Gelezen: “Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development”

Via de heel actieve 3D printers and printing NL community op Google+ werd ik gewezen op het gratis e-boek “Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development“.

Het is een PDF, die in zijn light-versie 10MB en in zijn heavy-versie 150MB groot is. Het boek bestaat uit zo’n 20 hoofdstukken en 202 pagina’s. De hoofdstukken zijn in vier groepen ingedeeld:

1. Low-cost 3D Printing
2. Low-cost 3D Printing for Science
3. Low-cost 3D Printing for Education
4. Low-cost 3D Printing for Sustainable Development

Elk hoofdstuk is zelfstandig door een andere auteur geschreven. En, zoals in zo’n geval vaker gebeurt, dat merk je in het gebrek van verwijzingen tussen de hoofdstukken en de mate van overlap en onafhankelijk van elkaar toelichten van bepaalde termen, software pakketten en technieken.

Maar, dit is geen duur boek van een uitgever, dit is een gratis boek met een creative commons licentie die verspreiden en eenvoudig hergebruik mogelijk maakt. Dan is zoiets vergeven. Meestal, want de hoofdstukken ‘3D Modeling with OpenSCAD – Part 1″ en “3D Modeling with OpenSCAD – Part 2”, geschreven door twee verschillende auteurs, hadden gewoon samengevoegd moeten worde.

Ik heb bij hieronder bij de hoofdstukken opgeschreven wat me opviel of waarom het hoofdstuk de moeite van het lezen waard is. Soms beknopt, soms meer  uitgebreid.

Hoofdstuk: Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development.
In deze inleiding komt de vraag aan bod: Waarom nu een duidelijke ontwikkeling rond 3D printen?
Het antwoord: er liepen een aantal patenten af op het gebied van FDM (Fused Deposition Modeling) waarbij objecten laag voor laag opgebouwd worden. Dat maakte open source hardware en software mogelijk om zelf printers te bouwen en te laten werken.

Voor het overige geeft het hoofdstuk het bekende verhaal: van idee naar product, lage kosten dus ook bereikbaar voor mensen die niet ruim in de cash zitten. Afsluitend is er een overzicht van terminologie rond 3D printen opgenomen. Dat overzicht staat ook online, er wordt netjes aan bronvermelding gedaan.

Hoofdstuk: A Practical Guide to Your First 3D Print
Het hoofdstuk wekt de indruk dat je genoeg info krijgt om zelf aan de slag te gaan. Het begint met een stukje geschiedenis: de laser printer (en de daling van de kosten ervan). Op pagina 31 staat een interessant plaatje, daar staan nu een aantal vraagtekens in. Ik denk dat de Up! Mini dat eerste vraagteken invult. Maar de Up! Mini is sowieso bij (de meeste) auteurs van het document onbekend.

Het stukje “3D printing step-by-step” laat zien dat het printen op zich nog heel ingewikkeld kan zijn. Dan zijn de stappen die ik zette bij het printen (zie ook het schermfilmpje) heel wat eenvoudiger. Er worden een aantal (gratis) tools en websites voor 3D modellen besproken. Bij de “plug’play 3D printers” wordt alleen de Cube genoemd. Met als belangrijk nadeel de proprietary cartridges. De verschillende materialen (PLA, ABS, Nylon, PC, PVA, HIPS, LAYWOO-D3) komen heel kort even aan bod.
Ik kan me voorstellen dat een leek schrikt van dit hoofdstuk. Dat hadden bij het maken van het boek ook bedacht, en dat wordt door de auteur van dit hoofdstuk als volgt opgelost:

During the revision of this article, I’ve been told that a beginner who would read it without having first tried by himself to print an object in 3D with these low-cost technologies will be discouraged and would avoid trying it. The impression may be that this attempt is going to be hard and most likely end with a complete a failure, so I feel the need to correct this idea and encourage all the readers to embrace the challenge. I’m sure that it will be a success and will show them the real beauty of this technology, the fact that it is at reach of anyone that has a little bit of patience and willingness to learn something new.

Juist ja. Gewoon doorzetten dus.

Hoofdstuk: The Role of Open Source Software and Hardware in the 3D Printing Revolution
Dit hoofdstuk bevat een uitleg over open source software, open source hardware en hun rol in relatie met 3D printen.

Hoofdstuk: Plug’n’Play, Do-It-Yourself Kits and Pre-assembled 3D Printers
Dit hoofdstuk houdt er een wat aparte spelling van “Plug’n’Play” op na (volgens mij was het gewoon Plug and Play) maar dat terzijde. In dit hoofdstuk wordt wel de Up! Mini genoemd en wordt al snel duidelijk wat de auteur vind van zulke plug and play printers:

“The downside of plug’n’play solutions is the limited possibility to modify the parameters of the print for a given object. These printers frequently come with a proprietary software aiming to simplify the user’s experience by reducing to the minimum the settings adjustments. For example the Cubify client software fixes the layer’s thickness, print speedand infill support to factory presets and while these values may be ideal for printing the various objects proposed on the company’s website, these restrictions will certainly be a limiting factor when the user moves after these initial simple objects.”

