadgets, juwelen en ringen, nylon jurken en keramische beelden.”

Uitdagend houdt hij een kunstzinnig opengewerkte kunststof schedel in de hand. „Wij hebben deze vorm geprint, maar het ontwerp komt van een van onze klanten die het thuis ontwierp. Het beeldbestand stuurde hij ons digitaal toe.”

Van zo’n ontwerp plaatst Shapeways vervolgens een afbeelding en omschrijving op zijn website, die fungeert als marktplaats. De digitale creatie kan daar worden besteld. Iedereen kan een ontwerp aanleveren en het via Shapeways verkopen. Veldhuizen noemt dat „democratisering van de productie.” Trots zegt hij: „Inmiddels hebben we al een community van meer dan 300.000 creatieve mensen. En de productie verdubbelt iedere zes maanden.”

Veldhuizen benadrukt dat het bedrijf goed is in massaproductie. Daar moet vooral een land als China het van hebben. „Mensen willen echter invloed hebben op het product. Er ontstaat steeds meer vraag naar maatwerk. Juist de 3D-printtechnologie biedt die gewenste personalisatie. We noemen het ”freedom of design”, vrijheid van ontwerp.”

Met een 3D-printer kan bijna iedere denkbare vorm worden geproduceerd. Ook een object met beweegbare en complexe onderdelen. Steeds meer verschillende materiaal worden toegepast. Niet alleen plastics, ook het printen met harsen, metalen (in poedervorm) en organische materialen –een biefstuk uit de printer– is of wordt mogelijk.

Shapeways heeft de ambitie om wereldwijd marktleider te worden. De Leuvense onderneming Materialise, die al veel langer expertise heeft opgebouwd op het gebied van 3D-printen, is echter een geduchte concurrent. Hoewel Materialise ook consumentenproducten, zoals waxinelichthouders, fruitschalen en sieraden, vermarkt via zijn MGX-webshop ligt het zwaartepunt van zijn activiteiten meer op het terrein van professionele productontwikkeling, vooral ten behoeve van biomedisch onderzoek.

Dr. Bart van der Schueren, directeur van Materialise: „We produceren nauwkeurig passende botimplantaten en protheses. Ook hebben we al 10 miljoen mensen kunnen voorzien van een 3D-geprint hoorapparaat.” Van der Schueren is er eveneens van overtuigd dat dit ”nieuwe maken” de impact zal hebben van een industriële revolutie.

Doe-het-zelf

De gebruiker kan inmiddels ook zelf aan de slag met 3D-printing, en wel in een Fablab. In 2005 richtte Neil Gershenfeld, verbonden aan de technische universiteit in Boston, het Massachusetts Institute of Technology (MIT), het eerste Fablab op. De Amerikaan wilde namelijk dat zijn studenten prototypes konden bouwen met 3D-printers en andere hightechapparatuur.

Het Fablabconcept werd snel populair in Amerika. Spoedig ontstond er een netwerk van Fablabs die onderling kennis uitwisselden. Ook werden de labs toegankelijk voor anderen, zoals kunstenaars en ondernemers.

In Nederland opende het eerste Fablab in 2010 zijn deuren. Onder het motto ”Iedereen zijn eigen fabriekje” kent Nederland inmiddels twintig van die hightechwerkplaatsen. Toegang is veelal gratis, alleen voor de materialen moet worden betaald. Als tegenprestatie wordt van de gebruiker verwacht dat hij de opgedane kennis deelt binnen de Fablab Community.

Zo wordt de 3D-printtechniek steeds bereikbaarder. Miljoenen enthousiastelingen zijn wereldwijd actief en delen hun ervaringen via internet. In de toekomst is het wellicht mogelijk om thuis met een betaalbare 3D-printer of –in de nabije toekomst– via de 3D-printservice van een warenhuis creatieve ideeën vorm te geven.

De Britse supermarktketen Tesco neemt het voortouw en onderzoekt op dit moment welke rol 3D-printers in de toekomst kunnen spelen in de winkels. „We drukken immers ook al posters en foto’s af.”

Logistiek

De verwachting is dat het een ware revolutie voor de logistiek zal betekenen als consumenten massaal aan het 3D-printen slaan. Lagelonenlanden die vooral eenvoudige massaproducten maken, zullen het moeilijk krijgen. De consument kan deze dan immers zelf produceren.

Wilma Koolen, businessmanager bij TNO, ziet aan de andere kant grote voordelen: „Op de momenten dat je echt iets nodig hebt, maak je het ter plekke. Dat is milieuvriendelijk en snel omdat er geen transport bij komt kijken. Ook zit je geld niet vast in de noodzakelijke dure voorraden.” Koolen schat dat met deze aanpak de onderdelenvoorraad van bedrijven op termijn tot 10 procent kan worden gereduceerd. Dat scheelt een hoop magazijnruimte.

