TEDxVienna
Klaus Stadlmann: The world's smallest 3D printer
Filmed:
Readability: 3.4
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What could you do with the world’s smallest 3D printer? Klaus Stadlmann demos his tiny, affordable printer that could someday make customized hearing aids -- or sculptures smaller than a human hair.
(Filmed at TEDxVienna.)
Klaus Stadlmann - Engineer
Klaus Stadlmann was pursuing his PhD at Vienna's Technical University when a broken laser system gave him some unexpected free time to think. Instead of working on his thesis, he decided to build the world's smallest 3D printer. Full bio
Klaus Stadlmann was pursuing his PhD at Vienna's Technical University when a broken laser system gave him some unexpected free time to think. Instead of working on his thesis, he decided to build the world's smallest 3D printer. Full bio
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00:47
Hello everybody,
thanks for having me today.
thanks for having me today.
0
1442
2550
Guten Tag, danke für die Einladung heute.
Ich bin leicht verletzt, aber es braucht
mehr als nur einen Autounfall,
mehr als nur einen Autounfall,
00:50
I'm a little bit injured,
1
4460
1405
00:51
but it takes more than a car
to stop me from talking to you.
to stop me from talking to you.
2
5889
3292
um zu verhindern,
dass ich mit Ihnen spreche.
dass ich mit Ihnen spreche.
00:55
(Laughter)
3
9205
2516
(Gelächter)
00:57
(Applause)
4
11745
3167
(Applaus)
01:00
Maybe a tank?
5
14936
1272
Vielleicht einen Panzer?
Heute möchte ich über
den Mikrodrucker sprechen,
den Mikrodrucker sprechen,
01:04
So today, I want to talk
about the microprinter,
about the microprinter,
6
18919
3101
01:08
about my work, how everything started,
7
22044
2794
über meine Arbeit, wie alles begann,
was meine Motivation war,
was meine Motivation war,
01:10
what was my motivation to build
the smallest 3-D printer in the world.
the smallest 3-D printer in the world.
8
24862
5721
den kleinsten 3D-Drucker
der Welt zu bauen.
der Welt zu bauen.
01:16
Let's start with my daily business.
9
30607
3319
Fangen wir mit meinen
tagtäglichen Arbeiten an.
tagtäglichen Arbeiten an.
01:19
So, my normal working field is called
two-photon polymerization.
two-photon polymerization.
10
33950
4331
Mein normales Arbeitsfeld heißt
Zwei-Photonen-Polymerisation.
Zwei-Photonen-Polymerisation.
01:25
It sounds very nerdy, it is very nerdy.
11
39111
3258
Es klingt sehr streberisch,
es ist sehr streberisch.
es ist sehr streberisch.
01:28
(Laughter)
12
42393
1319
(Gelächter)
01:30
What do you need for making this stuff?
13
44465
3336
Was braucht man, um das herzustellen?
01:33
You need a complex laser system,
14
47825
2200
Man braucht ein komplexes Lasersystem,
01:36
a so-called femtosecond laser system,
15
50049
2318
ein sogenanntes Femtosekunden-Lasersystem,
01:38
which you focus onto a very tiny spot --
very, very, very tiny --
very, very, very tiny --
16
52391
5463
welches man auf einen winzigen Punkt
konzentriert -- sehr sehr sehr winzig --
konzentriert -- sehr sehr sehr winzig --
01:43
and this is a very expensive,
not very durable laser system. (Laughs)
not very durable laser system. (Laughs)
17
57878
5693
und es ist ein sehr teures,
nicht besonders langlebiges Lasersystem.
nicht besonders langlebiges Lasersystem.
(lacht)
Und andererseits braucht man
ein sehr komplexes Positionierungssystem.
ein sehr komplexes Positionierungssystem.
01:50
And on the other hand, you need
a very complex positioning system.
a very complex positioning system.
18
64264
4189
01:54
We call it "Agathe,"
because it's very heavy,
because it's very heavy,
19
68477
3587
Wir nennen es "Agathe",
weil es sehr schwer ist
weil es sehr schwer ist
und wir dachten,
Agathe wäre ein schöner Name.
