1
00:00:00,949 --> 00:00:02,773
Ik ben blij om hier vanavond

2
00:00:02,773 --> 00:00:04,662
over iets te kunnen spreken

3
00:00:04,662 --> 00:00:06,952
waar we meer dan twee jaar 
aan hebben gewerkt.

4
00:00:06,952 --> 00:00:09,796
Het gaat over additief fabriceren,

5
00:00:09,796 --> 00:00:12,513
ook bekend als 3D-printen.

6
00:00:12,513 --> 00:00:14,231
Je ziet hier dit object.

7
00:00:14,231 --> 00:00:18,039
Het lijkt vrij eenvoudig, 
maar tegelijk is het vrij complex.

8
00:00:18,549 --> 00:00:21,800
Het is een verzameling 
van concentrische geodetische structuren

9
00:00:21,800 --> 00:00:24,795
met koppelingen tussen elk ervan.

10
00:00:24,795 --> 00:00:30,797
Het is niet te maken 
met traditionele productietechnieken.

11
00:00:31,343 --> 00:00:35,290
Het heeft een symmetrie 
die je niet kunt hebben met spuitgieten.

12
00:00:35,290 --> 00:00:38,879
Je kunt het ook niet maken door frezen.

13
00:00:39,470 --> 00:00:42,117
Dit is een taak voor een 3D-printer,

14
00:00:42,117 --> 00:00:46,598
maar de meeste 3D-printers zouden er 
drie tot tien uur werk aan hebben,

15
00:00:46,598 --> 00:00:50,824
en vanavond gaan we het risico nemen 
om het ter plekke te fabriceren

16
00:00:50,824 --> 00:00:53,401
tijdens deze talk van 10 minuten.

17
00:00:53,401 --> 00:00:55,440
Duimen maar.

18
00:00:56,350 --> 00:00:59,624
3D-printen is eigenlijk 
een foute benaming.

19
00:00:59,624 --> 00:01:03,399
Het is eigenlijk herhaaldelijk 2D-printen,

20
00:01:03,409 --> 00:01:07,761
gebruik makend van 2D-printtechnologie.

21
00:01:08,401 --> 00:01:13,360
Bij het inkjetprinten maak je met inkt 
letters op een pagina.

22
00:01:13,360 --> 00:01:16,866
Doe je dit telkens opnieuw 
dan krijg je een driedimensionaal object.

23
00:01:16,866 --> 00:01:20,417
In de micro-elektronica gebruiken ze 
daarvoor iets soortgelijks.

24
00:01:20,417 --> 00:01:21,777
Dat heet lithografie.

25
00:01:21,777 --> 00:01:24,575
Zo maken ze transistors 
en geïntegreerde schakelingen

26
00:01:24,575 --> 00:01:27,347
door een structuur 
in meerdere fasen op te bouwen.

27
00:01:27,347 --> 00:01:30,039
Dat zijn allemaal 2D-druktechnieken.

28
00:01:30,099 --> 00:01:33,987
Ik ben chemicus en materiaalkundige.

29
00:01:33,987 --> 00:01:36,711
Ook mijn mede-uitvinders 
zijn materiaalkundigen:

30
00:01:36,711 --> 00:01:39,010
een is chemicus, een fysicus.

31
00:01:39,010 --> 00:01:41,936
We raakten geïnteresseerd in 3D-printing.

32
00:01:41,936 --> 00:01:47,531
Zoals je weet komen nieuwe ideeën 
vaak van de wisselwerking

33
00:01:47,531 --> 00:01:51,274
tussen mensen met achtergronden 
in verschillende disciplines.

34
00:01:51,274 --> 00:01:52,751
Dit is ons verhaal.

35
00:01:53,591 --> 00:01:56,122
De Terminator 2-scène voor T-1000

36
00:01:56,122 --> 00:02:00,893
inspireerde ons

37
00:02:00,893 --> 00:02:05,826
om met een 3D-printer

38
00:02:05,826 --> 00:02:11,042
een object uit een plas te laten oprijzen,

39
00:02:11,051 --> 00:02:13,520
in realtime.

