WEBVTT

00:00:00.949 --> 00:00:02.773
Ik ben blij om hier vanavond

00:00:02.773 --> 00:00:04.662
over iets te kunnen spreken

00:00:04.662 --> 00:00:06.952
waar we meer dan twee jaar 
aan hebben gewerkt.

00:00:06.952 --> 00:00:09.796
Het gaat over additief fabriceren,

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

00:00:12.513 --> 00:00:14.231
Je ziet hier dit object.

00:00:14.231 --> 00:00:18.039
Het lijkt vrij eenvoudig, 
maar tegelijk is het vrij complex.

00:00:18.549 --> 00:00:21.800
Het is een verzameling 
van concentrische geodetische structuren

00:00:21.800 --> 00:00:24.795
met koppelingen tussen elk ervan.

00:00:24.795 --> 00:00:30.797
Het is niet te maken 
met traditionele productietechnieken.

00:00:31.343 --> 00:00:35.290
Het heeft een symmetrie 
die je niet kunt hebben met spuitgieten.

00:00:35.290 --> 00:00:38.879
Je kunt het ook niet maken door frezen.

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

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

00:00:46.598 --> 00:00:50.824
en vanavond gaan we het risico nemen 
om het ter plekke te fabriceren

00:00:50.824 --> 00:00:53.401
tijdens deze talk van 10 minuten.

00:00:53.401 --> 00:00:55.440
Duimen maar.

00:00:56.350 --> 00:00:59.624
3D-printen is eigenlijk 
een foute benaming.

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

00:01:03.409 --> 00:01:07.761
gebruik makend van 2D-printtechnologie.

00:01:08.401 --> 00:01:13.360
Bij het inkjetprinten maak je met inkt 
letters op een pagina.

00:01:13.360 --> 00:01:16.866
Doe je dit telkens opnieuw 
dan krijg je een driedimensionaal object.

00:01:16.866 --> 00:01:20.417
In de micro-elektronica gebruiken ze 
daarvoor iets soortgelijks.

00:01:20.417 --> 00:01:21.777
Dat heet lithografie.

00:01:21.777 --> 00:01:24.575
Zo maken ze transistors 
en geïntegreerde schakelingen

00:01:24.575 --> 00:01:27.347
door een structuur 
in meerdere fasen op te bouwen.

00:01:27.347 --> 00:01:30.039
Dat zijn allemaal 2D-druktechnieken.

00:01:30.099 --> 00:01:33.987
Ik ben chemicus en materiaalkundige.

00:01:33.987 --> 00:01:36.711
Ook mijn mede-uitvinders 
zijn materiaalkundigen:

00:01:36.711 --> 00:01:39.010
een is chemicus, een fysicus.

00:01:39.010 --> 00:01:41.936
We raakten geïnteresseerd in 3D-printing.

00:01:41.936 --> 00:01:47.531
Zoals je weet komen nieuwe ideeën 
vaak van de wisselwerking

00:01:47.531 --> 00:01:51.274
tussen mensen met achtergronden 
in verschillende disciplines.

00:01:51.274 --> 00:01:52.751
Dit is ons verhaal.

00:01:53.591 --> 00:01:56.122
De Terminator 2-scène voor T-1000

00:01:56.122 --> 00:02:00.893
inspireerde ons

00:02:00.893 --> 00:02:05.826
om met een 3D-printer

00:02:05.826 --> 00:02:11.042
een object uit een plas te laten oprijzen,

00:02:11.051 --> 00:02:13.520
in realtime.

00:02:13.520 --> 00:02:15.749
Zou je zo zonder afval,

00:02:15.749 --> 00:02:17.591
net als in de film,

00:02:17.591 --> 00:02:19.668
een groot object kunnen maken?

00:02:19.668 --> 00:02:22.877
Zou Hollywood ons kunnen inspireren

00:02:22.877 --> 00:02:26.384
om dit te proberen?

