Jagten på nye materialer holder 3D-printerne tilbage

Tænder! Det er ikke ligefrem det, man forventer at se på en industrimesse som Euromold, der mest er kendt for værktøjer til sprøjtestøbning. Men ikke desto mindre blev der fremvist en hel del tænder på udstillingen i november måned. Her mødtes alle de store producenter af 3D-printere nemlig også for at føle hinanden på – ja, tænderne.

3D-printede mennesketænder er et godt eksempel på, hvad 3D-print står for i disse år. Tænder, kroner, kæbeben og andre reservedele til munden skal nemlig designes lige nøjagtig til brugerens mundhule, de skal være ekstremt holdbare og helst ligne den ægte vare.

Det første har været muligt med 3D-print i en årrække, mens de to andre krav har været en hel del vanskeligere at opfylde. Men med fremkomsten af nye materialer er det faktisk blevet muligt.

Det østrigske firma Lithoz har for eksempel fremstillet et helt nyt pulvermateriale, som består af en blanding af akryl og keramik. I en 3D-printproces hærder uv-lys en akrylatbaseret hærdeplast, som derefter størkner. Ved en efterfølgende sintring brændes plasten af og tilbage står man med en keramik-krone, der er ligner en traditionel krone.

Det fortæller forsker David Bue Pedersen fra DTU Mekanik:

»Det er de nye materialer, som driver udviklingen. Hvis vi ser på selve printeren og de teknikker, der er udviklet over de seneste 25 år, så kan det sammenlignes med, om vi i værktøjskassen skal gribe fat i den grove eller fine fil,« siger han.

Dråbe for dråbe

Et andet eksempel er fremkomsten i 2005 af en kobolt/krom-legering, der efterfølgende fik fly- og aerospaceindustrien til at kaste sig over 3D-printede dele. I dag vurderes det, at Boeing bruger flere end 200 3D-printede dele i forskellige fly.

Også Dr. Erwin Meinders fra den hollandske forskningsinstitution TNO ser materialerne som det, der begrænser udviklingen i dag:

»Vi har teknologierne, men når det for eksempel gælder plast, så er det først, når vi kan lave et produkt, der ikke kan sammenlignes med sprøjtestøbning, at vi er kommet et afgørende skridt videre,« siger han.

Men problemet med de nye materialer bider sig selv lidt i halen, for de fleste teknologier er bygget op omkring et bestemt materiale. Enten skal det varmes op og presses ud gennem et printerhoved eller størkne i en væske eller et pulver, når det bliver ramt af en laser. Det forhindrer, at nye materialer kan komme ind i eksisterende teknologier – for teknologien er tilpasset materialet.

Tyske Arburg har dog forsøgt at gøre noget ved problemet, når det gælder plast. I stedet for en specialfremstillet tråd, som de fleste andre producenter af 3D-printet plast benytter sig af, kan deres 3D-printer i princippet bruge alle de plasttyper, der i dag også bruges til sprøjtestøbning. Plasten bliver leveret i pellets og hældt direkte i hver sin beholder i printeren. I printeren varmes den op og lægges så på i enkeltdråber. Metoden er langsom og med lav opløsning, men materialeudvalget er betydeligt, så længe man holder sig til kendte plast-typer.

Gamle patenter udløbet

De fleste patenter inden for 3D-print blev udtaget i perioden 1986 til 1989, og de fleste er for længst udløbet. Det sidste af de store patenter, nemlig patentet for metalprint-teknologien SLM (Selective Laser Melting), udløb i foråret 2014. Det er derfor forventeligt, at der i de kommende år vil ske en kraftig udvikling i metalprint. Noget tilsvarende så man nemlig, da patenterne for FDM (Fused Deposition Modeling) og Stereolitografi udløb.

Ud over nye materialer så er en af de helt store udfordringer lige nu at kunne kombinere materialer fra forskellige stofgrupper og print-­teknikker, først og fremmest metal og plast og på lidt længere sigt også grafit, elektronik og kemi. Først når det sker, vil det være muligt at printe færdige systemer. Det skriver blandt andre konsulentvirksomheden PWC i en analyse af fremtidens marked for 3D-print.

I dag er det muligt at fremstille produkter i plast med forskellige egenskaber. For eksempel en kombination af blødt, bøjeligt plast og hård plast. Og hvis man har for eksempel en Objet500 3D-printer til 1,5 mio. kroner, så er det også muligt at printe i flere farver.

Men når det gælder en kombination metal og plast i en enkelt produktionsproces, så forudser PWC, at det ligger mere end fem år ude i fremtiden.

