Спочатку була ідея…

Термін «3D-друк» ввів в обіг в 1993 році професор Массачусетського технологічного інституту Емануель Сакс.

Але ідея 3D-друку походить з 1945 року, коли письменник-фантаст Мюррей Лейнстер вперше з дивовижною точністю описав технологію 3D-друку у своєму оповіданні «Речі проходять повз». Він представив машину, яка могла б брати його малюнки і відтворювати їх за допомогою руки, що рухається, використовуючи розплавлений («магнетотронний») пластик для створення тривимірних об’єктів. Тепер комусь потрібно було втілити його ідею в життя.

 

Вещи проходят мимо
Обгортка журналу “Фантастичні історії” з оповіданням Мюррейя Лейнстера “Речі проходять повз”

Потрібен був деякий час, щоб ці ідеї вийшли за рамки фантастики, але в 1971 році був здійснений прорив, коли Йоханнес Ф. Готвальд подав заявку на патент на екструдер рідкого металу. Він припускав, що цей екструдер буде схожим на офісний принтер, тільки він друкуватиме 3D-об’єкти металом, а не слова чорнилом. Звучить дуже схоже на FDM-друк, так? На жаль, Готвальду не вдалося втілити технологію в життя до закінчення терміну дії патенту, і його часто забувають як одного з батьків 3D-друку.

Оскільки перший патент не дав жодних результатів, світ 3D-друку залишився лише на рівні ідей. Саме в цей момент з’явився Девід Джонс зі своєю популярною колонкою “Дедал” у журналі New Science.

Девід Джонс
Девід Джонс – вчений, жартівник та ідеолог 3Д-друку

Колонки Джонса були популярними та обов’язковими для читання щотижня у нових випусках New Science, де він передбачав майбутнє. Отже, статті були сатирою, в якій жартома пропонувалося, як можуть працювати футуристичні технології.

Проте його ідеї були вражаючими. Він добре знався на фізиці, хімії та техніці, а його гумористичне зображення науки надихало покоління молодих мислителів наслідувати його творчість у своїх лабораторіях. Його жарти часто потрапляли прямо в ціль (включаючи ідеї, які надихали майбутніх лауреатів Нобелівської премії), але найважливішою для нашої історії була одна стаття 1974 року, в якій він чудово описує процес стереолітографії.

На нещастя для Джонса, йому ніколи не приписували цю ідею, оскільки його пропозиція була скоріше жартом, але він все ж таки заслуговує на згадку в довгій історії 3D-друку, що розвивається від ідеї до реальності.

Пройшло зовсім небагато років, і вже я Японії в 1981 році доктор Хідео Кодама з Нагойського муніципального науково-дослідного інституту промисловості намагається розробити систему швидкого прототипування. Він придумав систему друку шарів моделі на платформі та створення шару над шаром для формування кінцевого продукту з використанням світлочутливої смоли, що полімеризується під дією УФ-випромінювання.

Перший патент на 3D-принтер
Перша заявка Хідео Кодами на патент на те, що сьогодні ми знаємо під назвою 3D-принтер

Хоча Кодама не зміг подати заявку на отримання патенту на цю технологію, найчастіше його вважають першим винахідником цієї виробничої системи, яка є ранньою версією сучасних SLA-принтерів.

Ідея Хідео Кодами не отримала високої оцінки у лабораторії, а начальство не виявило до неї жодного інтересу. Його дослідницький бюджет становив лише 60 000 ієн або 545 доларів на рік. Від придбання патентних прав на його пристрій відмовилися, і проект було припинено.

Поруч із зусиллями доктора Кодами, французький дослідник Ален ле Меоте, який працював в Alcatel, також зацікавився системою швидкого прототипування. Він поділився своїми думками та ідеями з Олів’є де Вітте, який на той момент працював у дочірній компанії Alcatel. Олів’є де Вітте мав великий досвід роботи з лазерами, і він знався на матеріалах, які можна затвердити при застосуванні лазерної енергії. Потім до них приєднався Жан-Клод Андре, який працював у Французькому національному центрі наукових досліджень (CNRS). Їхні роботодавці в Alcatel та CNRS не були зацікавлені у технології та відхилили прохання про фінансування. Як і Кодама, вони не змогли подати заявку на патент на цю технологію, але їм, як і раніше, приписують розробку системи.

1984 року Патентне відомство США видало інженеру Біллу Мастерсу перший схвалений патент на будь-яку форму технології, яка тепер підпадає під визначення 3D-друку. Цікавий факт, Мастерс також є винахідником сучасного каяку, отримавши більше 30 патентів на його конструкцію! Менш кумедним є той факт, що Мастерс зрештою відмовився від своєї роботи з 3D-друку (після створення робочої машини на початку 1990-х років), щоб зосередитися на своєму зростаючому бізнесі з виробництва каяків.

Об'єкт, надрукований Біллом Мастерсом
Перший об’єкт, надрукований на 3D-принтері Біллом Мастерсом

Незважаючи на те, що у 1980-ті роки ідеї 3D-друку майже стали реальністю, перша половина десятиліття була заповнена багатообіцяючими патентами від інвесторів, у яких або закінчилися гроші, або вони фінансувалися групами, які не побачили жодних комерційних програм, які могли б окупити. їх інвестиції.

Час перших принтерів

У 1986 році Чарльз Халл отримав перший патент на стереолітографію (SLA). Принтер Халла був визначений у його патенті як «Пристрій для виробництва тривимірних об’єктів за допомогою стереолітографії». Халл виробляв меблі, і він був розчарований тим, що не може легко створювати невеликі нестандартні деталі. Він розробив систему для створення 3D-моделей шляхом затвердіння світлочутливої смоли шар за шаром. У 1988 році він заснував корпорацію 3D Systems, яка є однією з найбільших компаній, що займаються 3D-друком. Перший комерційний 3D-принтер, що працює за технологією SLA – SLA-1 – був випущений його компанією також у 1988 році.

Чарльз Халл
Чарльз “Чак” Халл та його надрукована мініатюра

Халл також розробив формат файлу STL та процес цифрової нарізки, які досі залишаються ключовими для індустрії 3D-друку.

Але SLA не був єдиним процесом адитивного виробництва, який тоді вивчався. 1988 року Карл Декард, студент Техаського університету, подав заявку на патент на технологію селективного лазерного спікання (SLS). Ця система використовує порошковий полімер – зазвичай нейлон – для створення об’єктів. Технологія SLS використовує лазер для сплаву порошку разом, шар за шаром.

Трохи пізніше, 1989 року, Скотт Крамп запатентував моделювання методом наплавлення (FDM). Технологія FDM відрізняється від SLS та SLA тим, що замість використання світла нитка видавлюється безпосередньо з нагрітого сопла. Технологія FDM стала найпоширенішою формою 3D-друку, яку ми бачимо сьогодні. Тоді ж Крамп став співзасновником Stratasys.

Скотт Крамп - CEO Stratasys
Скотт Крамп – CEO Stratasys

Тобто менш ніж за десять років було запатентовано три основні технології 3D-друку! Ці три технології — не єдині способи 3D-друку. Але саме вони заклали основу для розвитку технології та галузі в цілому.


Не пропукайте останні новини та акційні пропозиції.
Підпишіться на нашу розсилку!