Agathe wäre ein schöner Name.
01:58
and we thought Agathe was a nice name.
20
72088
2305
(Gelächter)
02:00
(Laughter)
21
74417
1150
Man braucht dieses System,
um den Laser durchzufahren,
um den Laser durchzufahren,
02:02
And, well, you need this system
to move the laser through,
to move the laser through,
22
76757
3441
02:06
for example, at the very accurate
level, about 200 nanometers,
level, about 200 nanometers,
23
80222
3881
zum Beispiel mit einer sehr hohen
Präzision von etwa 200 Nanometern.
Präzision von etwa 200 Nanometern.
02:10
so very accurate.
24
84127
1159
Was kann man damit machen?
02:11
And, well, what can you do with that?
25
85310
2483
Man kann Dinge machen,
die man mit den Augen nicht sehen kann.
die man mit den Augen nicht sehen kann.
02:13
You can do things
that you cannot see with your eyes.
that you cannot see with your eyes.
26
87817
3307
So kann man drucken,
was auch immer man will.
was auch immer man will.
02:17
So you can print out whatever you want,
27
91148
2368
Man kann eine Tower Bridge
oder Agathe's Ehemann drucken...
oder Agathe's Ehemann drucken...
02:19
you can print out a tower bridge,
you can print out Agathe's husband ...
you can print out Agathe's husband ...
28
93540
4319
(Gelächter)
02:24
(Laughter)
29
98343
1968
Aber was macht es so unglaublich?
02:27
OK, but, what makes it so mind-blowing?
30
101145
6065
Sie bemerken vielleicht
diese Maßstabsleiste,
diese Maßstabsleiste,
02:33
You maybe notice this scale bar,
and it's 100 microns for the tower bridge
and it's 100 microns for the tower bridge
31
107234
6376
die 100 Mikrometer für die Tower Bridge
und 20 Mikrometer
für den dicken Mann anzeigt.
für den dicken Mann anzeigt.
02:39
and 20 microns for the fat man.
32
113634
2383
Im Vergleich ist der Durchmesser von
einem Menschenhaar rund 50 Mikrometer.
einem Menschenhaar rund 50 Mikrometer.
02:42
For comparison, the diameter
of a human hair is around 50 microns.
of a human hair is around 50 microns.
33
116041
4631
Also sind diese Objekte
wie Staubpartikel oder noch kleiner,
wie Staubpartikel oder noch kleiner,
02:46
So these objects are like
a dust particle or even smaller,
a dust particle or even smaller,
34
120696
5258
man kann sie kaum sehen.
02:51
so you can hardly see them.
35
125978
2760
Was man auch machen kann
und woran wir auch gerade arbeiten,
und woran wir auch gerade arbeiten,
02:55
What you can also do
and what we are also working on
and what we are also working on
36
129551
4245
ist das System zu verbessern,
das Kunstharz zu verbessern,
das Kunstharz zu verbessern,
02:59
is improving the system,
improving the resins,
improving the resins,
37
133820
4088
das Material, das wir verwenden,
um einen Wurm oder Ähnliches zu fangen.
um einen Wurm oder Ähnliches zu fangen.
03:03
the material we use for catching
a worm or something else.
a worm or something else.
38
137932
5605
Wir bewegen den Laser durch das Harz,
es wird polymerisiert
es wird polymerisiert
03:09
Inside the resin, we move the laser
through the resin, it gets polymerized,
through the resin, it gets polymerized,
39
143561
5330
und wir fangen ein lebendiges Tier,
03:14
and we catch a living animal,
40
148915
2814
hier einen speziellen Wurm.
03:17
here, a special worm.