40
00:02:13,520 --> 00:02:15,749
Zou je zo zonder afval,

41
00:02:15,749 --> 00:02:17,591
net als in de film,

42
00:02:17,591 --> 00:02:19,668
een groot object kunnen maken?

43
00:02:19,668 --> 00:02:22,877
Zou Hollywood ons kunnen inspireren

44
00:02:22,877 --> 00:02:26,384
om dit te proberen?

45
00:02:26,384 --> 00:02:28,450
Dat was onze uitdaging.

46
00:02:28,450 --> 00:02:31,817
Als we daarin zouden slagen,

47
00:02:31,817 --> 00:02:34,301
zouden we drie kwesties kunnen aanpakken

48
00:02:34,301 --> 00:02:38,086
die verhinderen dat 3D-printen 
uitgroeit tot een fabricageproces.

49
00:02:38,086 --> 00:02:40,617
Eén: 3D-printen duurt een eeuwigheid.

50
00:02:40,617 --> 00:02:45,050
Er zijn paddenstoelen die sneller groeien 
dan 3D-geprinte onderdelen.

51
00:02:45,050 --> 00:02:46,483
(Gelach)

52
00:02:46,483 --> 00:02:49,417
Het laag-na-laagproces

53
00:02:49,417 --> 00:02:52,319
leidt tot defecten 
in de mechanische eigenschappen.

54
00:02:52,319 --> 00:02:56,266
Continu kweken 
kan deze gebreken elimineren.

55
00:02:56,266 --> 00:02:59,524
Als we echt snel kunnen kweken,

56
00:02:59,524 --> 00:03:02,782
kunnen we ook zelfuithardende 
materialen gaan gebruiken.

57
00:03:02,782 --> 00:03:06,042
Met verbazingwekkende eigenschappen.

58
00:03:06,042 --> 00:03:10,151
Als we Hollywood konden nadoen,

59
00:03:10,151 --> 00:03:12,912
waren we klaar voor 3D-productie.

60
00:03:14,702 --> 00:03:17,953
Onze aanpak vertrekt

61
00:03:17,953 --> 00:03:20,553
van standaardkennis uit de polymeerchemie:

62
00:03:20,553 --> 00:03:27,152
licht en zuurstof benutten 
om onderdelen continu te laten groeien.

63
00:03:27,152 --> 00:03:30,099
Licht en zuurstof 
werken op verschillende manieren.

64
00:03:30,099 --> 00:03:32,831
Licht kan een hars omzetten 
in een vaste stof,

65
00:03:32,831 --> 00:03:35,795
een vloeistof converteren 
naar een vaste stof.

66
00:03:35,795 --> 00:03:38,829
Zuurstof remt dat proces.

67
00:03:38,829 --> 00:03:41,886
Zo zijn licht en zuurstof

68
00:03:41,886 --> 00:03:44,943
vanuit chemisch oogpunt 
elkaars tegenpolen.

69
00:03:44,943 --> 00:03:48,001
Als we licht en zuurstof 
ruimtelijk kunnen beheersen

70
00:03:48,001 --> 00:03:49,948
dan kunnen we dit proces sturen.

71
00:03:50,288 --> 00:03:53,739
We noemen dit CLIP. 
[Continue Liquid Interface Production.]

72
00:03:53,739 --> 00:03:55,615
Er zijn drie functionele componenten.

73
00:03:56,465 --> 00:04:00,326
Eén: een reservoir met de vloeistof,

74
00:04:00,326 --> 00:04:01,735
net als de T-1000.

75
00:04:01,735 --> 00:04:04,911
Aan de onderzijde van het reservoir 
zit een speciaal venster.

76
00:04:04,911 --> 00:04:06,112
Later meer daarover.

77
00:04:06,112 --> 00:04:09,892
Daarnaast een plateau 
dat in de vloeistof zakt

78
00:04:09,892 --> 00:04:12,481
en het voorwerp uit de vloeistof trekt.

79
00:04:12,481 --> 00:04:16,285
De derde component 
zit onder het reservoir:

80
00:04:16,285 --> 00:04:18,305
een digitaal lichtprojectiesysteem

81
00:04:18,305 --> 00:04:21,577
met ultraviolet licht.

