Begin deze maand is er in de internationale media voor het bericht gekomen dat een Amerikaan erin is geslaagd voor het eerst een werkend pistool te printen: the Liberator. Het is een wapen wat uit 16 onderdelen bestaat waarvan er 15 van kunststof zijn gemaakt die zijn geprint. Het enige niet geprinte onderdeel is een draadnagel of spijker die fungeert als slagpin. Met het wapen is mogelijk om 1 schot te lossen.
In onderstaande video wordt het wapen gedemonstreerd.
The first ever hand-firing of the world's first fully 3D-printed gun
Luchtgeweer of vuurwapen?
Het is overigens maar de vraag in hoeverre er hier daadwerkelijk sprake is van een vuurwapen en niet van een luchtgeweer. Vorig jaar is op deze website al een artikel verschenen over het printen van vuurwapens met behulp van een 3D-printer. Als grootste technische uitdaging wordt de drukkamer genoemd die bestand moet zijn tegen hoge gasdruk en de hoge temperatuur die bij de explosie ontstaan.
Er lijkt in ieder geval nu voor het eerst te zijn aangetoond dat het mogelijk is een werkend pistool te printen met een 3D-printer. De volgende stap zal uiteraard zijn om dit ontwerp verder te verbeteren en eventueel ook op termijn te proberen een echt vuurwapen te printen met een drukkamer die tegen eerder genoemde extremen bestand is.
Iets wat echter niet het grootste probleem is. Zoals uit eerder genoemd artikel blijkt zal dat vooral de munitie zijn. Aan een vuurwapen zonder munitie heb je niets en het is maar de vraag of jezelf patronen voor een vuurwapen kunt printen. Je bent bijvoorbeeld buskruit nodig om een explosie te laten plaatsvinden. Als je al een vuurwapen hebt, zul je waarschijnlijk alsnog op een andere manier moeten proberen om aan munitie te komen.
Grondrecht wapenbezit
De jongeman in de video is de 25-jarige rechtenstudent en zelfverklaarde internet-anarchist Cody Wilson die publiekelijk de grenzen opzoekt in hoeverre het legaal is en het geaccepteerd wordt om een zelf een (vuur)wapen te printen. Dit in een land waarin het recht op het dragen van een vuurwapen in de grondwet staat beschreven. In het tweede amendement van Amerikaanse grondwet om precies te zijn. Bovendien is er momenteel ook controverse rondom dit thema in de VS door enkele schietpartijen die er afgelopen jaar zijn gepleegd en zijn geëindigd in bloedbaden. President Obama wil de wapenwet juist aanscherpen en de wapenlobby in het land is hier uiteraard op tegen.
Gevolgen actie Wilson
Wilson zoekt in ieder geval bewust de grenzen door publiekelijk te demonstreren dat het mogelijk is een werkend wapen te printen. Ook heeft hij de blauwdrukken op het internet geplaatst zodat het mogelijk is om zelf het wapen te printen. Blauwdrukken die ondertussen onder druk van de Amerikaanse overheid offline zijn gehaald. Ze zijn echter ondertussen al meer dan 100.000 keer gedownload.
Ook hebben Britse journalisten geprobeerd om een zelf geprinte wapen in onderdelen aan boord van de Eurostar te smokkelen. De Eurostar is een treinverbinding tussen Londen en Parijs. Het is de Britse journalisten gelukt zonder problemen door de Franse paspoortcontrole te komen en binnen 30 seconden het wapen in elkaar te zitten middenin de volle trein. Ze kwamen door de paspoortcontrole door alleen de kunststoffen onderdelen mee te nemen. Onderdelen die niet gedetecteerd kunnen worden door de metaaldetector. Het is dan ook logisch dat overheden en inlichtingendiensten deze ontwikkeling op de voet volgen.
Wilson geeft aan te vrezen voor een celstraf. Overigens heeft de Amerikaanse overheid zelf ook plannen om te experimenteren met het 3D-printen van wapens.