Digitale materialer

Heller ikke David Bue Pedersen ser multimaterialeprintere lige om hjørnet. Han har på DTU selv eksperimenteret med at printe et almindeligt batteri. Men selvom batteriet blev fuldt funktionsdygtigt, så var processen meget langsommelig og kompliceret

Han peger dog på, at der for tiden udvikles maskiner, der arbejder med såkaldte ‘Digital Materials’. Det er en form for grundmateriale, hvor materialeegenskaberne kan styres kemisk. Det er for eksempel det, den store Objet500 3D-printer benytter:

»Men en universalprinter, der kan printe i alle materialer? Nej, der går lang tid, før vi ser sådan en,« siger David Bue Pedersen.

Det er få analysebureauer, som ikke har udskreget 3D-print som hjørnestenen i fremtidens industrielle revolution. I maj måned kunne det amerikanske analyseinstitut Wohlers Associates fortælle, at omsætningen i 2013 for 3D-print lå på over 18 mia. kroner, og at markedet voksede med næsten 35 procent om året. McKinsey Global Institute forudser, at 3D-prints påvirkning på verdensøkonomien i 2025 vil udgøre cirka 3.300 mia. kroner. Der er altså fuldt blus på forventningerne til fremtidens 3D-printede produktion.

3D-printerne skal ifølge talrige artikler og skåltaler både løfte udviklingslandenes industrielle fremtid og de industrialiserede landes hjemtagning af produktion fra Kina og andre lavtlønslande. Men ifølge Wohlers Associates, så er det 3D-printere til under 30.000 kroner, som udgør den væsentligste stigning i salget, hvilket med andre ord vil sige, at køberne hovedsageligt er private entusiaster og materialet plast.

Endnu er der derfor et godt stykke vej til revolutionen.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

"Det sidste af de store patenter.....udløb i foråret 2014. Det er derfor forventeligt, at der i de kommende år vil ske en kraftig udvikling i metalprint.

Så kan det ikke siges tydeligere - patenter er udviklingshæmmende og dermed samfundsskadelige. Vi skal kunne overleve på vor iderigdom og kundskaber, men det kan kun lade sig gøre såfremt nogen (ud over mig!) slår et slag for at patenter afløses af et system hvor alle kan videreudvikle producere og markedsføre produkter på basis af ideen, og hvor ideophavsmanden til gengæld sikres en på forhånd fastsat procentuel (10-20%) royalty af det provenu som produkter baseret på ideen genererer. Uden et sådant juridisk økonomisk skift kan vi blot sidde og vente på at vores land sygner hen - med et sådant skift vil der være lyse tider forude. Apps Markedspladserne, der genererer milliarder er baseret på en sådan mekanisme! "En enkelt algoritme kan redde den vestlige verden" http://videnskabeligindsigt.blogspot.dk/20...

  • 9
  • 4

Nu er de fleste patenter på 3D printing ejet af et par firmaer, 3D systems og Stratasys, der flere gange har været i retten for monopolisering af mange forskellige 3D print teknologier siden starten af 90'erne, netop fordi de meget aggressivt sagsøger alt og alle, selv små kickstarter projekter, der forsøger at lave billige 3D printere.

Man kan dermed sige, at de har patenteret, ikke for at fremme teknologien generelt, men for at skabe et monopol. Det har også haft den effekt, at 3D printere traditionelt har været meget dyre, langt over 100.000 kr i anskaffelse, hvilket stadig holder avanceret 3D printing udenfor hobbyisters rækkevidde.

Det er ikke samfundsgavnligt.

  • 10
  • 2

Udviklingen sker altid hurtigere, end man regner med, så lad os nu se, hvor mange år, der går, før vi ser det næste store skridt indenfor 3D-printning - og ja, det er da et aldeles glimrende eksempel på, hvornår patentering virker håbløst dårligt :/

  • 2
  • 1

hvor ideophavsmanden til gengæld sikres en på forhånd fastsat procentuel (10-20%) royalty af det provenu som produkter baseret på ideen genererer.

Men Søren (HB), dit forslag svarer jo blot til, at du vil indføre en tvungen licenssats. I dag kan en virksomhed da sagtens udvikle og producere ved brug af en anden virksomheds patent, blot ved betaling af en aftalt licens. Dit forslag svarer til en statsfastsat licens - og det lyder på alle mulige måder ubehageligt i mine ører.

Jeg vil derimod foreslå at patenternes varighed sænkes lidt. Måske kunne man differentiere patenters levetid afhængig af teknologisk område el.lign. for at afspejle, at den teknologiske udvikling ikke er lineær, men nærmere eksponentiel (Kurzweil).

