productie

Video (2x): de enorme impact van 3D-printing

Eerst, voor mensen met weinig tijd, dit spectaculaire filmpje van de Beeb over het printen van een complete fiets met een 3D printer. je kan het zo gek niet bedenken of het kan wel met een voldoend grote 3D printer gefabriceerd worden. Wat zouden de gevolgen zijn als iedereen zijn eigen fiets, of andere gebruiksvoorwerpen, gewoon uit de muur kon halen?

De volgende video (een tip van Douwe), duurt een klein uur. Scott Summit, een industrieel ontwerper, maakt in deze bijna een uur durende video van Singularity University duidelijk hoe 3D-printing, een technologie die nog het meeste weg heeft van de Star Trek replicators, onze wereld op haar kop gaat zetten.

Meer over 3D-printing:
Huis uit de printer
Open-source hardware nieuwe trend
Pirate Bay slaat terug: download 3D-designs

Open-source hardware nieuwe trend

Waarom zou je urenlang gaan ronddwalen in enorme meubelpaleizen of op internet als je je eigen meubels zelf kunt ontwerpen en maken? Geen wonder dus dat open-source techniek steeds populairder wordt en veel mensen vermoeden dat het wel eens dé overheersende industriële trend van de komende decennia kan gaan worden…

Copyright en open source
In de jaren vlak na de uitvinding van de boekdrukkunst waren schrijvers blij als hun boeken werden verveelvoudigd door drukkers. Zo heeft Erasmus nooit een cent gezien voor zijn (overigens ook nu nog zeer leesbare) Lof der Zotheid. Er is eigenlijk maar één geval bekend van copyright in een niet-westerse cultuur: bij sommige behielden de auteurs van een lied de auteursrechten. Iedereen die het lied ten gehoren bracht, moest aan de auteur betalen. Plagiaat werd ook toen al als eerloos verafschuwd. In de loop der eeuwen, vooral de laatste twee eeuwen, is copyright de regel geworden.

De Fab@Home printer kan 3D-objecten, waaronder het grootste deel van zichzelf, printen.

Het is steeds gemakkelijker geworden om informatie, zoals tekst, software en videomateriaal, te kopiëren. In de Romeinse tijd gebeurde dit door dure slaven die het lezen en schrijven beheersten, maar na de uitvinding van de boekdrukkunst en het kopieerapparaat was er geen houden meer aan. Internet is de totale nekslag voor kopieerbescherming: internet in in feite de grootste kopieermachine die er bestaat: als je een website opvraagt, stuurt de webserver een kopie van de HTML-code naar de webbrowser van de bezoeker.

Geen wonder dat het kopiëren de muziekindustrie tot totale wanhoop brengt. Hun hele zakelijke model, dat er uit bestaat om onbekende artiesten te pluggen op eigen muziekkanalen (muziekzenders MTV en The Music Factory zijn beide eigendom van de muziekgigant Viacom) en dan miljoenen binnen te harken door massale verkoop van muziekdragers, moet op de helling. Helemaal zuur is het voor uitmelkers van overleden artiesten zoals voormalig LPF-minister Herman Heinsbroek. Hun gemakkelijke inkomstenbron (dode artiesten lopen niet weg, de vermoedelijke reden dat Michael Jackson dood is) wordt nu ernstig bedreigd. Geen wonder dat grof juridisch geweld  niet wordt geschuwd om copyrightschenders te intimideren. Woedende muziekliefhebbers en artiesten zijn daarom een open-source muziekbeweging gestart.

Open source hardware
Apparaten en andere materiële producten kennen vergelijkbare intellectuele bescherming als geschreven of gecomponeerde stukken: modellenrecht, patenten en dergelijke. Het duurde langer voordat de rest van de industrie zo ver was als de boekdrukkers: de eerste automatische weefgetouwen werden eind achttiende eeuw ontwikkeld. Begin twintigste eeuw volgde de grote massa van de industrie met de uitvinding van de lopende band.