Heb je genoeg van die ellenlange wachtlijsten voor een donororgaan, of wil je van die flaporen af? Of ben je toch eindelijk bezweken voor het spambombardement aan penis- of borstvergroters? De bioknutselaars van Biocurious Labs in Sunnyvale, California, hebben dé oplossing.
Wil je deze ultracoole gadget zelf bouwen, en bijvoorbeeld de neus van Cleopatra cadeau doen aan je geliefde voor haar verjaardag, of je hond voorzien van een tweede staart, dan volgt hieronder de handleiding op Instructables.com. Zoals altijd kunnen wij geen verantwoordelijkheid nemen voor misbruik van techniek.
Cocaïne en antibiotica uit de printer? Uit de enkele tientallen chemische elementen worden er misschien zes of zeven zeer vaak gebruikt in de scheikunde: waterstof, zuurstof, koolstof, stikstof, zwavel, fosfor en wellicht chloor (een omstreden element vanwege de milieuproblemen met chloorverbindingen). In principe kan je daarom met een beperkt aantal basischemicaliën iedere denkbare verbinding maken, als je het reactieproces maar verandert. Dit is precies wat chemicus Leroy Cronin van de universiteit van het Schotse Glasgow gedaan heeft. Downloaden we straks van The Pirate Bay illegale bootlegs van dure medicijnen?
Chemische fabriek uit de 3D printer
Het idee van Cronins team is even visionair als simpel. Een 3D printer van nog geen 1600 euro print een chemische productielijn en spuit de chemicaliën op de juiste plaats in het circuit. Handig voor chemici die willen experimenteren met een nieuwe verbinding, maar uiteindelijk wordt zo iedereen met een computer en een 3D printer een chemicus. Scheikunde voor de massa. Kortom: je hoeft wellicht strakt niet meer naar de apotheek voor bepaalde medicijnen, maar kan ze zelf printen. Ideaal voor bijvoorbeeld astronauten, ruimtekolonisten of mensen die ver van de bewoonde wereld aan het werk zijn. Aan de andere kant, ook weer een totaal nieuw terrein voor de politie om in de gaten te houden. Wat als zieke geesten het ontwerp voor een LSD reactor, of nog erger, uploaden en dat aan de man brengen als een circuit voor een hoofdpijnpil?
De printer in actie plus schema van de reactiekamers. Bron: Nature Chemistry (zie bronnenlijst; er is nog meer)
Chemische inkt
Cronin en zijn collega’s gebruikten de open source 3D printer van het Fab@Home project, dat tot doel heeft zelffabricage in de huiskamer te brengen. Ze ontdekten dat een polymeergel die vaak in badkamers wordt gebruikt, kan worden gebruikt om reactiekamers en verbindingsbuisjes van alle denkbare groottes en vormen te printen. Nadat de kit hard is geworden, spuiten de printkoppen de chemicaliën, ‘chemische inkten’, in de reactiekamers. In principe kunnen de afmetingen van de reactor en de chemische ingrediënten om een bepaald product te maken, alle worden ontworpen en in dezelfde software blauwdruk worden opgenomen. Alles wat de gebruiker hoeft te doen is het te downloaden en naar de printer te sturen. De onderzoekers denken aan een online winkel waar je een chemische app voor een bepaalde pil kan downloaden en vervolgens in je eigen 3D-printer uit kan laten printen. Hier kan je ook een standaardset van chemische inkten bestellen. Potentiële gezondheidsgevaren omdat mensen in staat zijn hun eigen medicijnen of drugs te printen kunnen volgens Cronin worden geminimaliseerd. Zijn team schrijft alleen software voor specifieke eindproducten die lastig in andere reacties zijn om te zetten. “We zouden de reacties in het lab hebben uitgetest zodat niemand in staat is ze te hacken.”
Uiteraard is het wel mogelijk met enige chemische kennis zelf je eigen reactor voor bijvoorbeeld cocaïne te ontwerpen en uit te printen. Hier een chemische handleiding van erowid.org (Duits; 1923). U begrijpt, waarde lezer: hiervan beginnen de vingers van een droogstaande chemiegek flink te jeuken.
