Краткая история появления 3D-печати / Хабр
3D печать появилась на свет 40 лет назад и открыла потрясающие возможности для создания различных моделей в прототипировании, стоматологии, мелкосерийном производстве, кастомизированных продуктов, миниатюр, скульптур, макетов и многого другого.
Кто же изобрел 3D-принтер? Какая технология 3D-печати была сначала? И что напечатали на 3D-принтере первым делом? Приоткроем завесу тайны над огромным количеством интересных фактов и историй о появлении технологии.
Итак, как все начиналось…
Этап 1: Рождение идеи
Доктор Хидео Кодама, создатель системы быстрого прототипирования (1980 г.)Доктор муниципального промышленного исследовательского института в Нагоя, Хидео Кодама, подал заявку на регистрацию патента на устройство, которое с помощью УФ-засветки послойно формировало жесткий объект из фотополимерной смолы.
По сути, он описал современный фотополимерный принтер, однако не смог в течение года, как того требовало патентное право, предоставить необходимые данные для регистрации патента и забросил идею.
Тем не менее, во многих источниках именно его называют изобретателем технологии 3D-печати.
В 1983 году трое инженеров — Ален Ле Мехо, Оливье де Витт и Жан-Клод Андрэ из французского национального центра научных исследований, в попытке создать то, что они называли «фрактальным объектом», пришли к идее использования лазера и мономера, который под воздействием лазера превращался в полимер. Заявку на патент они подали за 3 недели до американца Чака Хала. Первым объектом, созданным на аппарате, стала винтовая лестница. Технологию инженеры назвали стереолитографией, а патент был одобрен только в 1986 году. Благодаря им самый известный формат файла для 3D-печати и называется STL (от англ. stereolithography). К сожалению, институт не разглядел перспектив в изобретении и его коммерциализации, и патент не был использован для создания конечного продукта.
Чак Халл, создатель лазерной стереолитографии SLAВ тоже самое время Чак Халл работал в компании, которая делала покрытия для столешниц и мебели при помощи ультрафиолетовых ламп.
Производство небольших пластмассовых деталей для прототипирования новых конструкций изделий занимало до двух месяцев. Чаку пришла в голову идея ускорить этот процесс совместив УФ технологию и размещение тонкого пластика послойно. В компании ему выделили небольшую лабораторию для экспериментов, где он работал по вечерам и выходным. В качестве материала Чак использовал затвердевающие под воздействием ультрафиолета фотополимеры на акриловой основе. Однажды ночью после месяцев экспериментов он смог наконец напечатать образец и был настолько окрылен удачей, что пошел домой пешком. Чак показал свое изобретение жене. Это была чашечка для промывки глаза, больше похожая на чашу для причастия, по мнению жены. Она и считается официально первой 3D-печатной моделью в мире и по-прежнему хранится в семье Халл, а после их смерти будет передана в Смитсоновский научно-исследовательский институт в Вашингтоне.
Чак Халл подал патентную заявку 8 августа 1984, и 11 марта 1986 года она была одобрена.
Изобретение получило название «Аппарат для создания трехмерных объектов с помощью стереолитографии». Чак основал свою компанию — 3D Systems, и в 1988 году выпустил на рынок первый коммерческий 3D-принтер – модель SL1.
Еще один новый способ 3D-печати появился примерно в то же время, что и SLA-печать. Это селективное лазерное спекание SLS, при котором лазер используется для превращения сыпучего порошка (вместо смолы) в твердый материал. Разработкой занимались Карл Декард, молодой студент бакалавриата в Техасском университете в Остине, и его преподаватель, профессор, доктор Джо Биман. Причем идея принадлежала Карлу. В 1987 году они вместе основали корпорацию Desk Top Manufacturing (DTM) Corp. Однако пройдет еще не менее 20 лет, пока SLS 3D-печать станет коммерчески доступной потребителю. В 2001 году компанию выкупил Чака Халл, 3D Systems.
Скотт Крамп, разработчик FDM способа 3D-печати (1988 г.
)Удивительно, но более простой и дешевый способ 3D-печати — FDM (Fused Deposition Modelling) был создан после SLA и SLS, в 1988 году. Его автором стал авиационный инженер Скотт Крамп. Крамп искал простой способ создания игрушечной лягушки для своей дочери и использовал горячий клеевой пистолет: расплавил пластик и разлил его по слоям. Так родилась идея FDM 3D-печати, технологии послойного наплавления пластикой нити. Крамп запатентовал новую идею и стал соучредителем Stratasys вместе со своей женой Лизой Крамп в 1989 году. В 1992 году они выпустили на рынок свой первый серийный продукт — Stratasys 3D Modeler.