Kortgeleden zijn echter enkele technieken ontwikkeld die het equivalent vormen van het kopieerapparaat. Zo zijn er nu 3D-scanners, 3D-printers die blokje voor blokje iets printen en CNC-frezen die uit een blok materiaal net als een beeldhouwer de vorm van het gewenste voorwerp kunnen uitetsen. Een 3D-scanner gekoppeld aan een 3D-printer of CNC-frees vormt in feite een (niet volmaakte) kopieereenheid. Overigens kan ook het digitale model van het voorwerp worden gedeeld. Nu gebeurt dit al op veel websites (ook kan je uit doe-het-zelf boeken veel modellen halen)

Cradle to cradle of consuminderen?

Grondstoffen worden schaarser en het afval stapelt zich op. Er moet iets gebeuren voor we als straatarme sloppenwijkbewoners op een enorme vuilnisbelt wonen. Er zijn in principe twee oplossingen: zuiniger aandoen met wat we hebben:consuminderen en uit ons afval de grondstoffen terugwinnen, recycling. Bij het product rekening houden met de gehele levenscyclus van apparaten, m.a.w. recyclevriendelijk ontwerpen, staat bekend als cradle to cradle. Maar wat is nu het verstandigste?

Productie als atomenlego
Alle fysieke producten bestaan zoals alle zichtbare materie uit atomen (er is helaas nog geen donkere-materie vanger in de handel).

Atomen worden bij productie en verbruik anders gerangschikt om uiteindelijk te eindigen als nutteloze afvalproducten.

Atomen zijn  vrijwel onvernietigbaar (het handjevol atomen dat betrokken is bij kernsprijting of kernfusie uitgezonderd) en worden dus in elk stadium van de kringloop meegesleept. Er zijn meer dan honderdtien verschillende soorten atomen bekend, waarvan er ongeveer negentig in de natuur voorkomen.

Zwaar giftig elektronisch afval wordt gedumpt in landen waar milieuactivisten in een cel of heropvoedingskamp belanden.

(Door de mens gemaakte elementen als plutonium, technetium en meissnerium waarschijnlijk ook, maar die zijn al uit elkaar gevallen in de miljarden jaren sinds de supernova waarin ze worden gevormd.) We kunnen bijvoorbeeld goudatomen maken uit andere atomen, maar dit kost zoveel energie dat de prijs per gram van dit goud astronomisch hoog is. We ontkomen er dus niet aan de atomen die we nodig hebben te winnen uit de wereld om ons heen.

De atomen bevinden zich meestal in een gebonden en verdunde vorm waar we er weinig mee kunnen. Op enkele plaatsen zijn er ophopingen: ertslagen. IJzer wordt bijvoorbeeld gevonden als ijzeroer (roest) of ijzersulfide, goud fijnverdeeld als spikkels in erts enzovoort. Er zijn meestal veel ingewikkelde, energievretende stappen nodig voordat we de grondstoffen hebben verwerkt tot basismaterialen en  producten. Wat ook bepaald niet helpt is dat we het leeuwendeel van onze energie halen uit andere clusters van atomen: fossiele brandstoffen. Om een kilogram product te fabriceren moeten we vaak enkele kilo’s fossiele brandstof opstoken en kilo’s uitgeput erts en slakken weggooien. Nadat producten niet meer te repareren of verouderd zijn belanden ze op de afvalhoop – vaak in landen waar de overheid meer geïnteresseerd is in het vullen van haar eigen zakken dan in het milieu of de volksgezondheid. De afgelopen decennia is het tempo van grondstofwinning en verbruik tot werkelijk duizelingwekkende hoogte opgevoerd. Het resultaat: uitgeput rakende ertsvoorraden en een zich steeds verder ophopende afvalberg. In de Stille Zuidzee en de Atlantische Oceaan drijft een enorme verzameling plastic.

Recycling in de voormalige DDR
De voormalige DDR was in de meeste opzichten een akelig land. Ongeveer één op de tien mensen werkte fulltime of parttime voor de geheime dienst Stasi. Vermeende kritiek op het regime betekende gevangenisstraf. Om ontvluchting uit het land te voorkomen werd de meest dodelijke grensbarrière ooit ontwikkeld: het IJzeren Gordijn. Toch waren enkele dingen goed geregeld: het recyclen bijvoorbeeld. De DDR kende nauwelijks grondstoffen, beschikte mondjesmaat over harde valuta dus kon niet al te veel grondstoffen inkopen. Als gevolg kende de DDR een uniek afval-inzamelingssysteem, niet door een overmatig milieubewustzijn (zoals de verstikkende bruinkoolwolken wel bewezen) maar door bittere noodzaak.