Chemical Reactors Made By 3-D Printing
Reacties controleren door geometrie
Wie wel eens in new-age kringen heeft vertoefd wordt doodgegooid met Heilige Geometrie van een zekere Drunvalo Melchizedek en dergelijke. Welnu, ook reacties kunnen geometrisch beïnvloed worden. Cronin heeft om het principe aan te tonen een eenvoudig blok geprint, bestaande uit twee reactiekamers die met een centrale mengreactor zijn verbonden. Dit was voldoende voor eenvoudige anorganische en organische chemische reacties en om totaal nieuwe (overigens nutteloze) stoffen, complexe anorganische metaalverbindingen, te produceren. De onderzoekers voerden ook de (onder chemici) welbekende katalytische reductie van styreen (waar o.a. piepschuim van wordt gemaakt) uit. Hiervoor werden de katalysatoren op de wand van de reactiekamer geprint. Ook dit bleek aardig te gaan en nadat de geprinte reactiekamer wordt schoongemaakt, kan deze weer worden gebruikt. Door de chemicaliën in een verschillende volgorde met elkaar te mengen, en door de grootte en vorm van reactievaten aan te passen, kunnen totaal andere stoffen worden geproduceerd.
Fundamentele verandering
Cronin wijst er – terecht – op dat dit een radicale verandering betekent wat betreft de manier waarop scheikunde plaatsvindt. Niet langer zijn reageerbuisjes, erlenmeyers en bekerglazen passief, maar worden actieve onderdelen van de chemische reactie. Voor een chemisch technoloog waren ze dat uiteraard al – reactorontwerp is uiterst belangrijk in een chemisch productieproces. Nu komt dit dus ook naar het lab. Dit omdat de uitkomsten van een chemische reactie niet alleen afhangen van de beginingrediënten, maar ook hun onderlinge verhouding en de snelheid waarmee ze worden gemengd. Dit kan worden veranderd door de grootte van de reactiekamers en de afstanden die de chemicaliën moeten reizen te veranderen. Cronin denkt dat hierdoor totaal nieuwe chemische stoffen mogelijk worden: “Als je reactie niet loopt zoals de bedoeling is, dan verander je gewoon de reactor.”
Cronin toonde dit aan door een reactie te herhalen. Hij gebruikte dezelfde hoeveelheid beginmateriaal, maar programmeerde de printer zo dat deze de afmeting van de centrale mengkamer verkleinde. Alleen de reactanten die in de mengkamer terecht kwamen voordat deze vol raakte, namen deel aan de reactie. Voldoende om de producten van de reactie te veranderen. Kortom: geen ouderwets geknoei meer met flesjes en retorten. De mengkamers kunnen ook worden uitgerust met gloeispiralen (die kunnen worden geprint met elektrisch geleidende koolstofinkt) om ze te verwarmen.
Dierproeven niet meer nodig, reactiecontrole met een smartphone en brandgevaar
De mogelijkheid om organen te printen met een 3D printer bestaat al wat langer. Dit biedt een fascinerende mogelijkheid: de effecten van nieuwe medicijnen, bijvoorbeeld eiwitten, uittesten op geprinte organen. Cronin heeft nog meer plannen. Ook een ander onmisbaar accessoire uit de negentiende eeuw, de Bunsenbrander, kan worden vervangen door geprinte gloeispiralen van koolstof- of metaalinkt op bepaalde plekken, die in een magnetron (of door inductie uiteraard) verhit kunnen worden. Met doorzichtig materiaal kan er ook een venster in de reactiekamer geprint worden, waardoor de gebruiker – of een smartphone, waarin een app de camerabeelden analyseert – de voortgang van de reactie kan volgen. Er is wel een nadeel met de huidige opzet. Veel chemicaliën zijn explosief in combinatie met de zuurstof uit de lucht. Cronin had al te kampen met enkele explosies. HIj werkt nu aan een meer inert materiaal voor de reactiekamers, dat de reactiekamers goed afdicht.