Этап 2: 3D-печать становится доступной
Первые создаваемые 3D Systems и Stratasys агрегаты были громоздкими и дорогостоящими. Стоимость одного составляла сотни тысяч долларов, и использовать их могли только крупнейшие компании автомобильной и аэрокосмической отрасли. Принтеры имели массу ограничений и не могли широко применяться.
Развитие технологии шло очень медленно. Спустя 20 лет, в 2005 году появился проект RepRap (Replicating Rapid Prototyper) — самовоспроизводящийся механизм для быстрого изготовления прототипов.
Его идейным вдохновителем был доктор Эдриан Бауэр из Университета Бата в Великобритании. Целью проекта было «самокопирование», воспроизведение компонентов самих 3D-принтеров. На фотографии все пластиковые детали «ребенка» напечатаны на «родителе». Но фактически группа энтузиастов во главе с Эдрианом смогла наконец создать бюджетный 3D-принтер для домашнего или офисного использования.
Идею быстро подхватили трое техногиков из Нью-Йорка и открыли компанию по производству настольных FDM принтеров — MakerBot. Этот и стало вторым поворотным моментом в современной истории 3D-печати.
Параллельно шли разработки других технологий. Среди них можно выделить биопринтинг. Томас Боланд из Клемсонского Университета запатентовал использование струйной печати для 3D-печати живых клеток, что сделало возможным печать человеческих органов в будущем.
Исследования в этой области ведут десятки компаний по всему миру.
Еще одним важным способом применения новой технологи стало создание протезов, сначала обычных, а потом и бионических. В 2008 году первый напечатанный протез был успешно трансплантирован пациенту и позволил ему вернуться к нормальному образу жизни.
Еще одним важным этапом стало появление в сети Интернет файлов печати с открытым исходным кодом. Сайты www.thingiverse.com, www.myminifactory.com и многие другие, содержат как бесплатные, так и платные файлы для 3D-печати. Пользователи делятся моделями в интернете и печатают их самостоятельно.
Этап 3: 3D печать сегодня
В последние годы 3D-печать стала доступна массовому потребителю: цены на принтеры значительно сократились, а их использование стало удобнее. Фотополимерные 3D-принтеры печатают детализированные модели с высокой точностью и разрешением. Количество пользователей растет в том числе за счет огромного сообщества энтузиастов, готовых прийти на помощь новичкам.
Этому способствует и наличие готовых файлов для 3D-печати и доступность программного обеспечение для создания моделей.
3D-печать становится уже стандартным решением в таких отраслях как стоматология, ювелирное дело, ортопедия, в других отраслях внедрение идет полным ходом. Перспективы бесконечны — от строительства домов до нейрохирургии, от печати шоколадом до печати металлом.
Александр Корнвейц,
Эксперт в области аддитивных технологий, основатель и генеральный директор компании «Цветной мир»
Альком | История 3D принтеров
13 мая, 2018
С начала нового тысячелетия понятие «3D» прочно вошло в нашу повседневную жизнь. В первую очередь, мы связываем его с киноискусством, фотографией или мультипликацией. Но едва ли сейчас найдётся человек, который хотя бы раз в жизни не слышал о такой новинке, как 3D-печать.
Что же это такое и какие новые возможности в творчестве, науке, технике и повседневной жизни несут нам технологии трехмерной печати, мы и попытаемся разобраться в статье, приведенной ниже.
Но сначала немного истории. Хоть и много стали говорить о 3D печати только последние несколько лет, на самом деле эта технология существует уже достаточно давно. В 1984 году компания Charles Hull разработала технологию трёхмерной печати для воспроизведения объектов с использованием цифровых данных, а двумя годами позже дала название и запатентовала технику стереолитографии.
Тогда же эта компания разработала и создала первый промышленный 3D принтер. Впоследствии эстафету приняла компания 3D Systems, разработавшая в 1988 году модель принтера для 3Д печати в домашних условиях SLA – 250.
