blog

3D printen voor een beter leven

Techniek

3D printen maakt het onmogelijke mogelijk, lees je overal. Er lijkt bijna niets te zijn wat 3D printers níet kunnen maken: schoenen en kleding, stoelen en lampen, voedsel en fietsen, gebouwdelen en zelfs hele grachtenpanden. Zoals met iedere nieuwe techniek kun je er misbruik van maken: zo wist een Amerikaanse student een functionerend pistool van vijftien geprinte onderdelen te produceren. Maar het hielp ook een baby ademen.

3D printen voor een beter leven

Toen ik zeven jaar geleden voor het eerst over 3D-printen schreef, gaf iedereen hoog op over de vormvrijheid die het biedt. Je kan complexe voorwerpen produceren die niet met de hand of spuitgieten te maken waren. Ook maak je snel en goedkoop prototypes en maquettes, en unieke producten of kleine series zonder hoge opstartkosten. MGX by Materialise en Freedom of Creation vertaalden dat als eersten naar woonaccessoires en lampen, die de organische vormen van de natuur nabootsen. Ontwerpers als Michiel Cornelissen, Ted van Noten en kunstenaars als Joshua Harker maken de prachtigste sieraden en objecten van allerlei materialen met de 3D-printer, die ik zag op de expositie XYZ Shaping Free Dimensions in de Amsterdamse Gallery CNCPT13.

 
Kunstwerk Crania Anatomica Filigre door Joshua Harker

Gebouwen uit de printer

Naarmate de techniek vorderde, stortten architecten zich op de techniek: DUS architects ontwikkelen momenteel de KamerMaker, een verplaatsbaar paviljoen dat complete ruimtes van bioplastic (gebaseerd op maïszetmeel) kan printen en waarmee zij het eerste 3D-geproduceerde grachtenhuis willen neerzetten in Amsterdam-Noord. De Italiaan Enrico Dini ontwierp een 3D-printer waar met alleen natuurlijke materialen – zand en een bindmiddel gemaakt van zeewater – alle mogelijke vormen uitrollen. En Jan-Jaap Ruijssenaars van Universe Architecture wil het Landscape House in zijn geheel printen van beton.

Intussen wordt er wild gespeculeerd over hoe 3D-printen de wereld zal veranderen. Nu de printers steeds goedkoper worden en ontwerpbestanden gratis online te vinden zijn, zal het productieproces democratiseren. Straks kan iedereen zelf zijn eigen schoenen, apparaten, werktuigen, onderdelen en gebruiksvoorwerpen printen. Customization to the max. “China kan wel inpakken”, wordt geroepen. Geen milieuvervuilend, omslachtig en duur transport meer van goederen tussen fabrieks- en consumptielanden, en technologie is toegankelijk voor iedereen en niet alleen voor rijke bedrijven. Een ware revolutie dus.


3D printer Makerbot The Replicator

Robothanden en zwemvliezen

Voor die voorspelling uitkomt, zijn we jaren verder. Maar de ware revolutie die 3D-printen veroorzaakt speelt zich af op het gebied van gezondheid. Het internet staat bol van de filmpjes die laten zien wat voor protheses, spalken, synthetische organen, stukken schedel en andere hulpstukken uit 3D-printers komen.

Zo spotte ik de Robohand, een ontwerp van Richard van As, een Zuid-Afrikaanse timmerman die vier vingers kwijtraakte tijdens zijn werk. Hij downloadde uit de 3D-printdatabase een set mechanische vingers. Daarvan maakte hij samen met een Amerikaanse decorstukkenontwerper een complete hand, bedoeld voor kinderen die worden geboren met minder of met kortere vingers.
Robohand draag je als een handschoen en wordt aangedreven door bewegingen van de pols. Buig je naar voren, dan sluit de hand, buig je naar achter dan opent deze. De cijfers, scharnieren en knokkels komen allemaal uit de (gedoneerde) 3D-printer Makerbot. Word het kind groter, dan print je eenvoudig een grotere handschoen en integreer je daarin de hardware. De oude hand geef je door aan andere kinderen. De printbestanden voor de Robohand zijn voor iedereen beschikbaar op Thingiverse.

Voor het eendje Buttercup, geboren met een linkerpoot waarvan het zwemvlies naar achteren stond, was de 3D-printer ook een uitkomst. De eigenaar van het opvangcentrum waar Buttercup terechtkwam is een software engineer, die een nieuwe voet voor de eend wilde maken. Omdat de huidige voor 3D-printen beschikbare materialen nog niet zo flexibel zijn, printte hij een mal voor de eendenzwemvlies. Daarvoor stond Buttercups zusje Minnie model. De mal is gevuld met siliconen, die eenmaal gehard de kunstvoet vormen. De prothese is aan Buttercups poot bevestigd met een siliconen sok. Inmiddels waggelt, zwemt en duikt de acht maanden oude eend alsof hij nooit anders deed. Je kunt het proces terugkijken op de Facebookpagina Buttercup gets a new high tech foot.