Ontwerpen delen
Op dit moment werkt Cronins team aan een kit om de pijnstiller ibuprofen te printen. Immers, zelfs in de landen met de allerbelabberdste medische voorzieningen zijn mobieltjes wijdverspreid. 3D-printers zijn dat uiteraard wat minder, maar er zijn nu al projecten actief om 3D-printers te verspreiden in de derde wereld. Hierdoor kunnen mensen dingen als fietsonderdelen uitprinten, of zelfs complete fietsen, zie hier. De meeste medicijnen en schoonmaakmiddelen bestaan uit koolstof, waterstof en zuurstof, die ook in huid- tuin- en keukenmiddelen als maissiroop, glycerine en paraffine voorkomen. Ook kunnen niet-chemici zelf ontwerpen ontwikkelen en delen met chemici, bijvoorbeeld voor stoffen waar bedrijven nog niet aan hebben gedacht of die niet interessant voor ze zijn. Dit kan ok een uitkomst zijn voor de zogeheten orphan drugs. Dit zijn medicijnen die voor zeer zeldzame ziekten worden gemaakt. Patiënten kunnen straks deze medicijnen zelf produceren. Sommige chemici noemen dit een veelbelovende doorbraak, andere reageren sceptischer. Cronin zelf gelooft in ieder geval rotsvast in zijn idee: “Ik zie voor me dat jaren na nu, mensen medicijnen in hun 3D-printer thuis zullen fabriceren.”
Inderdaad. Deze doorbraak is een essentieel technisch hulpmiddel voor een gemeenschap van zelfvoorzienende mensen.
Open source hardware, een printer waarmee je complete elektrische apparaten kan downloaden en uitprinten, is een zeer krachtig idee dat in het komende decennium en daarna een zeer belangrijke rol gaat spelen. Dit overzicht toont enkele pioniers, die de kracht van open source hardware: het ontwerpvermogen van miljarden mensen gebundeld via internet, duidelijk laten zien. Hopelijk brengen we onze lezers op ideeën.
Via Nrc.nl stuitte ik deze week op het artikel van 4 januari 2012:
Marcin Jakubowski is misschien wel de enige boer met een doctorsgraad in kernfusie. “Ik was nutteloos, ik had totaal geen praktische vaardigheden,†vertelt hij tijdens een optreden in het bekende TED-circuit. “Dus begon ik een boerderij. Ik kocht een tractor, die ging kapot. Ik liet hem repareren, hij ging weer kapot. And pretty soon I was broke too.â€
Jakubowski concludeerde dat hij andere werktuigen nodig had. “Ze moesten robuust zijn, modulair, goedkoop en gemaakt van lokaal verkrijgbare materialen. Ik moest ze zelf kunnen repareren en ze moesten een leven lang meegaan.†Hij besloot zijn gereedschap zelf te maken. Hij ontwierp verschillende machines, waaronder een tractor annex graafmachine annex heftruck, en publiceerde zijn ontwerpgegevens op een wiki.
Al snel stroomden de ideeën en ontwerpen binnen. Inzenders verschenen op bijeenkomsten om te helpen bouwen. Jakubowski heeft vijftig machines bedacht – …
Wereldwijd werken veel universiteiten en bedrijven aan de ontwikkeling van robots. Maar ze doen dit meestal zelfstandig, waardoor ontwikkelingen langzaam gaan, robots duur blijven en producten van verschillende groepen slecht op elkaar aansluiten. De TU Eindhoven start daarom het Robotic Open Platform (ROP), een open source systeem voor robothardware. …
Afgelopen weekend vond de eerste Nederlandse Maker Faire plaats in Groningen. We kunnen met een gerust hart zeggen dat Nederland toe is aan deze nieuwe stroming. Na een dag rondlopen, -kijken en praten in de Machinefabriek ben ik er van overtuigd dat de Maker Faire snel in andere steden moet en zal komen. De teller stond op het einde van de dag op zo’n 800 bezoekers, maar helemaal zeker weet de organisatie het niet. Het zouden er best meer kunnen zijn. Feit is dat de dag meer dan geslaagd is en volgend jaar mei de volgende editie in Groningen al in de agenda staat.
