RepRap: Der 3D-Drucker, der auf Ihr Zuhause zusteuert

Stellen Sie sich vor, das Ersetzen eines Mobiltelefons wäre so einfach wie das Starten Ihres Computers und das Ausdrucken eines neuen.

Es mag heute weit hergeholt erscheinen, aber innerhalb eines Jahrzehnts glaubt Dr. Adrian Bowyer, der Begründer einer Bewegung zur Verbreitung kostengünstiger 3D-Drucker, dass es Heimmaschinen geben wird, die ein funktionierendes Mobilteil herstellen können.

„Wenn Sie meine besten Vermutungen anstellen möchten, würde ich sagen, dass wir in sieben bis zehn Jahren ein Telefon drucken würden. Es wird kein volles Smartphone sein, es entspricht einem Nokia-Handy für 15 Euro, aber es wird funktionieren. “

Bowyer sollte es wissen. Seit 2005 leitet der Dozent an der Universität von Bath in England RepRap, ein Projekt, mit dem der 3D-Druck der Masse zugänglich gemacht werden soll.

Die Idee für RepRap kam Bowyer, nachdem die Universität ihren ersten 3D-Drucker bekommen hatte.

"Ich dachte, das ist wirklich nette Technologie, schade, dass sie so viel Geld kostet", sagte er.

Als ich mir ansah, wie sie funktionierten, schien es, dass nicht viel drin war, was 30.000 Pfund wert war. Ich rechnete damit, dass ich es wahrscheinlich für ein paar hundert Pfund tun könnte, und wie sich herausstellte, hatte ich recht. “

Bowyer hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen kostengünstigen 3D-Drucker zu entwerfen, der in Kunststoff drucken kann und Kopien von sich selbst erstellen kann. Der erste RepRap 3D-Drucker mit dem Namen Darwin wurde 2007 fertiggestellt. Dank seines Open Source-Designs konnten Enthusiasten schnell ihre eigenen Versionen der Maschine bauen.

Heute verwenden nicht nur schätzungsweise 20.000 Menschen RepRap-Maschinen, deren Schaltpläne online frei verfügbar sind, sondern auch andere Gruppen haben RepRap-Designs übernommen und sie modifiziert, um selbst erfolgreiche kostengünstige Drucker wie die US-Firma MakerBot zu erstellen und die britische Firma Bits from Bytes.

Diese wachsende Flut von Heimwerkern senkt langsam den Preis für den 3D-Druck. Der billigste RepRap 3D-Drucker, bekannt als Huxley, kann online als Kit für etwa 430 GBP oder weniger gekauft werden, wenn jemand bereit ist, die Teile selbst zu beziehen.

Ein Huxley RepRap 3D-Drucker, der seine eigenen Teile ausgedruckt hat. Foto: Das RepRap-Projekt: http://reprap.org

RepRap-Drucker erstellen normalerweise 3D-Objekte, indem sie geschmolzenen Kunststoff auf eine Basis schichten. Die Herstellung eines kleinen Objekts wie einer Kunststoffverbindung dauert etwa 30 Minuten. Typischerweise sind die beiden in RepRap-Maschinen verwendeten Kunststoffe ABS und Polymilchsäure, ein biologisch abbaubarer Kunststoff, der aus Pflanzen gewonnen wird. RepRap-Drucker sind jedoch anpassbar, und Modder haben Maschinen hergestellt, die mit einer Reihe von Materialien wie Ton und Keramik drucken.

Was kommt als nächstes für den 3D-Druck?

Der heilige Gral für den 3D-Druck und was Bowyer hofft, dass RepRap eines Tages produzieren wird, ist eine Maschine, die mit mehreren verschiedenen Materialien gleichzeitig drucken kann - wie Kunststoffen, Metallen, Kautschuken und Keramiken - und die Proportionen der einzelnen Materialien fein ausbalanciert. Sobald dies erreicht ist, werden 3D-Drucker Objekte produzieren, die sich der strukturellen Komplexität eines Mobiltelefons annähern.