В том же году компанией Scott Grump было изобретено моделирование плавлеными осаждениями. После нескольких лет относительного затишья, в 1991 году компания Helisys разрабатывает и выпускает на рынок технологию для производства многослойных объектов, а через год, в 1992, в компании DTM выходит в свет первая система селективного лазерного спаивания.
Затем, в 1993 году основывается компания Solidscape, которая и приступает уже к серийному производству принтеров на струйной основе, которые способны производить небольшие детали с идеальной поверхностью, причём при относительно небольших затратах.
Тогда же Массачусетский университет патентует технологию трёхмерной печати, подобную струйной технологии обычных 2D принтеров. Но, пожалуй, пик развития и популярности 3D печати всё же пришёлся на новый, 21 век.
В 2005 году появился первый 3D принтер, способный печатать в цвете, это детище компании Z Corp под названием Spectrum Z510, а буквально через два года появился первый принтер, способный воспроизводить 50% собственных комплектующих.
В настоящее время круг возможностей и сфер применения 3Д печати постоянно растёт. Этим технологиям оказалось подвластно всё — от кровеносных сосудов до коралловых рифов и мебели. Впрочем, о сферах применения данных технологий мы поговорим чуть позже.
Итак, что же представляет из себя печать на 3d принтере?
Вкратце — это построение реального объекта по созданному на компьютере образцу 3D модели. Затем цифровая трёхмерная модель сохраняется в формате STL-файла, после чего 3D принтер, на который выводится файл для печати, формирует реальное изделие.
Сам процесс печати – это ряд повторяющихся циклов, связанных с созданием трёхмерных моделей, нанесением на рабочий стол (элеватор) принтера слоя расходных материалов, перемещением рабочего стола вниз на уровень готового слоя и удалением с поверхности стола отходов.
Циклы непрерывно следуют один за другим: на первый слой материала наносится следующий, элеватор снова опускается и так до тех пор, пока на рабочем столе не окажется готовое изделие.
Как работает 3D принтер?
Применение трехмерной печати – это серьезная альтернатива традиционным методам прототипирования и мелкосерийному производству. Трёхмерный, или 3д-принтер, в отличие от обычного, который выводит двухмерные рисунки, фотографии и т. д. на бумагу, даёт возможность выводить объёмную информацию, то есть создавать трёхмерные физические объекты.
На данный момент оборудование данного класса может работать с фотополимерными смолами, различными видами пластиковой нити, керамическим порошком и металлоглиной.
Что такое 3d принтер?
В основу принципа работы 3d принтера заложен принцип постепенного (послойного) создания твердой модели, которая как бы «выращивается» из определённого материала, о котором будет сказано немного позже. Преимущества 3D печати перед привычными, ручными способами построения моделей — высокая скорость, простота и относительно небольшая стоимость.
Например, для создания 3D модели или какой-либо детали вручную может понадобиться довольно много времени — от нескольких дней до месяцев. Ведь сюда входит не только сам процесс изготовления, но и предварительные работы — чертежи и схемы будущего изделия, которые всё равно не дают полного видения окончательного результата.
В итоге значительно возрастают расходы на разработку, увеличивается срок от разработки изделия до его серийного производства.
3D технологии же позволяют полностью исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и расчёты на бумаге — ведь программа позволяет увидеть модель во всех ракурсах уже на экране, и устранить выявленные недостатки не в процессе создания, как это бывает при ручном изготовлении, а непосредственно при разработке и создать модель за несколько часов.
При этом возможность ошибок, присущих ручной работе, практически исключается.
Что такое 3d принтер: видео
Существуют различные технологии трёхмерной печати. Разница между ними заключается в способе наложения слоёв изделия. Рассмотрим основные из них.
Наиболее распространенными являются SLS (селективное лазерное сплетение), НРМ (наложение слоев расплавленных материалов) и SLA (стереолитиография).
Наиболее широкое распространение благодаря высокой скорости построения объектов получила технология стереолитографии или SLA.
Технология SLA
Технология работает так: лазерный луч направляется на фотополимер, после чего материал затвердевает.
В качестве фотополимера используется полупрозрачный материал, который деформируется под действием атмосферной влаги.
После отвердевания он легко поддаётся склеиванию, механической обработке и окрашиванию. Рабочий стол (элеватор) находится в ёмкости с фотополимером. После прохождения через полимер лазерного луча и отвердения слоя рабочая поверхность стола смещается вниз.
