0:00:00.949,0:00:02.773
Ik ben blij om hier vanavond

0:00:02.773,0:00:04.662
over iets te kunnen spreken

0:00:04.662,0:00:06.952
waar we meer dan twee jaar [br]aan hebben gewerkt.

0:00:06.952,0:00:09.796
Het gaat over additief fabriceren,

0:00:09.796,0:00:12.513
ook bekend als 3D-printen.

0:00:12.513,0:00:14.231
Je ziet hier dit object.

0:00:14.231,0:00:18.039
Het lijkt vrij eenvoudig, [br]maar tegelijk is het vrij complex.

0:00:18.549,0:00:21.800
Het is een verzameling [br]van concentrische geodetische structuren

0:00:21.800,0:00:24.795
met koppelingen tussen elk ervan.

0:00:24.795,0:00:30.797
Het is niet te maken [br]met traditionele productietechnieken.

0:00:31.343,0:00:35.290
Het heeft een symmetrie [br]die je niet kunt hebben met spuitgieten.

0:00:35.290,0:00:38.879
Je kunt het ook niet maken door frezen.

0:00:39.470,0:00:42.117
Dit is een taak voor een 3D-printer,

0:00:42.117,0:00:46.598
maar de meeste 3D-printers zouden er [br]drie tot tien uur werk aan hebben,

0:00:46.598,0:00:50.824
en vanavond gaan we het risico nemen [br]om het ter plekke te fabriceren

0:00:50.824,0:00:53.401
tijdens deze talk van 10 minuten.

0:00:53.401,0:00:55.440
Duimen maar.

0:00:56.350,0:00:59.624
3D-printen is eigenlijk [br]een foute benaming.

0:00:59.624,0:01:03.399
Het is eigenlijk herhaaldelijk 2D-printen,

0:01:03.409,0:01:07.761
gebruik makend van 2D-printtechnologie.

0:01:08.401,0:01:13.360
Bij het inkjetprinten maak je met inkt [br]letters op een pagina.

0:01:13.360,0:01:16.866
Doe je dit telkens opnieuw [br]dan krijg je een driedimensionaal object.

0:01:16.866,0:01:20.417
In de micro-elektronica gebruiken ze [br]daarvoor iets soortgelijks.

0:01:20.417,0:01:21.777
Dat heet lithografie.

0:01:21.777,0:01:24.575
Zo maken ze transistors [br]en geïntegreerde schakelingen

0:01:24.575,0:01:27.347
door een structuur [br]in meerdere fasen op te bouwen.

0:01:27.347,0:01:30.039
Dat zijn allemaal 2D-druktechnieken.

0:01:30.099,0:01:33.987
Ik ben chemicus en materiaalkundige.

0:01:33.987,0:01:36.711
Ook mijn mede-uitvinders [br]zijn materiaalkundigen:

0:01:36.711,0:01:39.010
een is chemicus, een fysicus.

0:01:39.010,0:01:41.936
We raakten geïnteresseerd in 3D-printing.

0:01:41.936,0:01:47.531
Zoals je weet komen nieuwe ideeën [br]vaak van de wisselwerking

0:01:47.531,0:01:51.274
tussen mensen met achtergronden [br]in verschillende disciplines.

0:01:51.274,0:01:52.751
Dit is ons verhaal.

0:01:53.591,0:01:56.122
De Terminator 2-scène voor T-1000

0:01:56.122,0:02:00.893
inspireerde ons

0:02:00.893,0:02:05.826
om met een 3D-printer

0:02:05.826,0:02:11.042
een object uit een plas te laten oprijzen,

0:02:11.051,0:02:13.520
in realtime.

0:02:13.520,0:02:15.749
Zou je zo zonder afval,

0:02:15.749,0:02:17.591
net als in de film,

0:02:17.591,0:02:19.668
een groot object kunnen maken?

0:02:19.668,0:02:22.877
Zou Hollywood ons kunnen inspireren

0:02:22.877,0:02:26.384
om dit te proberen?

0:02:26.384,0:02:28.450
Dat was onze uitdaging.

0:02:28.450,0:02:31.817
Als we daarin zouden slagen,

0:02:31.817,0:02:34.301
zouden we drie kwesties kunnen aanpakken

0:02:34.301,0:02:38.086
die verhinderen dat 3D-printen [br]uitgroeit tot een fabricageproces.

0:02:38.086,0:02:40.617
Eén: 3D-printen duurt een eeuwigheid.

0:02:40.617,0:02:45.050
Er zijn paddenstoelen die sneller groeien [br]dan 3D-geprinte onderdelen.