00:02:26.384 --> 00:02:28.450
Dat was onze uitdaging.

00:02:28.450 --> 00:02:31.817
Als we daarin zouden slagen,

00:02:31.817 --> 00:02:34.301
zouden we drie kwesties kunnen aanpakken

00:02:34.301 --> 00:02:38.086
die verhinderen dat 3D-printen 
uitgroeit tot een fabricageproces.

00:02:38.086 --> 00:02:40.617
Eén: 3D-printen duurt een eeuwigheid.

00:02:40.617 --> 00:02:45.050
Er zijn paddenstoelen die sneller groeien 
dan 3D-geprinte onderdelen.

00:02:45.050 --> 00:02:46.483
(Gelach)

00:02:46.483 --> 00:02:49.417
Het laag-na-laagproces

00:02:49.417 --> 00:02:52.319
leidt tot defecten 
in de mechanische eigenschappen.

00:02:52.319 --> 00:02:56.266
Continu kweken 
kan deze gebreken elimineren.

00:02:56.266 --> 00:02:59.524
Als we echt snel kunnen kweken,

00:02:59.524 --> 00:03:02.782
kunnen we ook zelfuithardende 
materialen gaan gebruiken.

00:03:02.782 --> 00:03:06.042
Met verbazingwekkende eigenschappen.

00:03:06.042 --> 00:03:10.151
Als we Hollywood konden nadoen,

00:03:10.151 --> 00:03:12.912
waren we klaar voor 3D-productie.

00:03:14.702 --> 00:03:17.953
Onze aanpak vertrekt

00:03:17.953 --> 00:03:20.553
van standaardkennis uit de polymeerchemie:

00:03:20.553 --> 00:03:27.152
licht en zuurstof benutten 
om onderdelen continu te laten groeien.

00:03:27.152 --> 00:03:30.099
Licht en zuurstof 
werken op verschillende manieren.

00:03:30.099 --> 00:03:32.831
Licht kan een hars omzetten 
in een vaste stof,

00:03:32.831 --> 00:03:35.795
een vloeistof converteren 
naar een vaste stof.

00:03:35.795 --> 00:03:38.829
Zuurstof remt dat proces.

00:03:38.829 --> 00:03:41.886
Zo zijn licht en zuurstof

00:03:41.886 --> 00:03:44.943
vanuit chemisch oogpunt 
elkaars tegenpolen.

00:03:44.943 --> 00:03:48.001
Als we licht en zuurstof 
ruimtelijk kunnen beheersen

00:03:48.001 --> 00:03:49.948
dan kunnen we dit proces sturen.

00:03:50.288 --> 00:03:53.739
We noemen dit CLIP. 
[Continue Liquid Interface Production.]

00:03:53.739 --> 00:03:55.615
Er zijn drie functionele componenten.

00:03:56.465 --> 00:04:00.326
Eén: een reservoir met de vloeistof,

00:04:00.326 --> 00:04:01.735
net als de T-1000.

00:04:01.735 --> 00:04:04.911
Aan de onderzijde van het reservoir 
zit een speciaal venster.

00:04:04.911 --> 00:04:06.112
Later meer daarover.

00:04:06.112 --> 00:04:09.892
Daarnaast een plateau 
dat in de vloeistof zakt

00:04:09.892 --> 00:04:12.481
en het voorwerp uit de vloeistof trekt.

00:04:12.481 --> 00:04:16.285
De derde component 
zit onder het reservoir:

00:04:16.285 --> 00:04:18.305
een digitaal lichtprojectiesysteem

00:04:18.305 --> 00:04:21.577
met ultraviolet licht.

00:04:22.048 --> 00:04:25.271
De sleutel is dit venster 
in de bodem van dit reservoir.

00:04:25.271 --> 00:04:28.150
Het is een composiet, 
een zeer speciaal venster.

00:04:28.150 --> 00:04:31.796
Het laat niet alleen licht, 
maar ook zuurstof door.