41
151753
1694
Was wir versuchen zu machen
oder was der nächste Schritt wäre,
oder was der nächste Schritt wäre,
03:19
What we're trying to do,
or what the next step would be,
or what the next step would be,
42
153471
3811
ist ein biokompatibles
Polymer herzustellen
Polymer herzustellen
03:23
is to make biocompatible polymers
and maybe to write some things
and maybe to write some things
43
157306
6568
und vielleicht ein paar Sachen
in den Körper einer Person
oder einen Wurm zu schreiben,
oder einen Wurm zu schreiben,
03:29
inside your body
or inside the body of a worm,
or inside the body of a worm,
44
163898
3252
oder Zellen an unseren
Strukturen zu befestigen, und so weiter.
Strukturen zu befestigen, und so weiter.
03:33
or to attach cells
to our structures, and so on.
to our structures, and so on.
45
167174
4905
Aber ok, das ist mein
normales Arbeitsfeld.
normales Arbeitsfeld.
03:38
But, OK, that's my normal working field.
46
172103
3134
Heute möchte ich die Geschichte
des Mikrodruckers erzählen.
des Mikrodruckers erzählen.
03:41
Today I want to tell the story
behind the microprinter.
behind the microprinter.
47
175261
4418
Was war meine Motivation?
03:45
What was my motivation?
48
179703
1735
03:47
Well, everything started
on Monday morning, 6:30.
on Monday morning, 6:30.
49
181462
4539
Alles begann um 6.30 Uhr
an einem Montag Morgen.
an einem Montag Morgen.
03:52
OK, that's a lie. Maybe it was 10 o'clock.
50
186025
3198
Ok, das ist nicht wahr.
Vielleicht war es 10 Uhr.
Vielleicht war es 10 Uhr.
(Gelächter)
03:55
(Laughter)
51
189247
1017
Ich ging zu meinem Laserlabor
in der Nähe vom Karlsplatz in Freihaus
in der Nähe vom Karlsplatz in Freihaus
03:56
I went to my laser lab, which is located
near Karlsplatz, in Freihaus,
near Karlsplatz, in Freihaus,
52
190288
4967
an der Technischen Universität Wien.
04:01
at the Vienna University of Technology.
53
195279
2430
Ich ging hinein und sah,
dass dieses Lasersystem defekt war,
dass dieses Lasersystem defekt war,
04:03
I went in, and I saw
that this laser system was broken,
that this laser system was broken,
54
197733
3964
und versuchte, es zu reparieren.
04:07
and I tried to fix it.
55
201721
1323
04:09
It took me half a day, several hours.
56
203068
3442
Ich brauchte einen halben Tag,
mehrere Stunden.
mehrere Stunden.
Dann bemerkte ich,
dass es ein größeres Problem
dass es ein größeres Problem
04:12
Then I noticed, OK, there is a major
issue with the pump source.
issue with the pump source.
57
206534
4280
mit der Antriebsquelle ist.
Das kann ich nicht selber reparieren,
da müssen wir den Servicetechniker rufen.
da müssen wir den Servicetechniker rufen.
04:16
I cannot fix that myself; we have to call
the service technician.
the service technician.
58
210838
3392
04:20
And from that point on,
I noticed I had time to think.
I noticed I had time to think.
59
214254
3487
Dann bemerkte ich,
dass ich Zeit hatte, nachzudenken.
dass ich Zeit hatte, nachzudenken.
Also dachte ich: "Was mache ich jetzt?
Vielleicht meine Doktorarbeit beginnen?"
Vielleicht meine Doktorarbeit beginnen?"
04:23
So I thought, "What to do now?
Maybe start to write my PhD thesis."
Maybe start to write my PhD thesis."
60
217765
4357
04:28
(Laughter)
61
222146
2313
(Gelächter)
Nein nein, keine gute Idee.
04:30
No, no, not a good idea at all.
62
224483
2489
Also dachte ich, vielleicht
eine wissenschaftliche Arbeit schreiben.
eine wissenschaftliche Arbeit schreiben.
04:32
So I started thinking, maybe
write a scientific paper.
write a scientific paper.
63
226996
4592
Überhaupt keine gute Idee.
04:37
Not a good idea at all.
