De professionele 3D-printer wordt steeds meer volwassen en schudt zijn imago als gadget voor de whizzkid af. Fabrikanten zetten in op gebruiksgemak ook voor de niet-technicus. De eerste tak van sport is de massaproductie van geprinte medische implantaten.

Om allerlei redenen, het nerdie karakter van 3D-printen, kosten, onervarenheid met de apparatuur en regelgeving, komt de printer maar moeilijk los van zijn rol als producent van unica en snelle prototypes.

De huidige generatie printers is te storingsgevoelig en gebruiksonvriendelijk voor de meeste gebruikers

'3D-printers staan vaak na korte tijd werkeloos in een hoek', zegt Jemma Redmond, ceo van de Ierse startup Ourobotics tijdens de internationale 3D-printing conference in Maastricht. Deze observatie was voor haar aanleiding om een gebruiksvriendelijke 3D-printrobot voor bioprinting te ontwikkelen, te beginnen aan de keukentafel, met onderdelen uit haar keuken en auto. 'Biologen gebruiken bioprinters en zij zijn meestal geen techneuten en technici. De huidige generatie printers is te storingsgevoelig en gebruiksonvriendelijk voor de meeste gebruikers. We maken onze printer zoals Apple telefoons maakt, fool proof en niet kapot te krijgen. Ook als ik mijn telefoon laat vallen, dan blijft hij werken, hooguit breekt het glas. Onze printer kan ik een schop verkopen zonder dat deze kapot gaat.'

Tien materialen tegelijk

Redmond kwam tot het inzicht om een robuuste printer te bouwen nadat ze tijdens een presentatie voor 250 potentiële financiers haar eerste printer van tafel stootte en deze in stukken uiteenviel. De 3D-bioprinter van Ourobotics is niet alleen robuust, maar ook bijzonder omdat deze met tien materialen tegelijk kan printen. Een robotarm tilt injectiespuiten op, met daarin materialen als hydrogels en verschillende soorten cellen en brengt ze naar de printer. Wie een printer koopt, krijgt er een twee dagen durende instructie bij zodat de gebruiker helemaal vertrouwd raakt met het apparaat.

Ed Littlewood van de Engelse printerfabrikant Renishaw zag ook dat niet al zijn klanten met de printers en bijbehorende software overweg konden. 'Twee tandtechnici die onze printers gebruiken voor de productie van implantaten gaan heel verschillend met de printer om. De ene probleemloos, terwijl de andere grote moeite heeft met vooral de 3D CAD-software die de printer aanstuurt. We maken de software daarom veel gebruiksvriendelijker, zodat alle gebruikers de printer kunnen bedienen.'

Met de 3D-printer brengen we op het oppervlak een zeer regelmatige poreuze structuur aan, waar botcellen in groeien

Juist in de medische markt, die met de strengste regelgeving is omgeven, maakt de 3D-printer de overstap naar massaproductie. Het Belgische bedrijf Layerwise print jaarlijks tienduizenden titanium bot-implantaten. Directeur Peter Mercelis: 'Conventionele, gefreesde of gesmede titanium implantaten hebben een glad oppervlak waardoor het bot er niet goed aan hecht. Met de 3D-printer brengen we een zeer regelmatige poreuze structuur aan op het oppervlak, waar botcellen in groeien. Dit geeft de relatief dure printtechniek een doorslaggevend voordeel boven de conventionele productietechnieken.' Layerwise print jaarlijks 15 duizend heupkommen en 15 duizend ruggenwervelimplantaten voor mensen en 50 duizend gewrichtsimplantaten voor honden. 'Samen met ons Amerikaanse zusterbedrijf 3D Systems zijn we de grootste producenten in Europa en Noord-Amerika.'

Gewichtsreductie

De volgende industrie waar productie met 3D-printers zijn opwachting maakt is volgens Mercelis de lucht- en ruimtevaart. 'Vooral gewichtsreductie en het printen van vormen die met frezen niet mogelijk zijn, geven de printer een voordeel, ook als het om kunststof prints gaat. Denk bijvoorbeeld aan een ventilatiekanaal in een vliegtuig. We kunnen met CAD-software de ideale luchtstroom berekenen en vervolgens een kanaal om die stroom heen ontwerpen. Met traditionele spuitgiet- en freestechnieken zijn zulke vormen niet mogelijk.'

De (toekomstige) whizzkid hoeft niet te vrezen dat met alle industriële en fool proof toepassingen de lol van het 3D-printen af gaat. Tijdens zijn lezing liet hoogleraar material science Marc in het Panhuis van de Australische Universiteit van Wollongong zien hoe hij schoolkinderen enthousiast maakt voor de printtechniek. Zo print hij eetbare elektronica op een boterham. 'Het traditionele Australische broodbeleg Vegemite is stroperig genoeg om mee te printen en het geleidt stroom. Ik laat de kinderen een circuit op hun breadboard (!) printen en daarmee een led-lampje besturen. Aan het eind van de les mogen ze hun breadboard opeten.'

Zijn onderzoek heeft ook een meer serieuze kant: zo werkt In het Panhuis aan geprinte eetbare elektronica die, eenmaal ingeslikt, allerlei metingen in het lichaam kan verrichten.(Patrick Marx)