MIT ontwikkelt 3D-printer die in 10 materialen tegelijk print

Kijk, hier zitten we nou wél op te wachten met zijn allen. Multimateriaal, uit één en dezelfde printer en ook nog eens tegen een acceptabele prijs. Dat mag met recht de Holy Grail van de 3D-printers genoemd worden. En MIT schijnt er heel ver mee te zijn.

De grote mogelijkheden die 3D-printing vandaag de dag al biedt ten spijt, zijn er nog steeds heel veel beperkingen. Een belangrijke beperking is het gegeven dat de typische desktop 3D-printer nog steeds maar in één materiaal kan printen. Dat wil zeggen, uiteraard kunnen deze printers in verschillende types en kleuren filament printen, en soms dankzij meerdere extruders ook in dezelfde print, maar dit is iets heel anders dan een object opbouwen in meerdere materialen. Je hebt al snel een dure en ingewikkeldere machine nodig om bijvoorbeeld in harsen te kunnen printen die verschillende eigenschappen hebben, maar we willen eigenlijk een machine die in een groot aantal materialen kan printen tegen een lage prijs.

En dat is nou net waar MIT’s Computer Science en Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) zich mee bezig houdt en al flinke vooruitgang in heeft geboekt.

De 3D-printer die de onderzoekers de MultiFab noemen, is een multimateriaal 3D-printer die met 10 verschillende materialen in een enkele print kan werken, met tot nu toe 15 mogelijke materialen waarin geprint kan worden. Sommige van deze materialen zijn hard, andere flexibel of support materiaal. De materiaalbibliotheek moet snel uitgebreid worden door verder onderzoek.

De printer kan niet alleen in vele materialen printen, maar ook nog eens in zeer fijn detail, met laaghoogtes van wel 13 micron. De printer heeft bovendien een geïntegreerd 3D-scanningsysteem en ondanks al die eigenschappen kostte het slechts $7.000 om de machine te bouwen.

Hoe werkt het systeem? Het gebruikt meerdere piëzo-elektrische printkoppen van 2D-printers die speciaal voor 3D-printing zijn klaargemaakt en aangepast zodat ze lichtgevoeligen materialen kunnen spuiten op een bouwplatform of op reeds geprinte lagen van een object. Net als bij een typische stereolithografie (SLA) 3D-printer wordt het materiaal uitgehard door een UV-licht terwijl het wordt gespoten. De constructie van de printer is gebaseerd op een modulaire bouwstijl die het mogelijk maakt om componenten heel snel te verwisselen.

De geïntegreerde 3D-scanner is niet alleen bedoeld om printbare modellen te maken voor het repliceren van objecten, maar is tevens een integraal onderdeel van de feedback cyclus van het systeem. De scanner is in staat om data terug te sturen naar de computer om het systeem ervan te verzekeren dat het object dat gemaakt wordt ook correct gemaakt wordt en eventueel onderweg fouten te corrigeren die plaatsvinden tijdens het printproces.

De onderzoekers hebben al talloze objecten geprint die ieder uit meerdere materialen bestaan. Onder andere een LED met geïntegreerde lens, complexe metamaterialen, privacyschermen voor smartphones, een microlensreeks en optische vezelbundels.

Hoewel er nog steeds veel te doen is voordat we deze printer gereed is voor gebruik door anderen en we gemakkelijk objecten kunnen repliceren, zijn dit al zeer veelbelovende stappen.