00:04:31.796 --> 00:04:34.455
Net als bij een contactlens.

00:04:35.435 --> 00:04:37.716
Zo kunnen we zien hoe het proces werkt.

00:04:37.716 --> 00:04:41.130
Als je het plateau laat zakken

00:04:41.130 --> 00:04:45.309
zal je bij een traditioneel proces, 
met een venster dat geen zuurstofdoorlaat,

00:04:45.309 --> 00:04:47.148
een tweedimensionaal patroon maken

00:04:48.008 --> 00:04:51.370
dat vastgelijmd zit 
op het traditionele venster.

00:04:51.370 --> 00:04:54.922
Om de volgende laag te introduceren, 
moet je het eerst losmaken,

00:04:54.922 --> 00:04:58.451
nieuw hars introduceren, herpositioneren,

00:04:58.451 --> 00:05:00.910
en dat telkens weer.

00:05:01.400 --> 00:05:03.234
Maar met ons zeer speciale venster

00:05:03.234 --> 00:05:06.563
kunnen we zuurstof 
door de bodem laten komen.

00:05:06.563 --> 00:05:09.236
Als er licht op valt,

00:05:09.256 --> 00:05:11.926
verhindert zuurstof de reactie

00:05:11.926 --> 00:05:14.550
en vormen we een dode zone.

00:05:14.550 --> 00:05:18.869
Deze dode zone is 
maar enkele tientallen micron dik.

00:05:18.869 --> 00:05:22.096
Ongeveer twee tot drie keer 
de dikte van een rode bloedcel.

00:05:22.096 --> 00:05:24.627
Tegen het raam blijft het dus vloeibaar.

00:05:24.627 --> 00:05:26.577
Dan trekken we het object omhoog.

00:05:26.577 --> 00:05:28.969
In een artikel in Science legden we uit

00:05:28.969 --> 00:05:31.770
hoe we door het zuurstofgehalte 
te wijzigen,

00:05:31.770 --> 00:05:34.571
we de dikte van de dode zone 
kunnen wijzigen.

00:05:34.571 --> 00:05:37.244
We controleren dus 
een aantal belangrijke variabelen:

00:05:37.244 --> 00:05:40.759
zuurstofgehalte, licht, lichtintensiteit, 
dosis om uit te harden,

00:05:40.759 --> 00:05:42.401
viscositeit, geometrie.

00:05:42.401 --> 00:05:45.817
We gebruiken zeer geavanceerde software 
om dit proces te sturen.

00:05:46.697 --> 00:05:49.460
Het resultaat is buitengewoon.

00:05:49.460 --> 00:05:53.196
Het gaat 25 tot 100 maal sneller 
dan de traditionele 3D-printers.

00:05:54.336 --> 00:05:56.170
Dat is baanbrekend.

00:05:56.170 --> 00:06:00.506
Als we bovendien de vloeistof 
sneller naar die interface krijgen,

00:06:00.506 --> 00:06:04.246
dan kunnen we volgens mij
1.000 keer sneller gaan,

00:06:04.246 --> 00:06:07.803
en dat gaat veel warmte genereren.

00:06:07.803 --> 00:06:11.866
Als chemisch ingenieur ben ik 
erg geïnteresseerd in warmteoverdracht.

00:06:11.866 --> 00:06:16.045
Ooit krijgen we misschien 
watergekoelde 3D-printers.

00:06:16.045 --> 00:06:18.437
Omdat het zo snel gaat.

00:06:18.437 --> 00:06:22.500
Omdat we dingen kweken, 
elimineren we de lagen

00:06:22.500 --> 00:06:24.474
en worden de onderdelen monolithisch.

00:06:24.474 --> 00:06:26.564
Je ziet geen oppervlaktestructuur meer.

00:06:26.564 --> 00:06:29.057
Je hebt moleculair gladde oppervlakken.