De dag stond in het teken van het zelf maken, zelf doen, nieuwe ideeën bedenken en die zelf uitvoeren. Of met de hulp van anderen. Of het nu ging om het maken van een LED libelle van kroonsteentjes, je eigen button ontwerpen en maken, spelen met Lego of je gezicht in 3D uit een printer krijgen, het was allemaal mogelijk. Niels Kim heeft onderstaande sfeerimpressie geschoten. …
Zoals het er naar uitziet verklaart het team achter The Pirate Bay nu de totale oorlog aan de copyrightlobby. Zie je een coole, maar veel te dure nieuwe gadget in de winkel? Geen punt, dan download je gewoon het design van The Pirate Bay.
Download je nieuwe pennenbakje
The Pirate Bay, geliefd onder internetgebruikers maar gevreesd door de copyrightindustrie, heeft een nieuwe categorie geopend voor downloads. Deze keer geen digitaal medium, maar ‘physibles’, waarmee The Pirate Bay fysieke objecten bedoelt. Onder deze rubriek staat 3D-ontwerpen, die door middel van een 3D-printer uitgeprint kunnen worden. Diverse fabrikanten en open-source ontwerpers produceren nu 3D-printers voor onder de duizend euro. De iets duurdere MakerBot Replicator kost ongeveer 1700 dollar (eind januari 2012 plm. € 1300).
De MakerBot replicator kan elke denkbare in laagjes printbare vorm printen. De 3D-printer lust zowel ABS plastic als het biologisch afbreekbare PLA (poly-melkzuur).
In het bij The Pirate bay horende weblog[1] wordt de nieuwe categorie als volgt aangekondigd: “We geloven dat de volgende stap bij het kopiëren zal worden gezet van digitale vorm naar fysieke vorm. Het zullen fysieke objecten zijn, oftewel, zoals wij ze noemen, physibles. Data-objecten die in staat zijn (en op een werkbare manier) om te worden gezet in fysieke vorm.”
3D-printers over enkele jaren gemeengoed
Wel heb je hier een 3D-printer voor nodig, voorlopig nog niet wijdverspreid onder het grote publiek waardoor het niet zo goedkoop is als het downloaden van een MP3. Daarin gaat waarschijnlijk net als decennia geleden met 2D-printers, snel verandering komen. Het initiatief van Pirate Bay maakt het nu mogelijk om zonder een Chinese fabriek met lage-lonenwerkers, ontwerpen van fabrikanten als Apple te kopiëren en te delen met anderen. Er bestaan overigens al andere sites om 3D printer files te uploaden en te delen met andere gebruikers. Shapeways, bijvoorbeeld, is een oorspronkelijk Nederlands bedrijf dat een dergelijke site exploiteert. Het eerste geval van een vordering om een ontwerp te verwijderen wegens copyrightschending door 3D-printing vond hier plaats. Een gebruiker van Shapeways had namelijk een 3D-ontwerp uit de film Super 8 van filmstudio Paramount geüpload.
Goed voor het milieu en de maatschappij
Op dit moment zijn al verschillende ontwerpen te downloaden die waarschijnlijk het modellenrecht schenden. Er zijn echter goede humanitaire redenen om voorstander te zijn van deze actie van The Pirate Bay. In de woorden van Pirate Bay-betrokkene WinstonQ2038: “Het voordeel voor de maatschappij als geheel is enorm. Het is niet meer nodig enorme hoeveelheden goederen kriskras de wereld over te slepen of om kapotte producten terug te sturen. Geen kinderarbeid meer [tenzij Pietje van acht illegaal de nieuwste actiefiguurtjes downloadt en uitprint, uiteraard-red.]. We kunnen zelfs voedsel voor hongerige mensen printen.”
Kopieerbeveiliging op industrieel ontwerp?