Технология SLS
Спекание порошковых реагентов под действием лазерного луча – оно же SLS — единственная технология 3D печати, которая применяется при изготовлении форм, как для металлического, так и пластмассового литья.
Пластмассовые модели обладают отличными механическими качествами, благодаря которым они могут использоваться для изготовления полнофункциональных изделий. В SLS технологии используются материалы, близкие по свойствам к маркам конечного продукта: керамика, порошковый пластик, металл.
Устройство 3d принтера выглядит следующим образом: порошковые вещества наносятся на поверхность элеватора и спекаются под действием лазерного луча в твёрдый слой, соответствующий параметрам модели и определяющий её форму.
Технология DLP
Технология DLP – новичок на рынке трехмерной печати. Стереолитографические печатные аппараты сегодня позиционируются, как основная альтернатива FDM оборудованию. Принтеры данного типа используют технологию цифровой обработки светом.
Многие задаются вопросом, чем печатает 3d принтер данного образца?
Вместо пластиковой нити и нагревающей головки для создания трехмерных фигур используются фотополимерные смолы и DLP-проектор.
Ниже вы можете увидеть, как работает 3d принтер видео:
Впервые услышав про DLP 3d принтер, что это такое – вполне резонный вопрос. Несмотря на замысловатое название, устройство почти не отличается от других настольных печатных аппаратов. К слову, его разработчики, в лице компании
QSQM Technology Corporation, уже запустили в серию первые образцы высокотехнологичного оборудования. Выглядит оно следующим образом:
Технология EBM
Стоит отметить, технологии SLS/DMLS – далеко не единственные в области печати металлом. В настоящее время для создания металлических трехмерных объектов широко используется электронно-лучевая плавка. Лабораторные исследования показали, что использование металлической проволоки для послойного наплавления при изготовлении высокоточных деталей малоэффективно, поэтому инженеры разработали специальный материал – металлоглину.
Металлическая глина, использующаяся в качестве чернил во время электронно-лучевой плавки изготавливается из смеси органического клея, металлической стружки и определенного количества воды. Для того чтобы превратить чернило в твердый объект, его нужно нагреть до температуры, при которой клей и вода выгорят, а стружка сплавится между собой в монолит.
EBM 3d принтер: как работает
Примечательно, что данный принцип также используется при работе с SLS принтерами. Но в отличие от них, EBM-аппараты генерируют для плавки металлоглины направленные электронные импульсы вместо лазерного луча. Нужно сказать, что данный метод обеспечивает высокое качество печати и отличную прорисовку мелких деталей.
На сегодняшний день продаются только промышленные принтеры, использующие EBM технологию. Вот как выглядит один из них:
На видео, представленном ниже, наглядно продемонстрированы возможности 3d принтера, приспособленного для электронно-лучевой плавки:
Технология НРМ (FDM) HPM
Даёт возможность создавать не только модели, но и конечные детали из стандартных, конструкционных и высокоэффективных термопластиков.
Печать по технологии НРМ выгодно отличается чистотой, простотой использования и пригодностью для применения в офисе. Детали из термопластика устойчивы к высоким температурам, механическим нагрузкам, различным химическим реагентам, влажной или сухой среде.
Растворимые вспомогательные материалы позволяют создавать сложные многоуровневые формы, полости и отверстия, которые было бы проблематично получить обычными методами. 3D-принтеры, действующие по технологии НРМ, создают детали слой за слоем, разогревая материал до полужидкого состояния и выдавливая его в соответствии созданными на компьютере путями.
Для печати по технологии НРМ используется два различных материала — из одного (основного) будет состоять готовая деталь, и вспомогательного, который используется для поддержки. Нити обоих материалов подаются из отсеков 3D-принтера в печатающую головку, которая передвигается зависимости от изменения координат X и Y, и наплавляет материал, создавая текущий слой, пока основание не переместится вниз и не начнется следующий слой.
Когда 3D-принтер завершит создание детали, остаётся отделить вспомогательный материал механически, или растворить его моющим средством, после чего изделие готово к использованию.
Интересно, что в наши дни популярностью пользуются не только автоматические настольные HPM принтеры, но и приспособления для ручной печати. Причем, правильно было бы назвать их не печатными устройствами, а ручками для рисования трехмерных объектов.