00:06:29.057 --> 00:06:33.297
De mechanische eigenschappen 
van de meeste 3D-geprinte onderdelen

00:06:33.297 --> 00:06:37.593
zijn berucht omdat hun eigenschappen 
afhangen van de oriëntatie

00:06:37.593 --> 00:06:41.354
waarmee geprint wordt 
door de structuur in lagen.

00:06:41.354 --> 00:06:43.699
Maar als je objecten 
op deze manier kweekt,

00:06:43.699 --> 00:06:47.368
zijn de eigenschappen 
onafhankelijk van de printrichting.

00:06:47.368 --> 00:06:50.317
Het lijken spuitgegoten onderdelen,

00:06:50.317 --> 00:06:53.729
heel anders 
dan bij de traditionele 3D-productie.

00:06:53.729 --> 00:06:57.259
Daarbij kunnen we

00:06:57.259 --> 00:07:00.835
de hele polymeerchemie hierop toepassen.

00:07:00.835 --> 00:07:04.826
We kunnen chemische technieken ontwerpen 
die net die eigenschappen geven

00:07:04.826 --> 00:07:07.868
die je echt wil hebben 
in een 3D-geprint object.

00:07:07.868 --> 00:07:09.205
(Applaus)

00:07:09.205 --> 00:07:12.439
Daar is het. Dat is geweldig.

00:07:12.749 --> 00:07:17.369
Je loopt altijd het risico dat zoiets 
tijdens een demonstratie net niet lukt.

00:07:17.369 --> 00:07:21.140
We krijgen materialen met interessante
mechanische eigenschappen.

00:07:21.140 --> 00:07:23.494
Voor het eerst 
kunnen we elastomeren krijgen

00:07:23.494 --> 00:07:25.955
met een hoge elasticiteit en hoge demping.

00:07:25.955 --> 00:07:29.368
Bijvoorbeeld trillingbeheersing
of geweldige loopschoenen.

00:07:29.368 --> 00:07:31.978
We kunnen 
ongelooflijk sterke materialen maken,

00:07:32.828 --> 00:07:36.404
met een hoge sterkte-gewichtsverhouding, 
echt sterke materialen,

00:07:36.404 --> 00:07:38.517
echt geweldige elastomeren.

00:07:38.517 --> 00:07:41.242
Dit gooi ik even in het publiek.

00:07:41.242 --> 00:07:43.878
Geweldige materiaaleigenschappen dus.

00:07:43.878 --> 00:07:47.293
Je hebt nu de mogelijkheid 
om een onderdeel te maken

00:07:47.293 --> 00:07:50.973
met de eigenschappen van een eindproduct.

00:07:50.973 --> 00:07:54.073
Als je dat baanbrekend snel doet,

00:07:54.073 --> 00:07:56.860
krijg je een totaal nieuw soort 
productieproces.

00:07:56.860 --> 00:07:59.716
Op dit moment heb je in de industrie

00:07:59.716 --> 00:08:02.678
de zogenaamde digitale draad 
bij digitale productie.

00:08:02.678 --> 00:08:07.167
We gaan uit van een CAD-tekening 
naar ontwerp, prototype, vervaardigen.

00:08:07.167 --> 00:08:10.440
Vaak wordt de digitale draad 
net bij het prototype onderbroken,

00:08:10.440 --> 00:08:12.872
omdat je de hele weg 
naar productie niet kan gaan

00:08:12.872 --> 00:08:16.587
omdat de meeste delen geen eigenschappen 
van een eindproduct hebben.

00:08:16.587 --> 00:08:19.818
Nu kunnen we de digitale draad 
helemaal vanaf het ontwerp

00:08:19.818 --> 00:08:23.227
tot prototype tot productie 
doen aansluiten.

00:08:23.227 --> 00:08:26.176
Dat maakt allerlei dingen mogelijk.

