Lehet, hogy hallottál arról, hogy a 3D nyomtatást a gyártás jövőjeként említik. A technológia fejlődésének és kereskedelmének elterjedésével nagyon hasznos lehet a környező hype területén. Mi tehát a 3D nyomtatás? És ki jött fel?
A legjobb példa a 3D nyomtatás működésének leírására a TV sorozatból származik Star Trek: A következő generáció. Ebben a kitalált futurisztikus világegyetemben az űrhajó fedélzetén lévõ legkisebb eszközt replikátornak nevezik, amely gyakorlatilag bármit elkészít, mint az ételektõl és italoktól kezdve a játékig. Most, amikor mindkettő képes háromdimenziós objektumok előállítására, a 3D-s nyomtatás nem szinte olyan kifinomult. Míg a replikátor a szubatomi részecskékkel manipulál, hogy bármilyen apró tárgy létrejönjön, a 3D-s nyomtatók egymást követő rétegekben kinyomtatják az anyagokat az objektum kialakításához.
Korai fejlesztés
A történelem szempontjából a technológia fejlesztése az 1980-as évek elején kezdődött, még a fent említett TV-műsor előtt is. 1981-ben Hideo Kodama a Nagoya Városi Ipari Kutatóintézetből készítette először beszámolót arról, hogyan fotopolimereknek nevezett anyagok, amelyek ultraibolya fény hatására megszilárdultak, felhasználhatók a szilárd anyagok gyors előállítására prototípusok. Noha papírja megteremtette a 3D nyomtatás alapjait, nem ő volt az első, aki valójában 3D nyomtatót készített.
Ez a tekintélyes megtiszteltetés a mérnöknek Chuck Hull, aki 1984-ben tervezte és létrehozta az első 3D nyomtatót. Olyan társaságnál dolgozott, amely UV lámpákat használt a kemény, tartós asztali bevonatok készítéséhez, amikor arra törekedett, hogy kihasználja az ultraibolya technológiát kis prototípusok készítéséhez. Szerencsére Hullnak hónapok óta volt laborja, hogy elgondolkodjon a gondolatán.
Az ilyen nyomtató működésének kulcsa a fotopolimerek, amelyek folyékony állapotban maradtak, amíg reagáltak ultraibolya fény. A rendszer, amelyet a Hull végül kifejlesztett, sztereolitográfia néven ismert, UV-fénysugár segítségével vázolja fel a tárgy alakját egy folyékony fotopolimer tartályból. Mivel a fénysugár mindegyik réteget megkeményítette a felület mentén, az emelvény lefelé mozog, így a következő réteg megkeményedhet.
1984-ben szabadalmat nyújtott be a technológiára, de három héttel később, miután egy francia feltaláló, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte és Jean Claude André egy csapatot nyújtott be, hasonló szabadalmat nyújtott be. Munkáltatóik azonban „az üzleti perspektíva hiánya” miatt felhagytak a technológia továbbfejlesztésére irányuló erőfeszítésekkel. Ez lehetővé tette a Hull számára, hogy szerzői jogi védelem alatt álljon a „sztereolitográfia” kifejezés. Szabadalmát, „A háromdimenziós objektumok sztereolitográfiával történő előállítására szolgáló készülék” címet 1986. március 11-én adták ki. Ebben az évben Hull 3D rendszereket alakított ki a kaliforniai Valenciában, így elkezdheti a kereskedelemben a gyors prototípus készítését.
Bővítés különféle anyagokra és technikákra
Míg a Hull szabadalma a 3D nyomtatás sok szempontjára kiterjedt, ideértve a tervező és működtető szoftvert, technikákkal és sokféle anyaggal, más feltalálók másképp építenék a koncepciót megközelít. 1989-ben a szabadalom Carl Deckard, a texasi egyetemi doktori hallgató nyerte el, aki kifejlesztette a szelektív lézer-szinterelésnek nevezett módszert. Az SLS, a lézersugár használták a porított anyagok, például a fém egyéni kötéséhez, hogy a tárgy rétegét képezzék. Friss port adunk a felülethez minden egymást követő réteg után. Más variációkat, például a közvetlen fém lézeres szinterelést és a szelektív lézeres olvasztást szintén használnak fémtárgyak készítésére.
A 3D nyomtatás legnépszerűbb és leginkább felismerhető formáját olvasztott lerakódás modellezésnek hívják. FDP, az S. feltaláló által kifejlesztett Scott Crump az anyagot rétegekként fekteti le közvetlenül a peronra. Az anyagot, általában egy gyantát egy fémhuzalon keresztül adagolják, és a fúvókán keresztül engedve azonnal megkeményedik. Az ötlet Crumpnak érkezett 1988-ban, miközben próbált játékbékokat készíteni a lányának azáltal, hogy egy gyertyaviaszt ragasztópisztollyal adagolt.
1989-ben Crump szabadalmazta a technológiát, és feleségével együtt alapította a Stratasys Ltd.-t. 3D nyomdagépek gyártása és eladása a gyors prototípus készítéséhez vagy a kereskedelmi gyártáshoz. 1994-ben a társaságot nyilvánosságra hozták, és 2003-ra az FDP lett a legkeresettebb gyors prototípus-készítési technológia.