De nazi’s waren hier al op hun bekende brute wijze mee begonnen (de politie controleerde of burgers hun afval wel gescheiden inleverden) om voor de hand liggende redenen: door het enorme leger was er een groot gebrek aan grondstoffen in het door hen beheerste deel van Europa. Door het communistische regime werd dit voortgezet. In het DDR-systeem werden burgers echter beloond als ze afvalstoffen gescheiden inleverden bij een recyclingpunt (bijvoorbeeld met rollen wc-papier als ze kilo’s papier inleverden). Het systeem was redelijk succesvol: ongeveer tweederde van alle papier werd geproduceerd uit oud papier. De staatsschuld van de DDR liep ondertussen wel steeds verder op. Na de Wende kwam helaas een einde aan dit systeem.

Consuminderen
Er zijn verschillende manieren om dit op te lossen. De eerste is consuminderen: dat wil zeggen atomen minder snel door de productiecyclus laten lopen. Immers: het verbreken van chemische bindingen tussen atomen kost veel energie. Dit kan voor een deel door producten robuuster uit te voeren. Het kost niet veel meer grondstoffen dan nu om huizen, kleding en auto’s veel langer mee te laten gaan dan nu het geval is. Een kwestie van herontwerpen en het gebruiken van duurzamer materialen. Nog een voordeel: er is veel minder arbeid nodig dan nu. Triviaal voorbeeld: aardappelschilmesjes werden vroeger van stevig metaal vervaardigd, nu van breekbaar plastic waardoor ze veel minder lang meegaan.

Eldorica, het land van luie consuminderaars
In zijn visionaire boek Eldorica beschreef Jurriaan Andriessen een maatschappij waarin mensen nog maar vier uur per week verplicht hoefden te werken voor een luxe bestaan omdat alles tien keer zo lang meeging.

Eldoriërs hoeven maar vier uur per week te werken. Wat ze met al die vrije tijd doen? Hun apparatuur opladen met een slinger bijvoorbeeld.

Eldorica kent geen sportscholen: dat is ook niet nodig, want alle huishoudelijke apparatuur, van scheerapparaten tot wasmachines moet je opwinden. Wegwerpartikelen en fossiele energie bestaan niet meer en de fantasieloze koekblikken van de gemiddelde forens werden vervangen door luxueuze sleeën die twintig keer zo lang mee gingen. Niks woningtekort en gezanik over hypotheekrenteaftrek: iedereen woont in een ruime villa omdat er geen ruimte meer nodig is voor snelwegen, kantoren en industrieterreinen.

De ruimtevretende snelwegen en klaverbladen zijn vervangen door een geleid voertuigsysteem en rotondes. Omdat er veel minder wordt geproduceerd zijn er ook veel minder industrieterreinen en vuilnisbelten nodig.

Met de grondstoffen van tien wegwerpauto's kan je een rijdend paleis bouwen.

Iedere Eldoriër beschikt over een vaste hoeveelheid grondstoffen, kinderen krijgen mag dus pas als er ruimte vrijkomt.  Er zijn ook geen oorlogen meer: in plaats daarvan bouwden de Eldoriërs een asteroïde om tot gewichtsloos vakantieoord en terraformeren ze Mars. Meer welvaart en minder werken: de droom van vrijwel iedereen (strebertjes, monomanen en andere beroepsgedeformeerden uitgezonderd). Veel van Andriessens berekeningen kloppen, enkele niet. Het idee is in principe haalbaar.

Een probleem met dit model is dat er nog steeds afval wordt geproduceerd, alleen veel minder. Het is dus uitstel van executie. Een tweede probleem is dat van technische innovatie. De Eniac, de eerste computer, was bijna zo groot als een huis en gebruikte evenveel stroom als honderden huishoudens anno nu. Was de Eniac op Eldoricaanse manier ontworpen, dan hadden we anno nu ons lam moeten sjorren aan Andriessen’s handmatig bediende dynamo om het onding zelfs maar een eenvoudige optelling te laten verrichten.  Laat staan om een artikel op Visionair.nl  te lezen.