Ручки сделаны по той же схеме, что и принтеры, использующие технологию послойного наплавления. Пластиковая нить подается в ручку, где плавится до нужной консистенции и тут же выдавливается через миниатюрное сопло! При должной сноровке получаются вот такие оригинальные декоративные фигурки:
Ну и конечно, так же, как и технологии, отличаются друг от друга и сами принтеры. Если у вас принтер, работающий по SLA, то технологию SLS на нём применить будет невозможно, т. е. каждый принтер создан только под определённую технологию печати.
Области применения 3D печати
3D печать открыла большие возможности для экспериментов в таких сферах как архитектура, строительство, медицина, образование, моделирование одежды, мелкосерийное производство, ювелирное дело, и даже в пищевой промышленности.
В архитектуре, например, 3D печать позволяет создавать объёмные макеты зданий, или даже целых микрорайонов со всей инфраструктурой — скверами, парками, дорогами и уличным освещением.
Благодаря используемому при этом дешёвому гипсовому композиту обеспечивается низкая себестоимость готовых моделей. А более 390 тысяч оттенков CMYK позволяют в цвете воплотить любую, даже самую смелую фантазию архитектора.
3d принтер: применение в области строительства
В строительстве есть все основания предполагать, что в недалёком будущем намного ускорится и упростится процесс возведения зданий. Калифорнийскими инженерами создана система 3D печати для крупногабаритных объектов. Она работает по принципу строительного крана, возводящего стены из слоёв бетона.
Такой принтер может возвести двухэтажный дом всего в течение 20 часов.
После чего рабочим останется лишь провести отделочные работы. 3D House Постепенно завоёвывают прочные позиции 3D принтеры и в мелкосерийном производстве.
В основном эти технологии используются для производства эксклюзивных изделий, таких как предметы искусства, фигурки персонажей для ролевых игр, прототипов моделей будущих товаров или каких-либо конструктивных деталей.
В медицине благодаря технологиям трёхмерной печати врачи получили возможность воссоздавать копии человеческого скелета, что позволяет более точно отработать приёмы, повышающих гарантии успешного проведения операций.
Всё большее применение находят 3D принтеры в области протезирования в стоматологии, так как эти технологии позволяют намного быстрее получить протезы, чем при традиционном изготовлении.
Не так давно немецкими учёными была разработана технология получения человеческой кожи. При её изготовлении используется гель, полученный из клеток донора.
А в 2011 году учёным удалось воспроизвести живую человеческую почку.
Как видим, возможности, которые открывает 3D печать практически во всех сферах деятельности человека поистине безграничны.
Принтеры, создающие кулинарные шедевры, воспроизводящие протезы и органы человека, игрушки и наглядные пособия, одежду и обувь — уже не плод воображения писателей — фантастов, а реалии современной жизни.
А какие ещё горизонты откроются перед человечеством в ближайшие годы, наверное, это может быть ограничено только фантазией самого человека.
3D Принтеры
Полная история 3D-печати
Арун Чепмен29 июля 2022 г.
Руководство
Несмотря на то, что 3D-печать — относительно новая технология, ее история глубока, разнообразна и интересна — и, конечно, все еще развивается. Здесь мы кратко рассмотрим происхождение этой технологии, рост ее популярности и использования, а также то, что, по нашему мнению, ждет ее в будущем.
Ранняя 3D-печать
Первые 3D-принтеры
Самый ранний 3D-принтер появился в 19В 81 году доктор Хидео Кодама изобрел одну из первых машин для быстрого прототипирования, которая создавала детали слой за слоем с использованием смолы, которая могла полимеризоваться под воздействием ультрафиолетового излучения.
В 1986 году Чак Халл подал первый патент на стереолитографию (SLA), которого считают «изобретателем 3D-печати» за создание и коммерциализацию как SLA, так и формата .stl — наиболее распространенного типа файлов, используемого для 3D-печати.
В 1988 году Карл Декард, студент Техасского университета, получил лицензию на технологию селективного лазерного спекания (SLS) — еще один тип 3D-печати, в котором используется лазер для спекания порошкового материала в твердые структуры. Вскоре после этого, в 19В 89 году Скотт Крамп запатентовал моделирование методом наплавления (FDM), также известное как изготовление плавленых нитей (FFF), и основал Stratasys, одного из основных игроков в индустрии 3D-печати по сей день. В том же году компания Халла, 3D Systems Corporation, выпустила 3D-принтер SLA-1.