64
231612
1532
04:39
And then, on Saturday,
after a week of thinking,
after a week of thinking,
65
233168
3922
Und dann, am Samstag, nach einer Woche
Nachdenken kam mir die Idee,
Nachdenken kam mir die Idee,
04:43
I came up with the idea
66
237114
1366
den kleinsten 3D-Mikrodrucker
der Welt zu bauen.
der Welt zu bauen.
04:44
to build the smallest
3-D microprinter in the world.
3-D microprinter in the world.
67
238504
3120
(Gelächter)
04:47
(Laughter)
68
241648
1375
Mit anderen Worten,
den kleinsten 3D-Drucker der Welt.
den kleinsten 3D-Drucker der Welt.
04:49
Or, the smallest 3-D printer in the world.
69
243047
2275
04:51
(Applause)
70
245346
3373
(Applaus)
04:56
So I called my professor
and told him about it.
and told him about it.
71
250390
4022
Also rief ich meinen Professor an
und erzählte ihm davon.
und erzählte ihm davon.
"Lass es uns bauen!
Ich habe Zeit. Ist das in Ordnung?"
Ich habe Zeit. Ist das in Ordnung?"
05:00
"Hey, let's build the thing!
I have time. Is it OK?"
I have time. Is it OK?"
72
254436
2733
"Mach mal, baue ihn."
05:03
"Go ahead, build it."
73
257193
1159
05:04
And so I went to the university,
and from that point on,
and from that point on,
74
258376
3437
Also ging ich zur Universität
und von da an
flossen alle meine Gedanken
in den Computer,
in den Computer,
05:07
I just put everything out of my brain
inside the computer
inside the computer
75
261837
3255
um eine CAD-Konstruktion
von dem Ganzen zu machen.
von dem Ganzen zu machen.
05:11
to make this CAD construction
of the whole thing.
of the whole thing.
76
265116
3471
Nach ein paar Monaten hatten wir
den ersten Testlauf mit dem System.
den ersten Testlauf mit dem System.
05:14
And after a few months,
we had the first test run with the system.
we had the first test run with the system.
77
268611
5259
Von dem ersten Test an
funktionierte es problemlos
funktionierte es problemlos
05:19
It worked brilliantly
from the first test on,
from the first test on,
78
273894
4301
und es hatte dieselbe Auflösung
wie Systeme, die 60.000 Euro kosten
wie Systeme, die 60.000 Euro kosten
05:24
and it had the same resolution
as systems which cost 60,000 euros,
as systems which cost 60,000 euros,
79
278219
5317
05:29
and we only spent 1,500 euros
for the system,
for the system,
80
283560
4080
aber wir gaben nur 1500 Euro
für das System aus,
für das System aus,
mein Gehalt nicht mit einbezogen,
aber das würde nicht viel hinzufügen.
aber das würde nicht viel hinzufügen.
05:33
not including my salary,
81
287664
3956
05:37
but that wouldn't add so much on its own.
82
291644
2711
(Gelächter)
05:40
(Laughter)
83
294379
1418
Ok, wie funktioniert es?
05:41
OK, how does this work?
84
295821
1818
05:43
I brought you a video
85
297663
1501
Hier ist ein Video, wo man sieht,
wie man eine 3D-Datei eingibt.
wie man eine 3D-Datei eingibt.
05:45
where you can see how you can put
in your three-dimensional file.
in your three-dimensional file.
86
299188
4865
Mein Freund Junior Veloso
produzierte dieses Video.
produzierte dieses Video.
05:50
This video was produced
by a friend of mine, Junior Veloso.
by a friend of mine, Junior Veloso.
87
304077
5083
Wie man sehen kann, gibt es
ein bewegliches Podest welches hochfährt.
ein bewegliches Podest welches hochfährt.
05:55
And you can see, you have
a set stage which moves up.
a set stage which moves up.
88
309184
3766
05:58
And under the set stage,
there is a liquid,
there is a liquid,
89
312974
2509
Unter dem Podest gibt es eine Flüssigkeit,
die sich durch den Lichtstrahl verfestigt.