0:02:45.050,0:02:46.483
(Gelach)

0:02:46.483,0:02:49.417
Het laag-na-laagproces

0:02:49.417,0:02:52.319
leidt tot defecten [br]in de mechanische eigenschappen.

0:02:52.319,0:02:56.266
Continu kweken [br]kan deze gebreken elimineren.

0:02:56.266,0:02:59.524
Als we echt snel kunnen kweken,

0:02:59.524,0:03:02.782
kunnen we ook zelfuithardende [br]materialen gaan gebruiken.

0:03:02.782,0:03:06.042
Met verbazingwekkende eigenschappen.

0:03:06.042,0:03:10.151
Als we Hollywood konden nadoen,

0:03:10.151,0:03:12.912
waren we klaar voor 3D-productie.

0:03:14.702,0:03:17.953
Onze aanpak vertrekt

0:03:17.953,0:03:20.553
van standaardkennis uit de polymeerchemie:

0:03:20.553,0:03:27.152
licht en zuurstof benutten [br]om onderdelen continu te laten groeien.

0:03:27.152,0:03:30.099
Licht en zuurstof [br]werken op verschillende manieren.

0:03:30.099,0:03:32.831
Licht kan een hars omzetten [br]in een vaste stof,

0:03:32.831,0:03:35.795
een vloeistof converteren [br]naar een vaste stof.

0:03:35.795,0:03:38.829
Zuurstof remt dat proces.

0:03:38.829,0:03:41.886
Zo zijn licht en zuurstof

0:03:41.886,0:03:44.943
vanuit chemisch oogpunt [br]elkaars tegenpolen.

0:03:44.943,0:03:48.001
Als we licht en zuurstof [br]ruimtelijk kunnen beheersen

0:03:48.001,0:03:49.948
dan kunnen we dit proces sturen.

0:03:50.288,0:03:53.739
We noemen dit CLIP. [br][Continue Liquid Interface Production.]

0:03:53.739,0:03:55.615
Er zijn drie functionele componenten.

0:03:56.465,0:04:00.326
Eén: een reservoir met de vloeistof,

0:04:00.326,0:04:01.735
net als de T-1000.

0:04:01.735,0:04:04.911
Aan de onderzijde van het reservoir [br]zit een speciaal venster.

0:04:04.911,0:04:06.112
Later meer daarover.

0:04:06.112,0:04:09.892
Daarnaast een plateau [br]dat in de vloeistof zakt

0:04:09.892,0:04:12.481
en het voorwerp uit de vloeistof trekt.

0:04:12.481,0:04:16.285
De derde component [br]zit onder het reservoir:

0:04:16.285,0:04:18.305
een digitaal lichtprojectiesysteem

0:04:18.305,0:04:21.577
met ultraviolet licht.

0:04:22.048,0:04:25.271
De sleutel is dit venster [br]in de bodem van dit reservoir.

0:04:25.271,0:04:28.150
Het is een composiet, [br]een zeer speciaal venster.

0:04:28.150,0:04:31.796
Het laat niet alleen licht, [br]maar ook zuurstof door.

0:04:31.796,0:04:34.455
Net als bij een contactlens.

0:04:35.435,0:04:37.716
Zo kunnen we zien hoe het proces werkt.

0:04:37.716,0:04:41.130
Als je het plateau laat zakken

0:04:41.130,0:04:45.309
zal je bij een traditioneel proces, [br]met een venster dat geen zuurstofdoorlaat,

0:04:45.309,0:04:47.148
een tweedimensionaal patroon maken

0:04:48.008,0:04:51.370
dat vastgelijmd zit [br]op het traditionele venster.

0:04:51.370,0:04:54.922
Om de volgende laag te introduceren, [br]moet je het eerst losmaken,

0:04:54.922,0:04:58.451
nieuw hars introduceren, herpositioneren,

0:04:58.451,0:05:00.910
en dat telkens weer.

0:05:01.400,0:05:03.234
Maar met ons zeer speciale venster

0:05:03.234,0:05:06.563
kunnen we zuurstof [br]door de bodem laten komen.

0:05:06.563,0:05:09.236
Als er licht op valt,

0:05:09.256,0:05:11.926
verhindert zuurstof de reactie

0:05:11.926,0:05:14.550
en vormen we een dode zone.

0:05:14.550,0:05:18.869
Deze dode zone is [br]maar enkele tientallen micron dik.

0:05:18.869,0:05:22.096
Ongeveer twee tot drie keer [br]de dikte van een rode bloedcel.

0:05:22.096,0:05:24.627
Tegen het raam blijft het dus vloeibaar.

0:05:24.627,0:05:26.577
Dan trekken we het object omhoog.