  • 3
  • 0

Ja det er hvad man (jeg) får ud af at prøve at oversimplificere for at holde det nede på et lixtal og en længde som flere orker at læse. Det er trist at resultatet skurre i dit øre! Fejlen er min. Det væsentlige ved det fysiske varemarked er ikke at en sælger og køber mødes, det gjorde de også i vikingetiden - med meget varierende udfald for køber og sælger, men at køb og salgsprocessen er sikret og forudsigelig, så det kan betale sig at producere med sikker forvisning om at produktet kun skal afsættes under kostprisen såfremt der sker noget meget uforudsigeligt og dramatisk - derfor er de vestlige økonomier fortsat så attraktive for alle andre - der er ordenen og forudsigeligheden fortsat størst. Det helt centrale er altså, at der er ordnede og sikrede forhold som gør det rentabelt for ideophavsmænd at ofre energi på at føre deres kreativitet fra "den spæde impuls fra det underbevidste" til en ide som andre kan forstå og arbejde videre med o.s.v. For mig er det i orden at du bedre kan lide noget andet, men det er ikke tilfældigt at jeg i min egentlige argumentation for algoritmen forholder mig til såvel videnskabsteori som historievidenskab, psykologi, og økonomi før jeg når frem til "Idesamfundet" og den pågældende algoritme. Før Einstein vidste man i over 100 år at Newtons fysik ikke kunne rumme alle de observerede fænomener, men man forsøgte alligevel i 100 år at presse fænomenologien ned i den Newtonske forståelsesramme. Det er fortsat den almindelige holdning, at "ikke fysisk produktion" kan udfolde sig på det fysiske-vare samfunds præmisser. Jeg argumentere imidlertid for, at vi nu står ved en skillevej. Enten holder vi os indenfor det fysiske-vare samfunds juridiske og moralske præmisser og så vil vi indenfor en generation eller to komme ned på niveau med Kina, eller også sker der på sigt en omstrukturering som er lige så radikalt, som skiftet var fra feudalsamfundet til det kapitalistiske samfund. Jeg kan godt forstå at det er en stor mundfuld at sluge, men indtil videre (siden "Videnskaben, Historien og Fremtiden" udkom i 1991, altså for 23 år siden) er der kun 2 ting som er gået anderledes end jeg forudsagde den gang. Det er som sagt virkeligheden og ikke ideologi som er det afgørende for hvilke forståelsesmønstre der holder i længden.

"Idesamfundet" (minus naturvidenskab og forkortet historie afsnit, 90 sider) http://videnskabeligindsigt.blogspot.com/2...

"Science History and the Future" (Fuld version 160 sider) http://unifiedscience.blogspot.com

  • 0
  • 4

Her skriver jeg om noget som jeg hævder kan afløse "det fysisk - vare producerende samfund", og så tror du at det er så primitivt. Det er jo heller ikke sådan at alle fysiske dele af din smartphone laves af den samme person, eller at alle der levere dele til den får den samme andel! Læs baggrundsstoffet eller lad være, men jeg tvivler på at tråden vil kunne bære at jeg går dybere i det her.

  • 0
  • 4

Her skriver jeg om noget som jeg hævder kan afløse "det fysisk - vare producerende samfund", og så tror du at det er så primitivt. Det er jo heller ikke sådan at alle fysiske dele af din smartphone laves af den samme person, eller at alle der levere dele til den får den samme andel! Læs baggrundsstoffet eller lad være, men jeg tvivler på at tråden vil kunne bære at jeg går dybere i det her.

Du kan ikke forvente at vi gider læse flere hundrede siders afhandling skrevet af dig selv. Jeg mener at patentsystemet er dybt godnat, men du er nødt til at argumentere for dine ideer, hvis du vil have dem med i debatten her. Den smule du skrev giver ingen mening, hvilket blot var det jeg ville vise med den absurde konklusion der fremkommer ved at følge det du skrev ordret.

Iøvrigt er langt de fleste af patenterne softwarepatenter, så der er absolut intet fysisk over det. Hardwarepaterne er der nogenlunde styr på i form af diverse patentpuljer, som indgår i standarderne.

  • 4
  • 0

Et skridt på vejen ville efter min mening være at gøre alle patenter til FRAND patenter. FRAND står for Fair, Reasonable And Non-Discriminatory) og bruges fx idag for patenter, der er nødvendige for at implementere en ISO standard eller lign. Det modsatte af FRAND må være unfair, urimelige eller diskriminerende vilkår... hvorfor skal det være lovligt i forbindelse med patenter?

Hvis man samtidig kræver at et firma SKAL fremstille et produkt baseret på patentet eller licensere det til mindst én producent, der gør det, for at patentet er beskyttet ville man være langt i kampen mod patent-trolde.

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten