Objecten scannen met een app en deze meteen uitprinten is binnenkort mogelijk

​Binnen een paar jaar kunnen we de opmars van de smartphonereplicator verwachten – zo denken de elektrische ingenieurs Ali Hajimiri en zijn team van Caltech er in ieder geval over. Zij ontwikkelden een klein en krachtig 3D-scanningsysteem dat met gemak in een mobiel zou kunnen passen. Het team maakte hun beloftes waar, en presenteerden hun resultaten in een paper dat gepubliceerd werd in het wetenschappelijke tijdschrift Optics.

Hajimiri claimt dat het scanningsysteem consumenten in staat zal stellen om een foto te maken van een groot scala aan objecten, en deze vervolgens met een goede 3D-printer uit te printen. De kopie zal dan "op de micrometer nauwkeurig zijn."

Het apparaat heet een 'nanophotonic coherent imager' (NCI), neemt slechts één vierkante millimeter in beslag, en zou daarmee perfect geïntegreerd kunnen worden in een smartphone. Het apparaatje is net als de meeste sensors gemaakt van siliconen. Hij wordt volgens Hajimiri ook steeds accurater. Het systeem gebruikt LIDAR , een 'remote detection and sensing technique' die een object naar keuze in een bad van lasers bedekt.

"Bij NCI-technologie wordt het object belicht met coherent licht," stond te lezen in de omschrijving van Caltech. "Het licht dat van het object afkaatst wordt gedetecteerd door chips die grating couplers heten; zij fungeren als pixels, het licht dat door de couplers wordt ontvangen, wordt uiteindelijk in 3D-beeld omgezet."

Hamiri vertelde me dat de technologie in 3 tot 5 jaar op de markt kan komen. Maar het is niet de eerste NCI-technologie op de markt; er zijn namelijk meer pogingen gedaan om de technologie voor smartphone te laten werken. Hamiri stelt echter dat zijn team en hij de resolutie tot 1000 keer verbeterd hebben. "Zij maten pixels in millimeters, en wij gebruiken hier micrometers voor," zei hij. Hajimiri stuurde me een scan van een muntstuk die hij met de NCI maakte. "Je kan de tekst en het jaartal gewoon lezen," verklaarde hij.

Er zal wel een stricte beperking zijn in wat consumenten uiteindelijk kunnen gaan printen; vooral door de printer en materialen die er voorhanden zijn. Maar dit zal 3D-printer-(en Star Trek) enthousiastelingen waarschijnlijk niet weerhouden om verder te werken aan de technologie. Eén van Makerbot's meest populaire productlijnen werd zelfs vernoemd naarthe Replicator uit Star Trek.

Volgens de visie van Hajimiri kan NCI commerciële, industriële en zelfs toepassingen voor transport hebben. Hij benadrukt dat het standaard ingebouwd kan worden in smartphones, waardoor we zeer precieze scans kunnen maken en deze dan thuis kunnen gaan uitprinten. "De volgende stap is de transitie naar een commercieel product dat ook bij consumenten thuis gebruikt kan worden," zei Hajimiri. "Het kan erg gedetailleerde prints realiseren, dus als je bijvoorbeeld een machineonderdeel tekort komt, kan je deze gewoon bijmaken."

Zijn visie is niet al te vergezocht. De markt voor 3D-printen ontploft op wereldwijde schaal; de industrie groeide vorig jaar 34 procent, en zette meer dan 3.3 miljard dollar om. In 2014 werden er zo'n 133.000 3D-printers verkocht, wat 68 procent meer is dan in 2013. Als de techniek zich op deze manier blijft verspreiden, zal het aantal softwaretoepassingen en apps ook blijven groeien.

De ambities van Caltech worden hierdoor steeds plausibeler: "stel je voor dat je je smartphone gewoon uit je zak trekt, een plaatje schiet van iets, en het object vervolgens thuis uitprint."

NCI zou goedkoop gefabriceerd kunnen worden door fabrieken die op dit moment siliconenchips produceren. "Deze technologie wordt namelijk al jaren gebruikt in chips," zei Hajimari.

De basis voor deze technologie komt niet uit de lucht gevallen, het idee dat objecten op bijna magische wijze kunnen worden gerepliceerd, zit al decennia lang in ons bewustzijn. En dankzij de vruchten die we nu plukken van de wet van Moore zal deze ontwikkeling wel eens in een stroomversnelling kunnen raken.

Zelfs als NCI een wijdverbreide technologie wordt, zal een replicator-app op je smartphone waarschijnlijk een niche product zijn; veelal gebruikt door bouwvakkers en vaklieden. Niemand heeft er namelijk erg vaak een kopie van een huishoudelijk object nodig.

Toch maakt deze innovatie een hoop verschillende toepassingen mogelijk; de nanophotonic coherent imager kan in verschillende apparaten terecht komen, en hiermee is de eeuw van de DIY-replicator van start gegaan.