0:05:26.577,0:05:28.969
In een artikel in Science legden we uit

0:05:28.969,0:05:31.770
hoe we door het zuurstofgehalte [br]te wijzigen,

0:05:31.770,0:05:34.571
we de dikte van de dode zone [br]kunnen wijzigen.

0:05:34.571,0:05:37.244
We controleren dus [br]een aantal belangrijke variabelen:

0:05:37.244,0:05:40.759
zuurstofgehalte, licht, lichtintensiteit, [br]dosis om uit te harden,

0:05:40.759,0:05:42.401
viscositeit, geometrie.

0:05:42.401,0:05:45.817
We gebruiken zeer geavanceerde software [br]om dit proces te sturen.

0:05:46.697,0:05:49.460
Het resultaat is buitengewoon.

0:05:49.460,0:05:53.196
Het gaat 25 tot 100 maal sneller [br]dan de traditionele 3D-printers.

0:05:54.336,0:05:56.170
Dat is baanbrekend.

0:05:56.170,0:06:00.506
Als we bovendien de vloeistof [br]sneller naar die interface krijgen,

0:06:00.506,0:06:04.246
dan kunnen we volgens mij[br]1.000 keer sneller gaan,

0:06:04.246,0:06:07.803
en dat gaat veel warmte genereren.

0:06:07.803,0:06:11.866
Als chemisch ingenieur ben ik [br]erg geïnteresseerd in warmteoverdracht.

0:06:11.866,0:06:16.045
Ooit krijgen we misschien [br]watergekoelde 3D-printers.

0:06:16.045,0:06:18.437
Omdat het zo snel gaat.

0:06:18.437,0:06:22.500
Omdat we dingen kweken, [br]elimineren we de lagen

0:06:22.500,0:06:24.474
en worden de onderdelen monolithisch.

0:06:24.474,0:06:26.564
Je ziet geen oppervlaktestructuur meer.

0:06:26.564,0:06:29.057
Je hebt moleculair gladde oppervlakken.

0:06:29.057,0:06:33.297
De mechanische eigenschappen [br]van de meeste 3D-geprinte onderdelen

0:06:33.297,0:06:37.593
zijn berucht omdat hun eigenschappen [br]afhangen van de oriëntatie

0:06:37.593,0:06:41.354
waarmee geprint wordt [br]door de structuur in lagen.

0:06:41.354,0:06:43.699
Maar als je objecten [br]op deze manier kweekt,

0:06:43.699,0:06:47.368
zijn de eigenschappen [br]onafhankelijk van de printrichting.

0:06:47.368,0:06:50.317
Het lijken spuitgegoten onderdelen,

0:06:50.317,0:06:53.729
heel anders [br]dan bij de traditionele 3D-productie.

0:06:53.729,0:06:57.259
Daarbij kunnen we

0:06:57.259,0:07:00.835
de hele polymeerchemie hierop toepassen.

0:07:00.835,0:07:04.826
We kunnen chemische technieken ontwerpen [br]die net die eigenschappen geven

0:07:04.826,0:07:07.868
die je echt wil hebben [br]in een 3D-geprint object.

0:07:07.868,0:07:09.205
(Applaus)

0:07:09.205,0:07:12.439
Daar is het. Dat is geweldig.

0:07:12.749,0:07:17.369
Je loopt altijd het risico dat zoiets [br]tijdens een demonstratie net niet lukt.

0:07:17.369,0:07:21.140
We krijgen materialen met interessante[br]mechanische eigenschappen.

0:07:21.140,0:07:23.494
Voor het eerst [br]kunnen we elastomeren krijgen

0:07:23.494,0:07:25.955
met een hoge elasticiteit en hoge demping.

0:07:25.955,0:07:29.368
Bijvoorbeeld trillingbeheersing[br]of geweldige loopschoenen.

0:07:29.368,0:07:31.978
We kunnen [br]ongelooflijk sterke materialen maken,

0:07:32.828,0:07:36.404
met een hoge sterkte-gewichtsverhouding, [br]echt sterke materialen,

0:07:36.404,0:07:38.517
echt geweldige elastomeren.

0:07:38.517,0:07:41.242
Dit gooi ik even in het publiek.

0:07:41.242,0:07:43.878
Geweldige materiaaleigenschappen dus.

0:07:43.878,0:07:47.293
Je hebt nu de mogelijkheid [br]om een onderdeel te maken

0:07:47.293,0:07:50.973
met de eigenschappen van een eindproduct.

0:07:50.973,0:07:54.073
Als je dat baanbrekend snel doet,

0:07:54.073,0:07:56.860
krijg je een totaal nieuw soort [br]productieproces.