06:01
which gets solidified by the light.
90
315507
3004
Und man erschafft
Scheibe für Scheibe das Objekt,
Scheibe für Scheibe das Objekt,
06:04
And slice by slice, you create the model,
91
318535
5065
also wird es wirklich aus
der Flüssigkeit gezogen.
der Flüssigkeit gezogen.
06:09
so you really pull it out of the liquid.
92
323624
5962
Es kommt nur darauf an,
wie groß das Objekt ist.
wie groß das Objekt ist.
06:16
And it just depends
on how big your model is.
on how big your model is.
93
330091
3510
06:19
Maybe you have 100 slices,
1,000 or 10,000 slices.
1,000 or 10,000 slices.
94
333625
3935
Vielleicht hat man 100 Scheiben,
vielleicht 1.000 oder 10.000 Scheiben.
vielleicht 1.000 oder 10.000 Scheiben.
06:23
So that's how it works.
95
337584
2635
So funktioniert das.
Natürlich ist dies eine viel größere
Maschine als der Mikrodrucker,
Maschine als der Mikrodrucker,
06:26
Of course, this is a much bigger machine
than the microprinter,
than the microprinter,
96
340243
3299
aber sie verwendet mehr oder weniger
die selben Prinzipien,
die selben Prinzipien,
06:29
but it uses more or less
the same principles,
the same principles,
97
343566
2615
06:32
so that's what I want to show you.
98
346205
2220
deshalb wollte ich sie Ihnen zeigen.
Zum Schluss ist dieser außerirdische Kopf
06:34
At the end, this head, this alien head,
99
348449
3272
an der Bauplattform befestigt
06:37
is attached to the building platform,
100
351745
2161
und wenn dieser Prozess vorbei ist,
06:39
and when the process is done,
you just simply have to break the head
you just simply have to break the head
101
353930
6208
muss man einfach den Kopf
von der Plattform abbrechen
von der Plattform abbrechen
06:46
from the support structure you need,
102
360162
2738
und dann ist alles fertig.
06:48
and then everything is ready.
103
362924
2114
06:51
So.
104
365843
1390
So.
06:54
OK, but what does
the microprinter look like?
the microprinter look like?
105
368663
3295
Aber wie sieht dieser Mikrodrucker aus?
Vielleicht haben Sie dieses Bild
bereits gesehen.
bereits gesehen.
06:57
Well, maybe some of you
have already seen this picture.
have already seen this picture.
106
371982
3438
Ich habe ihn auch hier dabei,
07:01
I also brought it to you in person,
so I want to kindly introduce you
so I want to kindly introduce you
107
375444
5237
also möchte ich Ihnen
den Mikrodrucker vorstellen,
den Mikrodrucker vorstellen,
der so aussieht.
07:06
to the 3-D microprinter,
which looks like this.
which looks like this.
108
380705
2950
Er ist sehr klein,
er passt auf den Schreibtisch.
er passt auf den Schreibtisch.
07:09
So it's very small,
it's really a desktop version.
it's really a desktop version.
109
383679
4073
Das System ist kostengünstig.
07:13
It's a really affordable system.
110
387776
1890
Wir sind sehr stolz darauf und --
07:15
And we are really proud of it,
actually, and --
actually, and --
111
389690
4263
07:19
(Laughter)
112
393977
2000
(lacht)
07:23
And you have this tiny little system;
there are bigger ones.
there are bigger ones.
113
397006
5718
das hier ist ein winziges System,
es gibt größere.
Was kann man mit einem
billigen System machen?
billigen System machen?
07:28
What can you do
with a cheap, affordable system?
with a cheap, affordable system?
114
402748
2617
Hörgeräte zum Beispiel --
07:31
For example, you all know
these hearing aids?
these hearing aids?
115
405389
4726
Sie müssen speziell für jede Person
produziert werden,
produziert werden,
07:36
They have to be produced
individually for each person,
individually for each person,
116
410139
4353
also ein perfektes Anwendungsbeispiel,
für diese Technologie
für diese Technologie
07:40
so this is a perfect example
117
414516
1701
07:42
for using this technology
to create the shell for a hearing aid.
to create the shell for a hearing aid.