82
00:04:22,048 --> 00:04:25,271
De sleutel is dit venster 
in de bodem van dit reservoir.

83
00:04:25,271 --> 00:04:28,150
Het is een composiet, 
een zeer speciaal venster.

84
00:04:28,150 --> 00:04:31,796
Het laat niet alleen licht, 
maar ook zuurstof door.

85
00:04:31,796 --> 00:04:34,455
Net als bij een contactlens.

86
00:04:35,435 --> 00:04:37,716
Zo kunnen we zien hoe het proces werkt.

87
00:04:37,716 --> 00:04:41,130
Als je het plateau laat zakken

88
00:04:41,130 --> 00:04:45,309
zal je bij een traditioneel proces, 
met een venster dat geen zuurstofdoorlaat,

89
00:04:45,309 --> 00:04:47,148
een tweedimensionaal patroon maken

90
00:04:48,008 --> 00:04:51,370
dat vastgelijmd zit 
op het traditionele venster.

91
00:04:51,370 --> 00:04:54,922
Om de volgende laag te introduceren, 
moet je het eerst losmaken,

92
00:04:54,922 --> 00:04:58,451
nieuw hars introduceren, herpositioneren,

93
00:04:58,451 --> 00:05:00,910
en dat telkens weer.

94
00:05:01,400 --> 00:05:03,234
Maar met ons zeer speciale venster

95
00:05:03,234 --> 00:05:06,563
kunnen we zuurstof 
door de bodem laten komen.

96
00:05:06,563 --> 00:05:09,236
Als er licht op valt,

97
00:05:09,256 --> 00:05:11,926
verhindert zuurstof de reactie

98
00:05:11,926 --> 00:05:14,550
en vormen we een dode zone.

99
00:05:14,550 --> 00:05:18,869
Deze dode zone is 
maar enkele tientallen micron dik.

100
00:05:18,869 --> 00:05:22,096
Ongeveer twee tot drie keer 
de dikte van een rode bloedcel.

101
00:05:22,096 --> 00:05:24,627
Tegen het raam blijft het dus vloeibaar.

102
00:05:24,627 --> 00:05:26,577
Dan trekken we het object omhoog.

103
00:05:26,577 --> 00:05:28,969
In een artikel in Science legden we uit

104
00:05:28,969 --> 00:05:31,770
hoe we door het zuurstofgehalte 
te wijzigen,

105
00:05:31,770 --> 00:05:34,571
we de dikte van de dode zone 
kunnen wijzigen.

106
00:05:34,571 --> 00:05:37,244
We controleren dus 
een aantal belangrijke variabelen:

107
00:05:37,244 --> 00:05:40,759
zuurstofgehalte, licht, lichtintensiteit, 
dosis om uit te harden,

108
00:05:40,759 --> 00:05:42,401
viscositeit, geometrie.

109
00:05:42,401 --> 00:05:45,817
We gebruiken zeer geavanceerde software 
om dit proces te sturen.

110
00:05:46,697 --> 00:05:49,460
Het resultaat is buitengewoon.

111
00:05:49,460 --> 00:05:53,196
Het gaat 25 tot 100 maal sneller 
dan de traditionele 3D-printers.

112
00:05:54,336 --> 00:05:56,170
Dat is baanbrekend.

113
00:05:56,170 --> 00:06:00,506
Als we bovendien de vloeistof 
sneller naar die interface krijgen,

114
00:06:00,506 --> 00:06:04,246
dan kunnen we volgens mij
1.000 keer sneller gaan,

115
00:06:04,246 --> 00:06:07,803
en dat gaat veel warmte genereren.

116
00:06:07,803 --> 00:06:11,866
Als chemisch ingenieur ben ik 
erg geïnteresseerd in warmteoverdracht.

117
00:06:11,866 --> 00:06:16,045
Ooit krijgen we misschien 
watergekoelde 3D-printers.

118
00:06:16,045 --> 00:06:18,437
Omdat het zo snel gaat.

119
00:06:18,437 --> 00:06:22,500
Omdat we dingen kweken, 
elimineren we de lagen

120
00:06:22,500 --> 00:06:24,474
en worden de onderdelen monolithisch.

