Wer hat den 3D-Drucker erfunden?

Sie haben vielleicht gehört, dass der 3D-Druck als die Zukunft der Fertigung angekündigt wird. Und mit der Art und Weise, in der sich die Technologie weiterentwickelt und kommerziell verbreitet hat, kann sie den Hype, der sie umgibt, durchaus wieder gutmachen. Was ist 3D-Druck? Und wer hat es erfunden??

Das beste Beispiel für die Funktionsweise des 3D-Drucks stammt aus der Fernsehserie Star Trek: The Next Generation. In diesem fiktiven futuristischen Universum verwendet die Crew an Bord eines Raumschiffs ein kleines Gerät, das als Replikator bezeichnet wird, um praktisch alles zu erschaffen, von Lebensmitteln und Getränken bis hin zu Spielzeug. Jetzt, da beide dreidimensionale Objekte rendern können, ist der 3D-Druck bei weitem nicht mehr so ​​ausgefeilt. Während ein Replikator subatomare Partikel manipuliert, um das kleinste Objekt zu erzeugen, „drucken“ 3D-Drucker Materialien in aufeinanderfolgenden Schichten aus, um das Objekt zu bilden.

Frühe Entwicklung

Historisch gesehen begann die Entwicklung der Technologie in den frühen 1980er Jahren, noch vor der erwähnten TV-Show. 1981 veröffentlichte Hideo Kodama vom Nagoya Municipal Industrial Research Institute als erster einen Bericht darüber, wie Materialien, die als Photopolymere bezeichnet werden und bei Belichtung mit UV-Licht aushärten, zur schnellen Herstellung fester Prototypen verwendet werden können. Obwohl sein Papier den Grundstein für den 3D-Druck legte, war er nicht der erste, der einen 3D-Drucker baute.

Diese prestigeträchtige Auszeichnung geht an den Ingenieur Chuck Hull, der 1984 den ersten 3D-Drucker entwarf und herstellte. Er arbeitete für ein Unternehmen, das UV-Lampen verwendete, um widerstandsfähige, dauerhafte Beschichtungen für Tische herzustellen, als er auf die Idee kam, die Vorteile des Ultravioletts zu nutzen Technologie zur Herstellung kleiner Prototypen. Glücklicherweise hatte Hull monatelang ein Labor, um an seiner Idee zu basteln. 

Der Schlüssel zum Funktionieren eines solchen Druckers waren die Photopolymere, die in flüssigem Zustand blieben, bis sie auf ultraviolettes Licht reagierten. Das System, das Hull schließlich entwickeln würde, bekannt als Stereolithographie, verwendete einen Strahl von UV-Licht, um die Form des Objekts aus einer Wanne aus flüssigem Fotopolymer herauszuzeichnen. Wenn der Lichtstrahl jede Schicht entlang der Oberfläche aushärtet, bewegt sich die Plattform nach unten, so dass die nächste Schicht ausgehärtet werden kann.

Er meldete die Technologie 1984 zum Patent an, doch drei Wochen, nachdem ein Team französischer Erfinder, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte und Jean Claude André, ein Patent für ein ähnliches Verfahren angemeldet hatten. Ihre Arbeitgeber gaben jedoch die Bemühungen zur Weiterentwicklung der Technologie wegen "mangelnder Geschäftsperspektive" auf. Dies ermöglichte Hull, den Begriff "Stereolithographie" urheberrechtlich zu schützen. Sein Patent mit dem Titel "Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Objekte durch Stereolithographie" wurde am ausgestellt 11. März 1986. In diesem Jahr bildete Hull auch 3D-Systeme in Valencia, Kalifornien, um mit dem kommerziellen Rapid Prototyping zu beginnen.

Erweiterung auf verschiedene Materialien und Techniken

Während Hulls Patent viele Aspekte des 3D-Drucks abdeckte, einschließlich der Entwurfs- und Betriebssoftware, der Techniken und einer Vielzahl von Materialien, würden andere Erfinder mit unterschiedlichen Ansätzen auf dem Konzept aufbauen. 1989 erhielt Carl Deckard, ein Doktorand der Universität von Texas, ein Patent, das eine Methode namens selektives Lasersintern entwickelte. Mit SLS wurde ein Laserstrahl verwendet, um pulverförmige Materialien wie Metall individuell zusammenzubinden, um eine Schicht des Objekts zu bilden. Nach jeder weiteren Schicht wird der Oberfläche frisches Pulver hinzugefügt. Andere Varianten wie direktes Metalllasersintern und selektives Laserschmelzen werden auch zum Herstellen von Metallobjekten verwendet.

Die bekannteste und bekannteste Form des 3D-Drucks ist das sogenannte Fused Deposition Modeling. FDP, entwickelt von Erfinder S. Scott Crump, legt das Material schichtweise direkt auf eine Plattform. Das Material, normalerweise ein Harz, wird durch einen Metalldraht abgegeben und härtet sofort aus, sobald es durch die Düse freigesetzt wird. Die Idee kam Crump 1988, als er versuchte, einen Spielzeugfrosch für seine Tochter herzustellen, indem er Kerzenwachs mit einer Klebepistole verteilte.

Im Jahr 1989 patentierte Crump die Technologie und gründete zusammen mit seiner Frau Stratasys Ltd., um 3D-Druckmaschinen für Rapid Prototyping oder kommerzielle Fertigung herzustellen und zu verkaufen. Sie haben ihr Unternehmen 1994 an die Börse gebracht und bis 2003 war FDP die meistverkaufte Rapid-Prototyping-Technologie.