1990-е годы и рост индустрии 3D-печати
В 1990-е годы наблюдался значительный рост ранней индустрии 3D-печати, когда были основаны новые компании и исследованы новые технологии аддитивного производства.
Однако только в 2006 году в продажу поступил первый SLS-принтер.
Проект RepRap
2005 год стал знаковым для технологии 3D-печати благодаря появлению инициативы с открытым исходным кодом под названием RepRap Project, основанной доктором Адрианом Бойером.
Первоначальной целью проекта было переосмыслить аддитивное производство, начиная с FDM/FFF, как недорогую технологию, способную к самовоспроизведению. Результатом стал 3D-принтер под названием RepRap, который с тех пор стал источником вдохновения практически для каждого успешного недорогого 3D-принтера.
3D-принтер RepRap состоит из множества пластиковых деталей, которые могут быть напечатаны самим RepRap. Это означает, что любой владелец RepRap может распечатать другой 3D-принтер — следовательно, «самовоспроизводящийся» — вместе с другими деталями, инструментами или конструкциями.
2000-е годы – открытый исходный код открывает двери
Благодаря открытому исходному коду, что делает технологию 3D-печати доступной практически для всех, у кого есть компьютер, RepRap был назван 3Dprint номером один «самой значимой 3D-печатной вещью».
ком в 2017.
Успех проекта RepRap стал катализатором роста коммерческих 3D-принтеров. Многие из патентов, поданных в 1980-х годах в отношении FDM, также стали общественным достоянием в 2006 году. Это вызвало еще больший всплеск производителей 3D-печати на рынке — одним из ярких примеров является компания Makerbot, которая была основана в 2009 году. вывод 3D-печати на массовый рынок и открытие дверей как для профессиональных, так и для любительских пользователей, или «производителей». Компания продавала наборы для самостоятельной сборки с открытым исходным кодом, которые позволяли клиентам создавать собственные 3D-принтеры. Его онлайн-репозиторий файлов Thingiverse также содержит сотни тысяч бесплатных и платных загружаемых файлов для 3D-печати. Сайт вскоре стал крупнейшим онлайн-сообществом по 3D-печати в мире.
Основание компании Ultimaker
Компания Ultimaker выросла из лаборатории Protospace FabLab в Утрехте, Нидерланды, в 2011 году. Она началась как проект нескольких друзей, пытающихся создать 3D-принтер, который будет производить точные, полезные детали без затрат и хлопот, связанных с более крупными промышленными аддитивными машинами.
Вдохновением для этого послужил проект RepRap. После многих вечеров, потраченных на создание этого «реплицирующего быстрого прототипа» — машины с открытым исходным кодом, которая могла воспроизводить большинство своих собственных компонентов — у них был работающий 3D-принтер. Но они заметили, сколько времени и постоянного обслуживания требуется, чтобы поддерживать его в рабочем состоянии, и начали искать усовершенствования конструкции, которые сделают его еще лучше. Со временем Ultimaker превратилась из наборов для самостоятельной сборки в полноценную экосистему, предоставляющую оборудование, программное обеспечение и материалы, подходящие для промышленных условий.
3D-печать сегодня
С появлением коммерческих 3D-принтеров ландшафт отрасли сильно изменился. Теперь 3D-принтеры — как настольные, так и другие — используются в таких отраслях и областях, как аэрокосмическая промышленность, архитектура, производство, автомобилестроение, здравоохранение, строительство и, конечно же, во многих других.
Примеры современной 3D-печати
Например, в 2018 году Международная космическая станция напечатала первый космический инструмент с помощью 3D-принтера с низкой гравитацией. Это позволило работникам гораздо быстрее получить доступ к инструментам, необходимым для обслуживания, вместо того, чтобы ждать, пока они будут доставлены с Земли.
Технология 3D-печати также позволяет таким организациям, как Gerhard Schubert GmbH, трансформировать методы своей работы, создавая «цифровые склады» деталей и инструментов, которые могут быть распечатаны по запросу как самими производственными организациями, так и их клиентами.
Современные материалы для 3D-печати
Кроме того, производители могут использовать постоянно растущий ассортимент материалов для 3D-печати, которые позволяют создавать термостойкие и химически стойкие, огнестойкие, антистатические и изготовленные из из металла, углеродного волокна, стекловолокна и др. В 2015 году шведская компания Cellink вывела на рынок «биочернила» — материал на основе морских водорослей, который можно использовать для печати биологических тканей и, возможно, органов человека.