121
00:06:24,474 --> 00:06:26,564
Je ziet geen oppervlaktestructuur meer.

122
00:06:26,564 --> 00:06:29,057
Je hebt moleculair gladde oppervlakken.

123
00:06:29,057 --> 00:06:33,297
De mechanische eigenschappen 
van de meeste 3D-geprinte onderdelen

124
00:06:33,297 --> 00:06:37,593
zijn berucht omdat hun eigenschappen 
afhangen van de oriëntatie

125
00:06:37,593 --> 00:06:41,354
waarmee geprint wordt 
door de structuur in lagen.

126
00:06:41,354 --> 00:06:43,699
Maar als je objecten 
op deze manier kweekt,

127
00:06:43,699 --> 00:06:47,368
zijn de eigenschappen 
onafhankelijk van de printrichting.

128
00:06:47,368 --> 00:06:50,317
Het lijken spuitgegoten onderdelen,

129
00:06:50,317 --> 00:06:53,729
heel anders 
dan bij de traditionele 3D-productie.

130
00:06:53,729 --> 00:06:57,259
Daarbij kunnen we

131
00:06:57,259 --> 00:07:00,835
de hele polymeerchemie hierop toepassen.

132
00:07:00,835 --> 00:07:04,826
We kunnen chemische technieken ontwerpen 
die net die eigenschappen geven

133
00:07:04,826 --> 00:07:07,868
die je echt wil hebben 
in een 3D-geprint object.

134
00:07:07,868 --> 00:07:09,205
(Applaus)

135
00:07:09,205 --> 00:07:12,439
Daar is het. Dat is geweldig.

136
00:07:12,749 --> 00:07:17,369
Je loopt altijd het risico dat zoiets 
tijdens een demonstratie net niet lukt.

137
00:07:17,369 --> 00:07:21,140
We krijgen materialen met interessante
mechanische eigenschappen.

138
00:07:21,140 --> 00:07:23,494
Voor het eerst 
kunnen we elastomeren krijgen

139
00:07:23,494 --> 00:07:25,955
met een hoge elasticiteit en hoge demping.

140
00:07:25,955 --> 00:07:29,368
Bijvoorbeeld trillingbeheersing
of geweldige loopschoenen.

141
00:07:29,368 --> 00:07:31,978
We kunnen 
ongelooflijk sterke materialen maken,

142
00:07:32,828 --> 00:07:36,404
met een hoge sterkte-gewichtsverhouding, 
echt sterke materialen,

143
00:07:36,404 --> 00:07:38,517
echt geweldige elastomeren.

144
00:07:38,517 --> 00:07:41,242
Dit gooi ik even in het publiek.

145
00:07:41,242 --> 00:07:43,878
Geweldige materiaaleigenschappen dus.

146
00:07:43,878 --> 00:07:47,293
Je hebt nu de mogelijkheid 
om een onderdeel te maken

147
00:07:47,293 --> 00:07:50,973
met de eigenschappen van een eindproduct.

148
00:07:50,973 --> 00:07:54,073
Als je dat baanbrekend snel doet,

149
00:07:54,073 --> 00:07:56,860
krijg je een totaal nieuw soort 
productieproces.

150
00:07:56,860 --> 00:07:59,716
Op dit moment heb je in de industrie

151
00:07:59,716 --> 00:08:02,678
de zogenaamde digitale draad 
bij digitale productie.

152
00:08:02,678 --> 00:08:07,167
We gaan uit van een CAD-tekening 
naar ontwerp, prototype, vervaardigen.

153
00:08:07,167 --> 00:08:10,440
Vaak wordt de digitale draad 
net bij het prototype onderbroken,

154
00:08:10,440 --> 00:08:12,872
omdat je de hele weg 
naar productie niet kan gaan

155
00:08:12,872 --> 00:08:16,587
omdat de meeste delen geen eigenschappen 
van een eindproduct hebben.

156
00:08:16,587 --> 00:08:19,818
Nu kunnen we de digitale draad 
helemaal vanaf het ontwerp

157
00:08:19,818 --> 00:08:23,227
tot prototype tot productie 
doen aansluiten.

158
00:08:23,227 --> 00:08:26,176
Dat maakt allerlei dingen mogelijk.