High tech oren

Het kan nog gekker: het printen van dierlijk of menselijk weefsel. Amerikaanse nanotechnologiewetenschappers printten onlangs een bionisch oor van kalfscellen, dat via een antenne radiogolven opvangt die een normaal menselijk oor niet waarneemt. Oorprotheses worden doorgaans gemaakt via kraakbeentransplantatie, maar door het te 3D-printen zijn er antennes in het oor te verwerken.

In de Volkskrant vertelde Ernst Jan Bos, promovendus plastische chirurgie aan het VUmc in Amsterdam, dat hij experimenteert met het printen van ‘oormallen’ van oplosbaar kunststof. Deze worden gevuld met een mengsel van kraakbeen- en stamcellen van de patiënt. Die kunnen afkomstig zijn van restanten van het oor, of uit het andere oor. De gel is een soort voedsel, waarop cellen zich vermenigvuldigen. De mal houdt ze in vorm, tot alle cellen zijn volgroeid en een oor van kraakbeen is ontstaan. Na bekleding met getransplanteerde huid is een oor ‘gebouwd’. Nu werkt Bos nog met rattenoortjes, over vijf jaar hoopt hij een menselijke variant te maken.

Stoel van schimmel

Experimenten met dierlijk weefsel-printen zijn niet alleen voorbehouden aan wetenschappers, ook ontwerpers spelen hierbij een rol. Ontwerper Eric Klarenbeek onderzoekt momenteel de mogelijkheden om mycelium te printen, het netwerk van draden van een schimmel. Samen met wetenschappers van de onderzoeksgroep Paddenstoelen van Wageningen UR printte hij een stoel hiervan. Deze staat nu in onderdelen op kweek in het mobiele Print Grow-lab (zie foto hieronder) in het Belmonte Arboretum in Wageningen, te zien tijdens de expo (Re)Source. De stoel bestaat voornamelijk uit stro, met een dunne huls van bioplastic. Eenmaal volgroeid zou hij een zittende mens moeten kunnen dragen. Mycelium groeit snel, is licht, brandwerend, sterk en duurzaam.

De wetenschappers hielpen Klarenbeek en zijn assistenten bij het bestuderen van hoe de paddenstoel groeit op geprinte bioplastics of composieten van plastic en houtvezel. Klarenbeek ontwikkelde vervolgens een printerkop die met het substraat van de onderzoeksgroep kan printen. De wetenschappers hielpen ook met het aanleveren van fijnere malingen zodat de ontwerpers beter konden doseren en 3D-printen. Doel van dit alles? Mogelijk brengt het experimenteren kennis en skills voort om op termijn met behulp van 3D-printen efficiënter paddenstoelen te kweken. Voor Klarenbeek levert het experimenteren misschien nieuwe kennis over productiemethoden of materiaal op.

Toekomstmuziek

Over de hele wereld zijn bedrijven en universiteiten bezig huid-, borst- en -orgaanweefsel te maken met een 3D-printer. In potentie kan elk type cel uit het menselijk lichaam nagemaakt worden na het afnemen van stamcellen van een patiënt. De eerste weefsels die uit een printer komen, worden in een bioreactor gedaan waar ze verder groeien en hun uiteindelijke vorm aannemen. Volgens Michael Renard, directeur van ‘bioprintbedrijf’ Organovo, zien de eerste organen, bloedvaten en weefsels over tien jaar het licht, ingewikkelder weefsels over 20 jaar. Dit biedt niet alleen mogelijkheden voor medicijnfabrikanten, die dan hun producten beter kunnen testen, maar ook voor transplantaties. Stel je eens voor dat orgaandonatie overbodig wordt en de kans dat het lichaam een orgaan afstoot minimaal.

Klinkt erg futuristisch en roept associaties op met science fictionfilms waarin wordt gekloond met negatieve gevolgen. Net als bij iedere innovatie volgen de wetten en regels pas later en dat zal ook met 3D-printen het geval zijn.
Nu 3D-printen zich razendsnel ontwikkelt, zijn we afhankelijk van het morele en ethische besef van de wetenschappers en ontwerpers die ermee werken en experimenteren. Ontwerpers kunnen niet alleen welvaren bij de ontwikkelingen, maar dienen ook na te denken over hun nieuwe rol en verantwoordelijkheid hierin. Die zullen absoluut veranderen, als je ziet welke dilemma’s de nieuwe techniek oproept (copyright, milieuvervuiling, eigenrichting, etc.). Voorop staat in ieder geval dat 3D-printen met de juiste voortrekkers uit de ontwerp- en wetenschapswereld ons leven ingrijpend kan verbeteren.


Schedel waarvan de ontbrekende helften uit een 3D-printer komen.

Reageer op dit artikel

Gerelateerde tags

Lees voordat u gaat reageren de spelregels