0:07:56.860,0:07:59.716
Op dit moment heb je in de industrie

0:07:59.716,0:08:02.678
de zogenaamde digitale draad [br]bij digitale productie.

0:08:02.678,0:08:07.167
We gaan uit van een CAD-tekening [br]naar ontwerp, prototype, vervaardigen.

0:08:07.167,0:08:10.440
Vaak wordt de digitale draad [br]net bij het prototype onderbroken,

0:08:10.440,0:08:12.872
omdat je de hele weg [br]naar productie niet kan gaan

0:08:12.872,0:08:16.587
omdat de meeste delen geen eigenschappen [br]van een eindproduct hebben.

0:08:16.587,0:08:19.818
Nu kunnen we de digitale draad [br]helemaal vanaf het ontwerp

0:08:19.818,0:08:23.227
tot prototype tot productie [br]doen aansluiten.

0:08:23.227,0:08:26.176
Dat maakt allerlei dingen mogelijk.

0:08:26.176,0:08:30.659
Van zuinigere auto's,[br]geweldige roostereigenschappen

0:08:30.659,0:08:33.080
met hoge sterkte-gewichtsverhouding,

0:08:33.080,0:08:36.508
tot nieuwe turbinebladen, [br]allerlei prachtige dingen.

0:08:37.467,0:08:42.623
Denk je eens in dat je een stent [br]nodig hebt in een noodsituatie.

0:08:42.623,0:08:46.593
In plaats van een stent uit het schap

0:08:46.593,0:08:48.822
met standaardmaten,

0:08:48.822,0:08:52.978
krijg je een stent [br]op maat van je eigen anatomie

0:08:52.978,0:08:54.789
met je eigen aderstructuur,

0:08:54.789,0:08:58.038
in een noodsituatie in real time geprint

0:08:58.038,0:09:01.477
zodat hij na 18 maanden kan oplossen, [br]echt baanbrekend.

0:09:01.477,0:09:05.633
Of digitale tandheelkunde: [br]ze maken dit soort structuren

0:09:05.633,0:09:08.814
terwijl je in de tandartsstoel zit.

0:09:08.814,0:09:11.530
Kijk eens naar de structuren [br]die mijn studenten maken

0:09:11.530,0:09:13.504
aan de Universiteit van North Carolina.

0:09:13.504,0:09:16.313
Het zijn geweldige microschaalstructuren.

0:09:16.313,0:09:19.309
De wereld is echt goed in nano-fabricage.

0:09:19.309,0:09:23.599
De wet van Moore gaat over dingen [br]van 10 micron en minder.

0:09:23.599,0:09:25.201
Daar zijn we echt goed in,

0:09:25.201,0:09:29.241
maar het is heel moeilijk om dingen [br]te maken van 10 tot 1.000 micron,

0:09:29.241,0:09:31.261
de mesoschaal.

0:09:31.261,0:09:34.094
Met de subtractieve technieken [br]uit de siliciumindustrie

0:09:34.094,0:09:35.420
lukt dat niet erg goed.

0:09:35.420,0:09:37.299
Wafers etsen kunnen ze niet zo goed.

0:09:37.299,0:09:39.109
Maar dit proces is zo subtiel.

0:09:39.109,0:09:41.594
We kunnen objecten [br]van beneden af kweken,

0:09:41.594,0:09:43.070
met additief fabriceren,

0:09:43.070,0:09:45.913
en in tientallen seconden [br]verbazingwekkende dingen maken.

0:09:45.913,0:09:48.412
Dat opent de weg [br]voor nieuwe sensortechnologieën,

0:09:48.412,0:09:50.757
nieuwe technieken [br]voor medicatietoediening,

0:09:50.757,0:09:54.149
nieuwe lab-on-a-chip-toepassingen, [br]weer baanbrekende dingen.

0:09:55.149,0:09:59.983
Dus de mogelijkheid om in realtime [br]een onderdeel te maken

0:09:59.983,0:10:02.816
met de eigenschappen [br]van een afgewerkt product

0:10:02.816,0:10:05.352
opent echt de weg naar 3D-productie.

0:10:05.352,0:10:09.822
Voor ons is dit erg spannend, [br]nu zijn we echt baas over het kruispunt

0:10:09.822,0:10:15.589
van hardware, software [br]en moleculaire wetenschappen.

0:10:15.589,0:10:19.755
Ik kan niet wachten op wat ontwerpers [br]en ingenieurs over de hele wereld

0:10:19.755,0:10:22.029
met deze geweldige methode [br]gaan kunnen doen.

0:10:22.499,0:10:24.618
Bedankt voor jullie aandacht.

0:10:24.618,0:10:29.727
(Applaus)