118
416241
4556
da man mit dem Drucker Gehäuse
für die Hörgeräte produzieren kann.
für die Hörgeräte produzieren kann.
Normalerweise geht man in den Laden,
lässt sein Ohr scannen
lässt sein Ohr scannen
07:47
Normally, you go to the store,
they scan your ear,
they scan your ear,
119
421847
2829
und sie schicken die Daten per Email
nach Deutschland und --
nach Deutschland und --
07:50
they send the data
to Germany via email, and --
to Germany via email, and --
120
424700
4336
(Gelächter)
07:55
(Laughter)
121
429060
1693
und dann drucken sie es aus --
07:56
and then they print it out with a --
122
430777
2277
(Applaus)
07:59
(Applause)
123
433078
1006
08:00
Thank you.
124
434108
1341
Danke.
08:01
(Applause)
125
435473
3116
(Applaus)
08:06
Then they print it out with a big machine,
126
440894
2261
Dann drucken sie es mit
einer großen Maschine aus
einer großen Maschine aus
08:09
and then, when it's ready
to send back to Vienna
to send back to Vienna
127
443179
3542
und schicken es, wenn es fertig ist,
mit der Post zurück nach Wien --
08:12
or wherever you are --
128
446745
1499
oder wo auch immer Sie sind --
08:15
via post --
129
449284
1168
und dann setzen sie die Elektronik ein.
08:17
then they put in the electronics.
130
451249
1789
Mit einem Mikrodrucker im Laden
08:19
When you have a microprinter
in your store,
in your store,
131
453062
2377
kann man sein Ohr scannen lassen
08:21
you can go to the store,
132
455463
2064
08:23
they scan your ear,
133
457551
1565
und dann drucken sie das 3D-Modell,
08:25
they just press "Print,"
134
459140
2864
08:28
the 3-D model gets sliced,
135
462028
3446
während Sie Kaffeetrinken
08:31
and you can go for a coffee,
136
465498
1643
oder zur Universität gehen,
08:33
you can go to the university,
whatever you want,
whatever you want,
137
467165
3300
was auch immer Sie machen wollen.
08:36
and instead of five days, you can have
your ear shell or your hearing aid
your ear shell or your hearing aid
138
470489
5547
Und anstatt fünf Tage zu warten,
können Sie ihr Hörgerät
können Sie ihr Hörgerät
in nur einem Tag abholen.
08:42
in just one day.
139
476060
2536
Und das ist ein Beispiel,
wie diese kleinen Maschinen
wie diese kleinen Maschinen
08:45
And that is an example
of how these tiny little machines
of how these tiny little machines
140
479065
4288
oder andere billige 3D-Drucker
unser tägliches Leben verändern könnten.
unser tägliches Leben verändern könnten.
08:49
or other cheap 3-D printers
could change our everyday lives.
could change our everyday lives.
141
483377
4520
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
08:54
So thank you very much,
142
488539
1245
08:55
and start printing whatever
you want, whatever you need.
you want, whatever you need.
143
489808
4047
und beginnen Sie zu drucken,
was auch immer Sie brauchen.
was auch immer Sie brauchen.
08:59
(Applause)
144
493879
2030
(Applaus)
Translated by Ann-Cathrin Guertler
ABOUT THE SPEAKER
Klaus Stadlmann - EngineerKlaus Stadlmann was pursuing his PhD at Vienna's Technical University when a broken laser system gave him some unexpected free time to think. Instead of working on his thesis, he decided to build the world's smallest 3D printer.
Why you should listen
Klaus Stadlmann graduated from the Technical University of Vienna with a degree in Industrial Engineering. While pursuing his PhD at the Institute of Material Sciences and Technologies at Vienna's Technical University, Klaus led the project to develop the world's smallest 3D printer.
Klaus Stadlmann | Speaker | TED.com