Experimenterende architecten

Niet alleen kleine structuren kunnen worden geprint, in beperkte mate is het ook mogelijk grote kunstvoorwerpen of zelfs huizen uit fors uitgevallen 3D-printers te toveren. Het is de grote ambitie van de Italiaan Enrico Dini, die het allereerste 3D-geprinte huis ter wereld wil maken. Met zijn bedrijf D-Shape produceert hij al sierlijke kunstvoorwerpen voor tuinen en kunstmatige koraalriffen. Daarvoor gebruikt hij natuurlijke materialen –zand en een bindmiddel– waarop bijvoorbeeld koraal zich kan hechten en aangroeien.

Ook het Amsterdamse architectenbureau DUS Architects heeft plannen in de richting van huizenbouw. Het wil een statig grachtenpand volledig uit de printer laten komen. Daarvoor ontwikkelde het met technologiepartners de zogeheten Kamermaker, een verplaatsbaar paviljoen met een geïntegreerde 3D-printer die kamers en meubels kan fabriceren. Het is de bedoeling dat het grachtenpand deel voor deel wordt geprint en daarna als 42 legostukjes in elkaar wordt gezet.

De bouwplaats werd op 8 juni geopend en is toegankelijk voor het publiek. „Bezoekers kunnen ter plekke zien hoe het grachtenpand groeit en kunnen ook nuttig commentaar geven. Een ”open source”-bouwplaats dus”, zegt woordvoerder Hedwig Heinsman.

Om ervaring op te doen, worden alle onderdelen eerst op schaal 1 op 20 gemaakt en pas daarna in plastic op ware grootte geprint. Later wordt gekeken of er betere bouwmaterialen gebruikt kunnen worden in dit experiment. Naar verwachting zal het plastic bouwwerk eind dit jaar voltooid worden.

De Nederlandse architect Janjaap Ruijssenaars van Universe Architecture in Amsterdam ontwierp ook een gebouw voor een 3D-printer. Voor de realisatie van zijn plannen werkt hij samen met D-Shape, dat het zogeheten Landscape House zal maken. Het exotische ontwerp, dat veel weg heeft van een tekening van Escher, zonder begin en eind, zal worden opgebouwd aan de kust van Ierland. Ruijssenaars: „We wilden het ontwerp laten aansluiten bij de eindeloosheid van de natuur op die mooie locatie. Het Landscape House zal worden geprint in delen van ongeveer 6 bij 9 meter. Omdat de zandstructuren laagje voor laagje worden opgebouwd, zal het apparaat van Enrico Dini daar naar verwachting wel een halfjaar mee bezig zijn.”

Dwarsfluit en viool als hoogstandje

Goedkope 3D-printers kunnen van praktisch alles een plastic replica maken. Amit Zoran, wetenschapper bij het medialab van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston, koos als onderzoeksobject de reconstructie van een dwarsfluit.

Hij begon met het maken van een digitaal model van het toch wel complexe instrument. Daarbij moest hij rekening houden met de nauwkeurigheid van de printer en de keuze van de materialen voor de diverse onderdelen van de replica.

Het model werd vervolgens naar een 3D-printer gestuurd die de fluit in vier onderdelen laagje voor laagje opbouwde. Na vijftien uur was de afdruk voltooid en kon Zoran de vier onderdelen delen aan elkaar bevestigen. De losse stalen veren voor de kleppen voegde hij uiteindelijk met de hand toe.

„Het klinkt al gaaf”, zegt fluitist Seth Hunter over het uiteindelijke resultaat. Maar het mondstuk is voor verbetering vatbaar, vindt hij. De ontwerpers kruipen achter het beeldscherm en passen hun model op onderdelen aan. De volgende dag ligt er al een verbeterde fluit klaar die kan worden getest.

Na zeven pogingen is Hunter tevreden met het prototype van de dwarsfluit. Op een YouTubefilmpje is te zien hoe hij het instrument bespeelt.

Zoran heeft bepaald niet de bedoeling om een plastic fluit te maken die het origineel overtreft. „Dit project is louter een technische oefening, om te zien hoe ver we kunnen komen met 3D-printtechnologieën.”

De wetenschapper sluit overigens niet uit dat met de innovatieve technologie geheel nieuwe instrumenten kunnen worden ontwikkeld, zoals trompetten met meerdere buizen en bekers.

Technologieblad Wired wijdde onlangs een artikel aan een replica van een viool van de beroemde bouwer Stradivarius. Het muziekinstrument kwam, net als de dwarsfluit, in onderdelen uit een 3D-printer. Voorzien van snaren, fijnafstemmers en een pegbox bleek de viool prima bespeelbaar.

De Duitse firma EOS, die zich heeft gespecialiseerd in de 3D-printtechniek, zei bij die gelegenheid dat ook dit project louter bedoeld was om te laten zien wat de mogelijkheden zijn van 3D-printing. Technisch complexe vormen en toepassingen zijn daarbij kennelijk geen belemmering meer voor de printers.