Võib-olla olete kuulnud 3D-printimise kuulutamisest kui tootmise tulevikust. Ja koos sellega, kuidas tehnoloogia on edasi arenenud ja kaubanduslikult levinud, võib see väga hästi seda ümbritsevat hüpet parandada. Mis on 3D-printimine? Ja kes selle peale tuli?
Parim näide 3D-printimise kirjeldamiseks on pärit teleseriaalidest Star Trek: Järgmine põlvkond. Selles väljamõeldud futuristlikus universumis kasutab kosmoselaeva meeskond väikest seadet, mida nimetatakse replikaatoriks, et luua praktiliselt ükskõik mida, näiteks toitudest ja jookidest mänguasjadeni. Ehkki mõlemad on võimelised kolmemõõtmelisi objekte renderdama, pole 3D-printimine peaaegu nii keeruline. Kui replikaator manipuleerib alaatomiliste osakestega, et toota ükskõik milline väike objekt, mis 3D-printerid prindivad objekti moodustamiseks materjalid järjestikustesse kihtidesse.
Varane areng
Ajalooliselt sai tehnoloogia arendus alguse 1980. aastate alguses, isegi eelnimetatud telesaate eel. 1981. aastal avaldas Hideo Kodama Nagoya munitsipaallaste tööstusuuringute instituudist esimesena ülevaate sellest, kuidas UV-valguse käes kõvastunud materjalideks kutsutud fotopolümeerideks saab tahke aine kiiret valmistamist prototüübid. Ehkki tema paber pani aluse 3D-printimisele, polnud ta esimene, kes tegelikult 3D-printeri ehitas.
See maine au läheb insenerile Chuck Hull, kes kavandas ja lõi esimese 3D-printeri 1984. aastal. Ta oli töötanud ettevõttes, mis kasutas ultralampide jaoks vastupidavaid lauakatete moodustamiseks UV-lampe, kui ta jõudis ideele kasutada ultravioletttehnoloogiat väikeste prototüüpide valmistamiseks. Õnneks oli Hullil mitu kuud aega oma idee kallal vaeva näha.
Sellise printeri töö tegemise võti oli fotopolümeerid, mida hoiti vedelas olekus kuni reaktsioonini ultraviolettvalgus. Stereolitograafiana tuntud süsteem, mille Hull lõpuks välja arendab, kasutas ultraviolettvalguskiirt, et visandada objekti kuju vedela fotopolümeeri vaadist. Kuna valguskiir kõvendas iga kihti piki pinda, liiguks platvorm allapoole, nii et järgmine kiht saaks karastada.
Ta esitas tehnoloogiale patendi 1984. aastal, kuid juba kolm nädalat pärast seda, kui Prantsuse leiutajate meeskond Alain Le Méhauté, Olivier de Witte ja Jean Claude André esitas sarnase protsessi kohta patendi. Kuid nende tööandjad loobusid tehnoloogia edasiarendamise püüdlustest, kuna puudus äriperspektiivist. See võimaldas Hullil autoriõigused termin “stereolitograafia”. Tema patent pealkirjaga "Aparaat kolmemõõtmeliste objektide tootmiseks stereolitograafia abil" anti välja 11. märtsil 1986. Sel aastal moodustas Hull 3D-süsteemid ka Californias Valencias, et ta saaks alustada ärilistel kiirete prototüüpide loomist.
Laienemine erinevatele materjalidele ja tehnikatele
Ehkki Hulli patent hõlmas 3D-printimise paljusid aspekte, sealhulgas disaini- ja rakendustarkvara, tehnikaid ja mitmesuguseid materjale, tugineksid teised leiutajad kontseptsioonile erinevatega lähenemisi. 1989. aastal a patent pälvis Texase ülikooli abiturient Carl Deckard, kes töötas välja meetodi, mida nimetatakse selektiivseks laserpaagutamiseks. SLS-iga, a laserkiir kasutati pulbriliste materjalide, näiteks metalli kohandatud sidumiseks, et moodustada eseme kiht. Pärast iga järgnevat kihti lisatakse pinnale värske pulber. Metallobjektide meisterdamiseks kasutatakse ka muid variatsioone, nagu otsene metallislaser paagutamine ja selektiivne lasersulamine.
3D-printimise kõige populaarsemat ja äratuntavamat vormi nimetatakse sulatatud sadestumise modelleerimiseks. FDP, välja töötanud leiutaja S. Scott Crump paneb materjali kihiti otse platvormile. Materjal, tavaliselt vaik, jaotatakse läbi metalltraadi ja kui see on düüsi kaudu vabastatud, kõveneb kohe. Idee jõudis Crump 1988. aastal, kui ta üritas tütrele mänguasja konna valmistada, väljastades küünlavaha liimipüstoli kaudu.
1989. aastal patenteeris Crump tehnoloogia ja koos abikaasaga asutas Stratasys Ltd. 3D-printimismasinate valmistamine ja müümine kiireks prototüüpide valmistamiseks või äriliseks tootmiseks. Nad võtsid oma ettevõtte 1994. aastal avalikuks ja 2003. aastaks sai FDP enimmüüdud kiire prototüüpide tehnoloogia.