Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Auswärtige Angelegenheiten: Wie man fast alles macht

Das Foreign Affairs-Magazin hat gerade ein langes Stück von Neil Gershenfeld veröffentlicht: How To Make Almost Anything. Der Titel stammt von Gershenfelds berühmter Klasse am MIT. Wenn Sie die Liste vergangener Klassen durchsehen, werden Sie viele bekannte Namen finden, darunter David Cranor und Maxim Lobovsky von Formlabs (der am vergangenen Wochenende seinen Form-1-Drucker auf der Maker Faire uraufgeführt hatte).

Hier ist die Einführung zum Artikel:

Eine neue digitale Revolution kommt, diesmal in der Fertigung. Es greift die gleichen Erkenntnisse auf, die zu den früheren Digitalisierungen von Kommunikation und Berechnung führten, aber jetzt wird die physische Welt und nicht die virtuelle Welt programmiert. Die digitale Fabrikation ermöglicht es Einzelpersonen, materielle Objekte nach Bedarf zu entwerfen und zu produzieren, wo und wann immer sie benötigt werden. Der weit verbreitete Zugang zu diesen Technologien wird traditionelle Geschäftsmodelle, Entwicklungshilfe und Bildung in Frage stellen.

Die Wurzeln der Revolution reichen bis ins Jahr 1952 zurück, als Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen frühen digitalen Computer mit einer Fräsmaschine verdrahteten und so die erste numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine herstellten. Durch die Verwendung eines Computerprogramms anstelle eines Maschinisten zum Drehen der Schrauben, mit denen das Metalllager bewegt wurde, konnten die Forscher Flugzeugkomponenten mit komplexeren Formen als von Hand hergestellt herstellen. Von diesem ersten Drehschaftfräser aus wurden alle Arten von Schneidwerkzeugen auf computergesteuerten Plattformen montiert, einschließlich Wasserstrahlen, die harte Materialien durchdringen, Laser, die feine Merkmale schnell bearbeiten können, und schlanke elektrisch geladene Drähte, die hergestellt werden können lange dünne Schnitte.

Heutzutage berühren numerisch gesteuerte Maschinen nahezu jedes kommerzielle Produkt, sei es direkt (von Laptop-Etuis bis hin zu Düsentriebwerken) oder indirekt (die Werkzeuge herzustellen, die Massenware herstellen und stempeln). Und doch haben alle diese modernen Nachkommen der ersten numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine ihre ursprüngliche Einschränkung gemeinsam: Sie können schneiden, aber nicht zu inneren Strukturen gelangen. Dies bedeutet zum Beispiel, dass die Achse eines Rades separat von dem Lager hergestellt werden muss, das es durchläuft.

In den 80er Jahren kamen jedoch computergesteuerte Fertigungsprozesse auf den Markt, die Material hinzufügten (nicht genannt). Dank des 3-D-Drucks konnten ein Lager und eine Achse gleichzeitig von derselben Maschine gebaut werden. Eine Reihe von 3-D-Druckverfahren ist jetzt verfügbar, einschließlich thermisch verschmelzender Kunststofffäden, unter Verwendung von ultraviolettem Licht zum Vernetzen von Polymerharzen, Abscheiden von Klebstofftröpfchen zum Binden eines Pulvers, Schneiden und Laminieren von Papierblättern und Glühen eines Laserstrahls zum Verschmelzen Metallpartikel. Unternehmen verwenden bereits 3D-Drucker, um Produkte vor der Herstellung zu modellieren. Dieser Prozess wird als Rapid Prototyping bezeichnet. Unternehmen setzen auch auf die Technologie, um Objekte mit komplexen Formen wie Schmuck und medizinische Implantate herzustellen. Forschungsgruppen haben sogar 3D-Drucker verwendet, um Strukturen aus Zellen aufzubauen, um lebende Organe zu drucken.

Additive Manufacturing wurde weithin als Revolution gepriesen, auf der Titelseite von Publikationen von Wired bis The Economist. Dies ist jedoch eine merkwürdige Art von Revolution, die mehr von ihren Beobachtern als von ihren Praktizierenden verkündet wird. In einer gut ausgestatteten Werkstatt könnte für etwa ein Viertel der Aufträge ein 3D-Drucker verwendet werden, den Rest erledigen andere Maschinen. Ein Grund ist, dass die Drucker langsam sind und Stunden oder sogar Tage brauchen, um Dinge zu erstellen. Andere computergesteuerte Werkzeuge können Teile schneller produzieren oder mit feineren Funktionen oder die größer, leichter oder stärker sind. Glühende Artikel über 3D-Drucker lesen sich wie die Geschichten in den 1950er Jahren, in denen Mikrowellenherde als die Zukunft des Kochens bezeichnet wurden. Mikrowellen sind praktisch, ersetzen aber nicht den Rest der Küche.