En:

“In some cases plug-and-play printers also have proprietary filament cartridges, with prices much higher than the standard filament reels, and a reduced choice of colors”

Waarna het advies voor de hand ligt:

“If we set aside these plug’n’play printers (as I advise to do, if you think 3D printing will be more than a fancy for you)….”

Wat volgt is een beschrijving van “uitdagingen” waar je tegenaan kunt lopen. Met als conclusie:

“When the excitement of the unpacking fades away and in front of you there is a huge pile of pieces that should sum up to a working machine the sensation can be undoubtedly of fear, or at least of being inadequate. But if you just have the time and patience to build your 3D printer this would be the best choice in comparison to buying a pre-assembled model. The printer will probably need frequent tuning and adjusting, and occasionally substitution of components or maybe an upgrade of some parts. Building it by ourselves gives us the knowledge of the machine needed to tackle all these future problems, and will be a great help when we will decide to improve its feature set. While buying a pre-assembled machine will certainly cut down the time before we start printing and make things easier in the beginning, it will certainly not help to solve all the future problems that will arise.”

Tja. Ik snap de achterliggende gedachte helemaal. Maar ik vind het als zeggen “Als je een auto kant en klaar koopt, dan ben je beperkt tot het kunnen bedienen van een gaspedaal, rem en het aantal versnellingen dat de fabricant voor je verzonnen heeft. Als je hem zelf bouwt op basis van onderdelen, dan kun je hem helemaal op maat maken én je weet veel beter hoe je hem daarna kunt onderhouden”. Het helpt niet als je de technologie voor een breder publiek toegankelijk wilt maken.
Klapper op de vuurpijl in dit hoofdstuk is de laatste alinea:

As a word of caution, if you are
unsure of your assembling skills bear in mind that the manufacturer warranty might be different for the preassembled or user-assembled versions, as stated in one vendor’s website: “Please understand that we can, and will not guarantee correct operation of the user-assembled end-product.”

Ja, zo verkoop je het concept wel!

Hoofdstuk “Reprap, Slic3r and the Future of 3D Printing”
Dit hoofdstuk gaat in op het RepRap project en de achterliggende gedachte. Interessant om te lezen als je dat RepRap nog niet kende. Slic3r komt nog een keer langs.
De bijbehorende video.

Hoofdstuk “3D Modeling with OpenSCAD – Part 1”
Dit hoofdstuk vormt een introductie in OpenSCAD. Daarbij beschrijf je het model met behulp van functies. Bijvoorbeeld:
union() {
cylinder(h = 4, r = 1, center = true, $fn = 100);
rotate([90,0,0]) cylinder (h = 4, r = 0.9, center = true, $fn = 100);
}

Interessant om eens naar de kijken, OpenSCAD is gratis.

Hoofdstuk “3D Modeling with OpenSCAD – Part 1”
Dit is dan deel 2…andere auteur, daarom eerst nog een keer opnieuw introductie van OpenSCAD.
Hier wordt duidelijk wat het voordeel van OpenSCAD is: Je kunt standaard onderdelen eenvoudig in een bibliotheek opslaan, bijvoorbeeld een gat voor een moer met een bepaald formaat, dat je dan kunt toepassen waar nodig.
Een aantal van de RepRap printers zijn ontworpen in OpenSCAD.

Punt blijft dat deel 1 en deel 2 gewoon één hoofdstuk hadden moeten zijn.

Hoofdstuk “Illustrating Mathematics using 3D Printers”
Heel veel mooie plaatjes, maar zonder de bijbehorende code (ik neem even aan dat het code is) en de Mathematica zijn ze niet te reproduceren. De tabellen en code snippets die volgen op de plaatjes blijven nogal vaag.
De bijbehorende video

Hoofdstuk “Science and Art: Periodic Tessellations”
Dit hoofdstuk gaat in op de relatie tussen kunst en wetenschap. Maar het geheel blijft een beetje oppervlakkig.

Hoofdstuk “Printable ALICE 3D Models at CERN”
Dit hoofdstuk gaat in op het gebruik van geprinte 3D modellen bij CERN. Op zich helder: ze gebruiken 3D modellen en prints daarvan als visualisaties van dingen die anders moeilijk conceptueel te begrijpen zijn.
video van presentatie

Hoofdstuk “Large Scale 3D Printing: from Deep Sea to the Moon”
In dit hoofdstuk komt D-Shape aan bod, een manier waarop (delen van) gebouwen geprint kunnen worden. Wellicht in de toekomst ook van maanzand als we toch een kolonie op de maand gaan bouwen. Interessant, maar natuurlijk nog niet echt voor thuisgebruik.