00:08:26.176 --> 00:08:30.659
Van zuinigere auto's,
geweldige roostereigenschappen

00:08:30.659 --> 00:08:33.080
met hoge sterkte-gewichtsverhouding,

00:08:33.080 --> 00:08:36.508
tot nieuwe turbinebladen, 
allerlei prachtige dingen.

00:08:37.467 --> 00:08:42.623
Denk je eens in dat je een stent 
nodig hebt in een noodsituatie.

00:08:42.623 --> 00:08:46.593
In plaats van een stent uit het schap

00:08:46.593 --> 00:08:48.822
met standaardmaten,

00:08:48.822 --> 00:08:52.978
krijg je een stent 
op maat van je eigen anatomie

00:08:52.978 --> 00:08:54.789
met je eigen aderstructuur,

00:08:54.789 --> 00:08:58.038
in een noodsituatie in real time geprint

00:08:58.038 --> 00:09:01.477
zodat hij na 18 maanden kan oplossen, 
echt baanbrekend.

00:09:01.477 --> 00:09:05.633
Of digitale tandheelkunde: 
ze maken dit soort structuren

00:09:05.633 --> 00:09:08.814
terwijl je in de tandartsstoel zit.

00:09:08.814 --> 00:09:11.530
Kijk eens naar de structuren 
die mijn studenten maken

00:09:11.530 --> 00:09:13.504
aan de Universiteit van North Carolina.

00:09:13.504 --> 00:09:16.313
Het zijn geweldige microschaalstructuren.

00:09:16.313 --> 00:09:19.309
De wereld is echt goed in nano-fabricage.

00:09:19.309 --> 00:09:23.599
De wet van Moore gaat over dingen 
van 10 micron en minder.

00:09:23.599 --> 00:09:25.201
Daar zijn we echt goed in,

00:09:25.201 --> 00:09:29.241
maar het is heel moeilijk om dingen 
te maken van 10 tot 1.000 micron,

00:09:29.241 --> 00:09:31.261
de mesoschaal.

00:09:31.261 --> 00:09:34.094
Met de subtractieve technieken 
uit de siliciumindustrie

00:09:34.094 --> 00:09:35.420
lukt dat niet erg goed.

00:09:35.420 --> 00:09:37.299
Wafers etsen kunnen ze niet zo goed.

00:09:37.299 --> 00:09:39.109
Maar dit proces is zo subtiel.

00:09:39.109 --> 00:09:41.594
We kunnen objecten 
van beneden af kweken,

00:09:41.594 --> 00:09:43.070
met additief fabriceren,

00:09:43.070 --> 00:09:45.913
en in tientallen seconden 
verbazingwekkende dingen maken.

00:09:45.913 --> 00:09:48.412
Dat opent de weg 
voor nieuwe sensortechnologieën,

00:09:48.412 --> 00:09:50.757
nieuwe technieken 
voor medicatietoediening,

00:09:50.757 --> 00:09:54.149
nieuwe lab-on-a-chip-toepassingen, 
weer baanbrekende dingen.

00:09:55.149 --> 00:09:59.983
Dus de mogelijkheid om in realtime 
een onderdeel te maken

00:09:59.983 --> 00:10:02.816
met de eigenschappen 
van een afgewerkt product

00:10:02.816 --> 00:10:05.352
opent echt de weg naar 3D-productie.

00:10:05.352 --> 00:10:09.822
Voor ons is dit erg spannend, 
nu zijn we echt baas over het kruispunt

00:10:09.822 --> 00:10:15.589
van hardware, software 
en moleculaire wetenschappen.

00:10:15.589 --> 00:10:19.755
Ik kan niet wachten op wat ontwerpers 
en ingenieurs over de hele wereld

00:10:19.755 --> 00:10:22.029
met deze geweldige methode 
gaan kunnen doen.

00:10:22.499 --> 00:10:24.618
Bedankt voor jullie aandacht.

00:10:24.618 --> 00:10:29.727
(Applaus)