Возможно, вы слышали о 3D-печати, объявленной будущим производства. И с учетом того, как технология развивалась и распространялась на коммерческой основе, она вполне может компенсировать ажиотаж вокруг нее. Итак, что такое 3D печать? И кто это придумал?
Лучший пример для описания работы 3D-печати - сериал Звездный путь: Новое поколение. В этой вымышленной футуристической вселенной команда на борту космического корабля использует небольшое устройство, называемое репликатором, для создания практически чего угодно, от чего угодно - от еды и напитков до игрушек. Теперь, когда оба способны воспроизводить трехмерные объекты, 3D-печать не так сложна. Принимая во внимание, что репликатор манипулирует субатомными частицами, чтобы произвести любой маленький объект, который приходит на ум, 3D-принтеры «распечатывают» материалы в последовательных слоях, чтобы сформировать объект.
Ранняя разработка
Исторически говоря, развитие технологии началось в начале 1980-х годов, еще до появления вышеупомянутого телешоу. В 1981 году Хидэо Кодама из Нагойского муниципального промышленного научно-исследовательского института первым опубликовал отчет о том, как материалы, называемые фотополимерами, которые затвердевают под воздействием ультрафиолета, могут быть использованы для быстрого изготовления твердого прототипы. Хотя его бумага заложила основу для 3D-печати, он не был первым, кто действительно создал 3D-принтер.
Эта престижная честь достается инженеру Чак Халл, который спроектировал и создал первый 3D-принтер в 1984 году. Он работал в компании, которая использовала ультрафиолетовые лампы для изготовления прочных, долговечных покрытий для столов, когда он пришел к идее использовать ультрафиолетовые технологии для создания небольших прототипов. К счастью, у Халла была лаборатория, чтобы возиться с его идеей в течение нескольких месяцев.
Ключом к созданию такого принтера были фотополимеры, которые оставались в жидком состоянии до тех пор, пока они не реагировали на ультрафиолетовый свет. Система, которую Халл в конечном итоге разработает, известная как стереолитография, использовала луч ультрафиолетового света, чтобы набросать форму объекта из чана с жидким фотополимером. Поскольку луч света затвердевал каждый слой вдоль поверхности, платформа будет двигаться вниз, чтобы можно было укрепить следующий слой.
Он подал патент на технологию в 1984 году, но спустя три недели после того, как группа французских изобретателей, Алена Ле Мехо, Оливье де Витте и Жана Клода Андре, подала патент на аналогичный процесс. Тем не менее, их работодатели отказались от усилий по дальнейшему развитию технологии из-за «отсутствия перспективы бизнеса». Это позволило Халлу охранять авторские права на термин «стереолитография». Его патент под названием «Аппарат для производства трехмерных объектов с помощью стереолитографии» был выдан 11 марта 1986 года. В том же году Халл также создал 3D-системы в Валенсии, Калифорния, чтобы начать коммерческое создание прототипов.
Расширение до различных материалов и методов
Хотя патент Халла охватывает многие аспекты 3D-печати, включая программное обеспечение для проектирования и эксплуатации, техники и различные материалы, другие изобретатели будут опираться на концепцию с различными подходы. В 1989 году патент был награжден Карлом Деккардом, аспирантом Техасского университета, разработавшим метод селективного лазерного спекания. С SLS, лазерный луч был использован для пользовательского связывания порошковых материалов, таких как металл, вместе, чтобы сформировать слой объекта. Свежий порошок будет добавлен на поверхность после каждого последующего слоя. Другие вариации, такие как прямое металлическое лазерное спекание и селективное лазерное плавление, также используются для изготовления металлических предметов.
Самая популярная и наиболее узнаваемая форма 3D-печати называется моделированием с наплавкой. СвДП, разработанный изобретателем С. Скотт Крамп укладывает материал слоями прямо на платформу. Материал, обычно смола, распределяется через металлическую проволоку и, как только он выходит через сопло, сразу же затвердевает. Идея пришла к Крампу в 1988 году, когда он пытался сделать игрушечную лягушку для своей дочери, распределяя воск свечи через клеевой пистолет.
В 1989 году Крамп запатентовал технологию и со своей женой стал соучредителем Stratasys Ltd. производить и продавать 3D-печатные машины для быстрого прототипирования или коммерческого производства. Они обнародовали свою компанию в 1994 году, и к 2003 году FDP стала самой продаваемой технологией быстрого прототипирования.