„Je mehr verschiedene Materialien Sie in ein Bauteil einbringen, desto näher kommt es einem fertigen Produkt. Wenn es sich bei dem Produkt um ein Mobiltelefon handelt, können wir dies heute nicht tun. Wir hoffen jedoch, dass wir in Kürze die Schaltkreise, jedoch nicht die Chips, für ein Mobiltelefon drucken können. Sobald wir so etwas wie ein Tintenstrahl-Elektronikdrucksystem zum Laufen gebracht haben, können Sie das gesamte Telefon drucken. “

Während zu Hause noch niemand Telefone druckt, baut ein Forschungsstudent, der mit Bowyer zusammenarbeitet, einen RepRap-Drucker, mit dem ein einfaches Computer-Motherboard erstellt werden kann. Die Prototypmaschine kann sowohl 2D- als auch 3D-Schaltungen herstellen, geschmolzene Kunststoffe und ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt schichten, um Kunststoffe mit eingebetteten Metallschienen herzustellen.

„Er steht kurz davor, seinen ersten Computer mit dieser Technik herzustellen. Wir gehen davon aus, dass er in wenigen Wochen die Schaltung mit den Chiphaltern erfolgreich gedruckt haben wird “, sagte er.

In Zukunft hofft Bowyer, die Fähigkeit von RepRap-Druckern zur Herstellung von Schaltkreisen durch Hinzufügen von Tintenstrahldruckköpfen zu verbessern, mit denen Schaltkreise aus halbleitendem Material auf Kunststoffe gelegt werden können.

Laut Bowyer können RepRap-Modder schneller innovieren als kommerzielle 3D-Druckerhersteller, da die Open-Source-Community der Modder größer ist als der Pool von Ingenieuren, die für ein Unternehmen arbeiten.

„Wir haben Tausende von Ingenieuren auf der ganzen Welt, die daran basteln und kostenlos Ideen einbringen, auf die jeder Zugriff hat. Unsere Vorschubgeschwindigkeit ist also viel schneller. Die überwiegende Mehrheit dieser Ideen ist Müll, aber das ist in Ordnung, nur drei von 100 müssen wirklich gut sein, damit das gesamte Projekt wirklich sehr schnell voranschreitet “, sagte er.

Die RepRap-Revolution?

Bei RepRap geht es nicht nur darum, den 3D-Druck billiger zu machen, sondern ihn allgegenwärtig zu machen. Letztendlich hofft Bowyer, dass von RepRap abgeleitete Drucker so nützlich sein werden, dass die Leute selbst neue Kopien des Geräts erstellen möchten.

„Ich habe ungefähr 300 Maschinen für andere Leute hergestellt und meine Mitarbeiter in meiner Firma haben es geschafft, für 1.000 einzusteigen. Man braucht nicht sehr viele Leute, die Hunderte von Maschinen herstellen, damit es sehr viele Maschinen gibt. “

Mit Ausnahme von Schrauben und Muttern können vorhandene RepRap-Drucker etwas mehr als die Hälfte der Teile drucken, die für den Bau einer neuen RepRap-Maschine benötigt werden, und Bowyer schätzt, dass dieses Verhältnis innerhalb von fünf Jahren auf 90 Prozent steigen wird.

Die Montage einer RepRap-Maschine - das Zusammenschrauben der Gerüste, das Anschließen der Druckköpfe und die Verkabelung von Elektronik und Motoren - erfordert etwa GCSE-Kenntnisse auf Elektronikniveau in den Bereichen Elektronik, Computer und Technik.

Rund um RepRap ist eine Online-Community mit einer Vielzahl von Wikis, Foren und Chat-Kanälen entstanden, die Ratschläge zum Aufbau, zur Wartung und zur Verbesserung der Maschinen geben.

Das Ausdrucken eines Objekts mit RepRap ist unkompliziert. Benutzer laden die Schaltpläne für das gewünschte Objekt herunter, legen es in einem der Open-Source-Softwarepakete wie Skeinforge ab, das den Entwurf für RepRap formatiert, senden ihn an den Computer und Drücken Sie Drucken.