Kortom: consuminderen is een uitstekende oplossing voor producten die weinig innovatief en modegevoelig zijn (denk aan waterkokers, fietsen, serviezen, huizen en dergelijke). Ook het zo veel mogelijk afschaffen van wegwerpartikelen (bijvoorbeeld de plaag van plastic tasjes aanpakken) is een voortreffelijk idee. Producten zo ontwerpen dat ze honderden jaren meegaan is echter minder geschikt voor hooginnovatieve toepassingen.

Cradle-to-cradle
De term cradle-to-cradle houdt een nieuwe kijk op producten in. Een product leeft namelijk veel langer dan de eigenlijke toepassing: als afval. Sommig afval, bepaalde plastics bijvoorbeeld, blijft tienduizenden jaren intact voordat het uiteenvalt. Een plastic boodschappentas doet misschien maar een half uur dienst, maar bestaat vele eeuwen als drijvend afval in de oceaan. Volgens de cradle-to-cradle filosofie moet de productontwerper niet alleen denken aan het nuttig gebruik maar ook aan de wijze van productie (die uitgeputte ertslagen, milieuvervuiling en fossiele energie) en de hele fysieke levenscyclus van het product. Cradle-to-cradle stelt dat alle afval voedsel moet worden: voor organismen of voor andere fabrikanten. Tot aan het begin van de industriële revolutie was vrijwel alle productie cradle-to-cradle (al raakten metaalmijnen uitgeput). De materialen hout, ijzer en baksteen zijn natuurlijk afbreekbaar of natuurvriendelijk.

Downcycling en upcycling
De meeste recycling komt nu neer op gebruik voor een laagwaardiger product: zo eindigt hoogwaardig papier als papierpulp voor krantenpapier. De reden is dat door gebruik materialen technisch achteruit gaan en dus voor minder toepassingen geschikt zijn. Cradle-to-cradle voorstanders willen gerecyclede producten juist upcyclen: ze waardevoller maken dan ze daarvoor waren. Met enkele producten is dat mogelijk: zo kan je bijvoorbeeld oude golfkartonnen dozen aan elkaar lijmen tot lichte, sterke en unieke meubels. In de meeste gevallen berust upcycling op een logische denkfout: als het afvalproduct waardevoller is dan het product zelf kan je natuurlijk als winstbejagende producent beter meteen het product in kwestie fabriceren. Wel kunnen producten zo ontworpen worden dat hun afval direct in de ecosfeer (het biologische domein) kunnen worden opgenomen of dat het makkelijk kan worden gesplitst in onderdelen die je kan recyclen.

De meeste ideeën achter cradle-to-cradle zijn waardevol en ook goed te verwezenlijken. De meeste producten zijn zo uit te voeren dat ze makkelijk te recyclen zijn of in ieder geval biologisch afgebroken kunnen worden.

De bron van de meeste consumptiedrift: de zucht naar verandering
Voortdurend wisselende modegrillen zijn de redding van de industrie. Omdat we nu eenmaal statusgevoelige apen zijn die verzot zijn op nieuwe dingen, zal dat voorlopig ook wel zo blijven. Als mensvriendelijke visionairen moeten we denk ik ook niet proberen onze soort haar apenstreken af te leren. We moeten leren mensen niet te beoordelen aan de hand van hun uiterlijk of hun protserige bezit, maar aan hun karakter, fantasie en ideeën. Kortom: hun persoonlijkheid.

Af en toe verandering om je heen werkt erg stimulerend op je brein. Het probleem is dat het heel moeilijk is bestaande producten een ander uiterlijk te geven. Waarom kan een rode auto niet blauw gespoten worden of kan er geen Japanse motor in een frivole Italiaanse carosserie? Waarom moet dat bankstel de deur uit alleen omdat de kleur hopeloos uit de mode is? Vroeger bestond er een hele industrie van stoffeerders en reparateurs. Nu is dat te duur geworden, maar waarom geen producten ontwikkelen die makkelijk van uiterlijk kunnen veranderen. Die frontjes voor mobiele telefoons vormen een begin. Hetzelfde kan natuurlijk ook voor kleding of, zeg, behang. Repareren kan makkelijker gemaakt worden door producten modulair uit te voeren en meer standaardisatie. Zo is er nu eindelijk één standaard voor opladers, een voortdurende bron van afval en hoge kosten voor de consument. Waarom geen programmeerbaar behang? Weten jullie nog meer manieren om meer sensatie met minder afval te bereiken?

Dutch