Die Revolution ist nicht additiv gegenüber subtraktiver Fertigung; Es ist die Fähigkeit, Daten in Dinge und Dinge in Daten umzuwandeln. Das kommt was kommt; Für einige Perspektiven gibt es eine enge Analogie zur Geschichte des Computers. Der erste Schritt in dieser Entwicklung war die Ankunft großer Mainframe-Computer in den fünfziger Jahren, die sich nur Unternehmen, Regierungen und Elite-Institutionen leisten konnten. Als nächstes kam die Entwicklung von Minicomputern in den 1960er Jahren, angeführt von der PDP-Familie der Digital Equipment Corporation, die auf dem ersten Transistor-Computer des MIT, dem TX-0, basierte. Dadurch sanken die Kosten eines Computers von Hunderttausenden auf Zehntausende. Das war für einen Einzelnen noch zu viel, für Forschergruppen, Universitätsabteilungen und kleinere Unternehmen jedoch erschwinglich. Die Leute, die diese Geräte verwendeten, entwickelten die Anwendungen für fast alles, was man jetzt am Computer macht: E-Mail senden, Textverarbeitung schreiben, Videospiele spielen, Musik hören. Nach Minicomputern kamen Hobby-Computer. Der bekannteste von ihnen, der MITS Altair 8800, wurde 1975 für etwa 1.000 USD zusammengebaut oder etwa 400 USD in Form eines Kits verkauft. Seine Fähigkeiten waren rudimentär, veränderten jedoch das Leben einer Generation von Computerpionieren, die nun eine Maschine einzeln besitzen konnten. Mit dem Erscheinungsbild des IBM-Personalcomputers im Jahr 1981 wurde Computer schließlich wirklich persönlich. Das Gerät war relativ kompakt, benutzerfreundlich, nützlich und erschwinglich.

Genau wie bei den alten Mainframes können sich nur die modernen Versionen der frühen sperrigen und teuren computergesteuerten Fräsgeräte leisten. In den 1980er Jahren führten Rapid Prototyping-Systeme der ersten Generation von Unternehmen wie 3d Systems, Stratasys, Epilog Laser und Universal zu einem Preissenkung für computergesteuerte Fertigungssysteme von Hunderttausenden auf Zehntausende, was sie für die Forschung attraktiv machte Gruppen. Die derzeit auf dem Markt befindlichen digitalen Fertigungsprodukte der nächsten Generation, wie der RepRap, der MakerBot, der Ultimaker, der PopFab und der MTM Snap, verkaufen sich für Tausende von Dollar oder Hunderte von Dollar als Teile. Im Gegensatz zu den digitalen Fabrikationswerkzeugen, die vor ihnen auf den Markt kamen, haben diese Werkzeuge Pläne, die normalerweise frei geteilt werden, so dass diejenigen, die Eigentümer der Werkzeuge sind (wie diejenigen, die die Hobby-Computer besaßen), sie nicht nur verwenden können, sondern auch mehr davon machen und modifizieren können . Integrierte Personal Digital Fabricators, die mit dem Personal Computer vergleichbar sind, gibt es noch nicht, aber das werden sie.

Persönliche Herstellung gibt es seit Jahren als Science-Fiction-Klammer. Als die Crew der TV-Serie Star Trek: The Next Generation mit einer besonders schwierigen Handlung konfrontiert war, konnte sie mit dem Onboard-Replikator das machen, was sie brauchten. Wissenschaftler in einer Reihe von Laboren (einschließlich meines) arbeiten jetzt an der Realität und entwickeln Prozesse, mit denen einzelne Atome und Moleküle in die gewünschte Struktur gebracht werden können. Im Gegensatz zu heutigen 3-D-Druckern können diese auf einmal vollständige Funktionssysteme aufbauen, ohne dass Teile montiert werden müssen. Ziel ist es, nicht nur die Teile für eine Drohne herzustellen, sondern ein komplettes Fahrzeug zu bauen, das direkt aus dem Drucker herausfliegen kann. Dieses Ziel ist noch Jahre entfernt, aber es ist nicht nötig zu warten: Die meisten der heute verwendeten Computerfunktionen wurden in der Minicomputer-Ära erfunden, lange bevor sie in der Ära des Personal Computing blühten. Auch wenn die digitalen Fertigungsmaschinen von heute noch in den Kinderschuhen stecken, können sie bereits (fast) irgendwo an jedem Ort hergestellt werden. Das ändert alles.

Lesen Sie den vollständigen Artikel auf der Website für auswärtige Angelegenheiten.

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