Willkommen im Thingiverse

Da die Anzahl der RepRap-Benutzer gestiegen ist, ist die Anzahl der Elemente, die mit den Maschinen ausgedruckt werden können, rasant gestiegen. Ein kurzer Besuch auf Thingiverse.com zeigt unzählige Gegenstände - von Quadrozeptoren bis hin zu künstlichen Schalen für Einsiedlerkrebse - von denen die meisten mit einer von RepRap abgeleiteten Maschine heruntergeladen und ausgedruckt werden können und alle frei verfügbar sind.

Eine Aufnahme der Thingiverse-Website zeigt einen ziemlich raffinierten Mini-Roboter-Rover. Foto: Thingiverse.com/Nick Heath

"Es gibt Zehntausende von Objekten auf Thingiverse, von lächerlichen Dingen wie einem Karottenhalter bis zu nützlichen Dingen wie Wasserfiltern für den Einsatz in Entwicklungsländern", sagte Bowyer und fügte hinzu, dass die Website die Menschen dazu ermutigt, Designs zu ändern und die Ergebnisse hochzuladen - Produkte zuzulassen ständig weiterentwickelt werden.

Die personalisierte Art der Artikel auf Thingiverse zeigt, wie durch 3D-Druck maßgeschneiderte Artikel erschwinglich werden können. Sobald 3D-Drucker in Unternehmen und Privathaushalten weit verbreitet sind, können die Benutzer Möbel und Ornamente nach ihren Wünschen anpassen, da die Anpassung nicht mehr kostet als die Zeit, die zum Optimieren eines digitalen Schaltplans erforderlich ist.

"Alles ist kostenlos, Sie können es einfach herunterladen und auf Ihrem Computer ausdrucken - das Ganze ist ein bisschen wie das Teilen von Musikdateien, mit Ausnahme fester Objekte", sagte er und hob die Aussicht auf einen Online-Markt für kostenlose Open-Source-physische Waren hervor Dies wird - bis zu einem gewissen Grad - zentral hergestellte bezahlte Artikel ersetzen.

„Sie können Beispiele sehen, bei denen ganze Branchen mit dem Aufkommen einer bestimmten Technologie weitgehend verschwunden sind. Zum Beispiel betreibt heute jeder in den Industrieländern ein eigenes Fotolabor und eine eigene Druckmaschine.

"Der Bereich, in dem sich der 3D-Druck in erster Linie auswirken wird, ist die Herstellung von großen, aber einfachen Objekten, die jeder verwendet", sagte er am Beispiel von Kunststoff-Kleiderhaken, einer Branche, für die er mehr wert ist als der Markt Düsentriebwerke.

"Wenn jeder seine eigenen Kleiderhaken herstellen kann, gibt es wahrscheinlich keinen Weltmarkt mehr für Kleiderhaken. Eine Branche, die größer ist als die Branche, die Düsentriebwerke herstellt, wird verschwinden."

Als Zwischenschritt vor dem Start des 3D-Drucks zu Hause sagte Bowyer, dass möglicherweise lokale 3D-Druckbüros entstehen, in denen Menschen bestellte 3D-Drucksachen sammeln können, wie dies in den frühen Tagen der Laserdrucker geschehen ist. Allein diese Büros könnten es einfacher machen, Teile für Autos oder Haushaltsgeräte zu erhalten, als das derzeitige System, bei dem sie hergestellt und ausgeliefert werden.

Mit Blick auf die ferne Zukunft geht Bowyer davon aus, dass Gruppen zusammenarbeiten werden, um große 3D-3D-Objekte zu drucken - vielleicht sogar die Automobilherstellung nach Hause zu bringen.

"Ich bezweifle, dass irgendjemand diese Technologie bald nutzen wird, um Öl-Supertanker herzustellen, aber ich kann in 10 oder 15 Jahren eine Zeit sehen, in der eine Gruppe von Menschen in einem Dorf zusammenkommen und sagen könnte: 'Wir werden unsere 30 3D verwenden Drucker, die wir zwischen uns haben, um über einen Zeitraum von einigen Wochen ein Open-Source-Auto für jemanden zu drucken. "

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