159
00:08:26,176 --> 00:08:30,659
Van zuinigere auto's,
geweldige roostereigenschappen

160
00:08:30,659 --> 00:08:33,080
met hoge sterkte-gewichtsverhouding,

161
00:08:33,080 --> 00:08:36,508
tot nieuwe turbinebladen, 
allerlei prachtige dingen.

162
00:08:37,467 --> 00:08:42,623
Denk je eens in dat je een stent 
nodig hebt in een noodsituatie.

163
00:08:42,623 --> 00:08:46,593
In plaats van een stent uit het schap

164
00:08:46,593 --> 00:08:48,822
met standaardmaten,

165
00:08:48,822 --> 00:08:52,978
krijg je een stent 
op maat van je eigen anatomie

166
00:08:52,978 --> 00:08:54,789
met je eigen aderstructuur,

167
00:08:54,789 --> 00:08:58,038
in een noodsituatie in real time geprint

168
00:08:58,038 --> 00:09:01,477
zodat hij na 18 maanden kan oplossen, 
echt baanbrekend.

169
00:09:01,477 --> 00:09:05,633
Of digitale tandheelkunde: 
ze maken dit soort structuren

170
00:09:05,633 --> 00:09:08,814
terwijl je in de tandartsstoel zit.

171
00:09:08,814 --> 00:09:11,530
Kijk eens naar de structuren 
die mijn studenten maken

172
00:09:11,530 --> 00:09:13,504
aan de Universiteit van North Carolina.

173
00:09:13,504 --> 00:09:16,313
Het zijn geweldige microschaalstructuren.

174
00:09:16,313 --> 00:09:19,309
De wereld is echt goed in nano-fabricage.

175
00:09:19,309 --> 00:09:23,599
De wet van Moore gaat over dingen 
van 10 micron en minder.

176
00:09:23,599 --> 00:09:25,201
Daar zijn we echt goed in,

177
00:09:25,201 --> 00:09:29,241
maar het is heel moeilijk om dingen 
te maken van 10 tot 1.000 micron,

178
00:09:29,241 --> 00:09:31,261
de mesoschaal.

179
00:09:31,261 --> 00:09:34,094
Met de subtractieve technieken 
uit de siliciumindustrie

180
00:09:34,094 --> 00:09:35,420
lukt dat niet erg goed.

181
00:09:35,420 --> 00:09:37,299
Wafers etsen kunnen ze niet zo goed.

182
00:09:37,299 --> 00:09:39,109
Maar dit proces is zo subtiel.

183
00:09:39,109 --> 00:09:41,594
We kunnen objecten 
van beneden af kweken,

184
00:09:41,594 --> 00:09:43,070
met additief fabriceren,

185
00:09:43,070 --> 00:09:45,913
en in tientallen seconden 
verbazingwekkende dingen maken.

186
00:09:45,913 --> 00:09:48,412
Dat opent de weg 
voor nieuwe sensortechnologieën,

187
00:09:48,412 --> 00:09:50,757
nieuwe technieken 
voor medicatietoediening,

188
00:09:50,757 --> 00:09:54,149
nieuwe lab-on-a-chip-toepassingen, 
weer baanbrekende dingen.

189
00:09:55,149 --> 00:09:59,983
Dus de mogelijkheid om in realtime 
een onderdeel te maken

190
00:09:59,983 --> 00:10:02,816
met de eigenschappen 
van een afgewerkt product

191
00:10:02,816 --> 00:10:05,352
opent echt de weg naar 3D-productie.

192
00:10:05,352 --> 00:10:09,822
Voor ons is dit erg spannend, 
nu zijn we echt baas over het kruispunt

193
00:10:09,822 --> 00:10:15,589
van hardware, software 
en moleculaire wetenschappen.

194
00:10:15,589 --> 00:10:19,755
Ik kan niet wachten op wat ontwerpers 
en ingenieurs over de hele wereld

195
00:10:19,755 --> 00:10:22,029
met deze geweldige methode 
gaan kunnen doen.

196
00:10:22,499 --> 00:10:24,618
Bedankt voor jullie aandacht.

197
00:10:24,618 --> 00:10:29,727
(Applaus)