Iespējams, esat dzirdējuši par to, ka 3D drukāšana tiek pieminēta kā ražošanas nākotne. Tā kā tehnoloģija ir attīstījusies un izplatījusies komerciāli, tā var ļoti labi nodarīt labumu apkārtējai videi. Kas ir 3D drukāšana? Un kurš ar to nāca klajā?
Labākais piemērs, lai aprakstītu 3D drukāšanas darbus, nāk no seriāliem Zvaigžņu treks: Nākamā paaudze. Šajā izdomātajā futūristiskajā visumā apkalpe, kas atrodas uz kosmosa kuģa, izmanto nelielu ierīci, ko sauc par replikatoru, lai radītu praktiski jebko, piemēram, jebko, sākot no ēdieniem un dzērieniem līdz rotaļlietām. Lai gan abi spēj atveidot trīsdimensiju objektus, 3D drukāšana nav tikpat sarežģīta. Kamēr kopētājs manipulē ar subatomiskajām daļiņām, lai iegūtu jebkuru mazu priekšmetu, kas ienāk prātā, 3D printeri materiālus izdrukā secīgos slāņos, veidojot objektu.
Agrīnā attīstība
Vēsturiski tehnoloģiju attīstība sākās 80. gadu sākumā, pat pirms iepriekšminētā TV šova. 1981. gadā Hideo Kodama no Nagojas pašvaldības rūpnieciskās pētniecības institūta bija pirmais, kurš publicēja pārskatu par to, kā materiālus, ko sauc par fotopolimēriem, kas sacietējuši, pakļaujot UV gaismai, var izmantot, lai ātri izveidotu cietu vielu prototipi. Lai arī viņa raksts bija pamats 3D drukāšanai, viņš nebija pirmais, kurš faktiski uzbūvēja 3D printeri.
Šis prestižais gods pienākas inženierim Čaka korpuss, kurš 1984. gadā projektēja un izveidoja pirmo 3D printeri. Viņš bija strādājis uzņēmumā, kas izmantoja UV lampas, lai veidotu izturīgus, izturīgus galdu pārklājumus, kad viņš iecerēja ideju izmantot ultravioleto tehnoloģiju, lai izveidotu mazus prototipus. Par laimi Hullam vairākus mēnešus bija laboratorija, kurā ķerties pie savas idejas.
Galvenais, lai šāds printeris darbotos, bija fotopolimēri, kas tika turēti šķidrā stāvoklī, līdz tie reaģēja ultravioletā gaisma. Sistēma, kuru Huls galu galā attīstīs, pazīstama kā stereolitogrāfija, izmantoja UV gaismas staru, lai ieskicētu objekta formu no šķidrā fotopolimēra tvertnes. Kad gaismas stars katru slāni sacietēja gar virsmu, platforma pārvietosies uz leju, lai nākamais slānis būtu rūdīts.
Viņš 1984. gadā iesniedza tehnoloģijas patentu, bet tas notika trīs nedēļas pēc tam, kad franču izgudrotāju komanda Alain Le Méhauté, Olivier de Witte un Jean Claude André iesniedza patentu līdzīgam procesam. Tomēr viņu darba devēji atteicās no centieniem turpināt attīstīt tehnoloģiju “biznesa perspektīvas trūkuma” dēļ. Tas ļāva Hull autortiesības uz termins “stereolitogrāfija”. Viņa patents ar nosaukumu “Aparatūra trīsdimensiju objektu ražošanai ar stereolitogrāfiju” tika izdots 1986. gada 11. martā. Tajā gadā arī Huls izveidoja 3D sistēmas Valensijā, Kalifornijā, lai viņš varētu sākt komerciālu ātru prototipu izstrādi.
Paplašināšana dažādiem materiāliem un metodēm
Kamēr Hallas patents aptvēra daudzus 3D drukāšanas aspektus, ieskaitot projektēšanas un darbības programmatūru, paņēmienus un dažādus materiālus, citi izgudrotāji balstīsies uz koncepciju ar atšķirīgu pieejas. 1989. gadā, a patents tika piešķirta Teksasas universitātes doktorantam Karlam Dekerdam, kurš izstrādāja metodi, ko sauc par selektīvo lāzera aglomerāciju. Ar SLS, a lāzera stars tika izmantots, lai pēc pasūtījuma saistītu pulverveida materiālus, piemēram, metālu, kopā, lai veidotu objekta kārtu. Pēc katra nākamā slāņa virsmai pievieno svaigu pulveri. Metāla priekšmetu izstrādāšanā tiek izmantotas arī citas variācijas, piemēram, tieša metāla lāzera saķepināšana un selektīva lāzera kausēšana.
Vispopulārākā un atpazīstamākā 3D drukāšanas forma tiek saukta par kausētu nogulsnēšanas modelēšanu. FDP, kuru izstrādājis izgudrotājs S. Skots Krips materiālu slāņos novieto tieši uz platformas. Materiālu, parasti sveķus, izdala caur metāla stiepli un, tiklīdz izlaists caur sprauslu, nekavējoties sacietē. Ideja Krumpam radās 1988. gadā, kad viņš mēģināja pagatavot rotaļu vardi savai meitai, izdalot sveču vasku caur līmes pistoli.
1989. gadā Krumps patentēja tehnoloģiju un kopā ar sievu līdzdibināja Stratasys Ltd. izgatavot un pārdot 3D drukas iekārtas ātrai prototipēšanai vai komerciālai ražošanai. Viņi savu uzņēmumu publiskoja 1994. gadā, un līdz 2003. gadam FDP kļuva par visvairāk pārdoto ātrās prototipēšanas tehnoloģiju.