Hoofdstuk “Trabecular Bone Modeling with Support of 3D Printing of Physical Replicas”
Dit hoofdstuk gaat in op het gebruik van 3D scans en 3D modellen bij onderzoek naar botontkalking. Meer naar het einde toe lijkt het toch wat meer de richting op te gaan van het daadwerkelijk printen van lichaamsdelen, maar het lijkt gezien ook de algemene weerspiegelingen toch alsof voor de auteur het hele 3D printen gebied nog redelijk nieuw is.
De bijbehorende video

Hoofdstuk “Using 3D Printers at School: the Experience of 3drucken.ch”
Je ziet aan de wat kortere beschrijvingen dat de voorgaande hoofdstukken voor mij minder interessant waren. Dit hoofdstuk waarbij een voorbeeld beschreven wordt van een lessencyclus waarbij studenten/leerlingen met TinkerCad (kan nou niet meer) of Sketchup aan de slag gingen om delen van een stad te ontwerpen/printen is dat wel weer.

Jammer is dan weer de afsluitende alinea:

Long-term objective: Fab Lab at school
A Fab Lab is a high-tech workshop where one can find equipment, such as 3D printers,
laser-cutter and CNC-machines. The first Fab Lab has been initiated in the year 2002 by Neil
Gershenfeld at the Massachusetts Institute of Technology (MIT). At this time a multitude of
those Fab Labs exist worldwide15. A Fab Lab at school is providing access to this modern
production processes to all interested students.

Het is de enige plek waar in het hele boek over Fablab gesproken wordt (in de spelling “Fablab” of “Fab Lab”). Daar had je toch wel een heel hoofdstuk voor kunnen maken?

Hoofdstuk “Prehistoric Collections and 3D Printing for Education”
Hier gaat het over het maken van 3D modellen van fossielen op basis van foto’s en het maken van prints daarvan. Helaas lijkt er bij het besproken African Fossils tijdens de rit iets gewijzigd te zijn in de doelstellingen.

Het filmpje hierboven beschrijft dat het toch mooi zou zijn als de docent eenvoudig 3D exemplaren van de getoonde modellen zou kunnen printen. Ik wilde de printer al aanzetten…maar kon op de site nergens een mogelijkheid vinden om ook daadwerkelijk modellen van schedels te downloaden. Ook via Google kon ik zulke modellen niet vinden. Dat is dan toch wel een beetje teleurstellend.

Hoofdstuk “3D Printing in Art Installations”
Ook dit is weer zo’n hoofdstuk waarbij je denkt: had er even een slag overheen gemaakt, had je gerealiseerd dat de lezers een heel boek hebben om te leren over wat 3D printen is. Dat je een case voor een Arduino kunt maken en die dan kunt gebruiken in je kunstobject, tja.
Andere voorbeelden in het hoofdstuk zijn wel interessant, maar het is er eentje die wat rommelig blijft. En in het onderdeel “onderwijs” ook weer niet echt past.

Hoofdstuk “From Math to Jewel: an Example”
Dit hoofdstuk is er dan wel weer eentje waar ik meer van zal gaan uitzoeken. Het gaat over het omzetten van wiskundige formules naar 3D modellen om te printen. Genoemd wordt o.a. K3DSurf, dat gratis programma kende ik nog niet. Er zitten blijkbaar 50 voorbeelden in waar je al mee kunt starten. Ga ik dus nog mee spelen (en dat is toch de reactie die je bij elk hoofdstuk wil uitlokken?).

Hoofdstuk “3D Printing in the Developing World: Learning from Techfortrade’s 3D4D Challenge”
In dit hoofdstuk komt een wedstrijd voor projecten aan bod.

Hoofdstuk “3D Printed Anatomic Replicas for Medical and Educational Purposes in
Dental Surgery: Practical Projects from a Sustainable Development Point of View”
Gebruik van 3D printen voor tandartstraining.
De bijbehorende video

Hoofdstuk: Perpetual Plastic Project
Toch nog een mooi project om het boek enthousiast mee af te sluiten: van afval naar juweel.
Zie ook: http://betterfuturefactory.com/perpetual-plastic-project/ en het filmpje hieronder waar het proces getoond wordt:

Samenvattend
Je ziet dat ik zeker niet van elk hoofdstuk van “Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development” even enthousiast wordt. Maar als geheel is de prijs/prestatie verhouding natuurlijk nog steeds goed te noemen. Maar los van de prijs is het voordeel van een elektronisch boek natuurlijk dat je zelf de pareltjes eruit kunt kiezen om te lezen.

Video’s
Ik wilde net op “publiceren” drukken toen ik via een laatste zoekopdracht toevallig bij deze YouTube playlist kwam:

Wat blijkt, er zijn video-opnames gemaakt van de sessies tijdens de conferentie waar het boek te voorbereiding voor gemaakt was. En een deel van de hoofdstukken komt daar ook weer aan bod in de vorm van presentaties die dus ook online te bekijken zijn. Ik heb ze nog niet allemaal bekeken, ik zal ze waar van toepassing ook individueel onder de hoofdstukken plaatsen. Er zitten er een aantal in de playlist die ik op basis van de titel nog niet meteen kan plaatsen.