Hoewel de laatste visie onze technische mogelijkheden nog overstijgt – er bestaan alleen chocoladeprinters en eenvoudige voedselprinters die met gelei werken – zijn de andere toepassingen reëel genoeg. Per slot van rekening is de meeste elektronica weinig meer dan een fraai vormgegeven plastic omhulsel met hierin een printplaatje. Bankbiljetten worden al geprint met speciale codes die scanners niet afdrukken. Waarschijnlijk zullen fabrikanten van dure merkartikelen net zo hard jammeren als de filmindustrie en softwarebonzen nu doen. Nieuwe copyrightbeschermende maatregelen dus, wellicht in de vorm van scan-mij-niet codes op de oppervlakte van fysieke producten.
Kopieerwoede niet meer te stoppen
Of dit soort beperkende maatregelen gaat werken is overigens de vraag. Veel DVD speler-fabrikanten maken het nu al erg gemakkelijk de gehate regiobeveiliging er uit te slopen. Er is ook een simpele remedie. Verf het object, zodat alle verborgen codes onder de verflaag verdwijnen. Ook vechten deze bedrijven tegen de bierkaai. Want laten we eerlijk zijn. Wie loopt niet liever op een zelf geprinte sportschoen dan op een peperduur exemplaar van Nike dat voor een hongerloontje door zwaar onderbetaalde Vietnamezen in elkaar is gezet? Er is natuurlijk een nog veel riskantere ontwikkeling. Consumenten ontwikkelen open-source producten die ze met elkaar delen.
Als het aan Dr. Behrokh Khoshnevis van de University of Southern California ligt, zijn er straks geen bouwvakkers meer nodig. Je huis ontwerp je dan gewoon op de computer. NASA kijkt niet voor niets met grote interesse naar deze volkomen nieuwe constructiemethode.
Het bouwen van huizen heeft nogal wat middeleeuwse trekjes. Alleen de prijzen en het oerwoud aan ambtelijke bouwvoorschriftenop eenentwintigste-eeuws niveau. Vandaar dat Behrokh Khoshnevis een radicale oplossing bedacht.
3D-printers zijn al bij veel mensen bekend en dalen steeds meer in prijs. Het meest gebruikte type bouwt blokje voor blokje een driedimensionaal object op. Khoshnevis heeft een techniek ontwikkeld om nog een stapje verder te gaan: contour crafting. Als de 3D-printer opgeschaald wordt tot een structuur van tientallen meters groot, zijn de mogelijkheden eindeloos.
De 3D-printer in actie
Zonder menselijk toezicht kunnen enorme gebouwen geconstrueerd worden. Alles wat nodig is is een voldoende sterk, plastisch bouwmateriaal (zeer snel hardend beton, bijvoorbeeld) en een grote 3D-printer die de bouwinstructies uit kan voeren. De techniek is in feite niet veel anders dan in een 3D-printer wordt toegepast, maar dan op veel grotere schaal. Het verschil is dat niet in pixels, maar door continue voegwerk wordt gewerkt. Het apparaat lijkt meer op een plotter dan op een printer.
Als met meerdere materialen wordt gewerkt, kan je er ook dingen als ramen en elektrische leidingen mee produceren. Je uploadt je ontwerp in een computer, deze stuurt de printer aan en na ongeveer een dag rolt het complete huis uit de printer.
Er zijn plaatsen waar bouwvakkers uiterst schaars zijn of hun verwachte levensduur akelig kort. Het bekendste voorbeeld is uiteraard de ruimte. NASA ziet veel in Khoshnevis’ speeltje om een complete maanbasis te printen. Regoliet (maanstof) kan namelijk makkelijk samen worden gesinterd door het te verhitten, in een keukenmagnetron bijvoorbeeld. De gehele maan is bedekt met een laag regoliet van ongeveer een centimeter dik. In diverse toekomstscenario’s wil men helium-3 uit de regoliet winnen. Het afvalproduct kan dan direct in maanbebouwing verwerkt worden.