Это один из многих вариантов использования, которые компании, занимающиеся 3D-печатью, считают, что они могут революционизировать различные отрасли. Это означает, что будущее 3D-печати имеет большой потенциал — потенциал, который мы рады видеть реализованным.
Будущее 3D-печати
То, что ждет 3D-печать в будущем, довольно спекулятивно, но внедрение потребительских 3D-принтеров, вероятно, продолжит ускоряться. Это изменит то, как средний человек приобретает товары, передавая в его руки средства производства, будь то печать прототипов, инструментов или деталей для конечного использования. Ускорение технологии также послужит децентрализации производства в целом, предотвратив проблемы с цепочкой поставок, снизив затраты на транспортировку и доставку, а также резко сократив время и деньги, затрачиваемые на приобретение товаров.
Материалы, используемые в 3D-печати, также будут расширяться и развиваться. Например, рост печати металлом уже открывает возможности для приложений и вариантов использования, которые ранее считались невозможными для достижения другими способами, кроме традиционных методов производства.
Использование металла в 3D-печати потенциально приведет к тому, что организации будут использовать 3D-принтеры для серийного производства металлических деталей, производя их быстрее и дешевле, чем когда-либо прежде.
3D-печать по (будущим) номерам
Другие прогнозы касаются более широкого использования 3D-печати. В 2020 году 3D-печатные формы и инструменты были оценены в 5,2 миллиарда долларов — ожидается, что к 2030 году эта цифра вырастет до 21 миллиарда долларов. Тем временем стоимость конечных деталей вырастет в семь раз, до 19 миллиардов долларов, к тому же году. . Такой рост будет означать еще большую трансформацию обрабатывающей промышленности, когда организации все чаще будут обращаться к собственному производству, а не к аутсорсингу.
Готовы узнать больше об преобразующей силе 3D-печати? Прочтите несколько историй успеха Ultimaker, чтобы узнать, как глобальные организации используют эту технологию для достижения удивительных результатов.
Подробнее
Когда была изобретена 3D-печать? История 3D-печати —
15 мая 2020 г.
Когда вы впервые услышали слова «3D-печать», вы представляли себе суперфутуристическую технологию, как в кино, но когда она была изобретена на самом деле ?
Хотя термин 3D-печать может показаться чем-то, что вы ожидаете услышать в научно-фантастическом романе, история 3D-печати, также известной как аддитивное производство, длиннее, чем вы думаете.
Продолжайте читать, чтобы узнать об истории 3D-печати, и наших прогнозах BCN3D относительно будущего развития этой технологии.
История 3D-печати в 3 этапа 1980-е годы: когда была изобретена 3D-печать? Первые задокументированные версии 3D-печати восходят к началу 1980-х годов в Японии. В 1981 году Хидео Кодама пытался найти способ разработать систему быстрого прототипирования. Он придумал послойный подход к производству с использованием светочувствительной смолы, полимеризуемой под действием УФ-излучения.
Хотя Кодама не смог подать заявку на получение патента на эту технологию, его чаще всего называют первым изобретателем этой производственной системы, которая является ранней версией современной машины SLA.
Спустя несколько лет, , трио французских исследователей также пытались создать машину для быстрого прототипирования. Вместо смолы они стремились создать систему, которая отверждала бы жидкие мономеры в твердые тела с помощью лазера.
Как и Kodama, они не смогли подать заявку на патент на эту технологию, но им все еще приписывают разработку системы.
В том же году Чарльз Халл подал первый патент на стереолитографию (SLA). Американский производитель мебели, который был разочарован тем, что не может легко создавать небольшие нестандартные детали, Халл разработал систему для создания 3D-моделей путем отверждения светочувствительной смолы слой за слоем.
В 1986 он подал заявку на патент на технологию, а в 1988 году основал 3D Systems Corporation.
Первый коммерческий 3D-принтер SLA, SLA-1, был выпущен его компанией в 1988.
Но SLA был не единственным процессом аддитивного производства, который изучался в то время.
В 1988 году Карл Декард из Техасского университета подал патент на технологию селективного лазерного спекания (SLS). Эта система плавила порошки вместо жидкости с помощью лазера.
Станки для изготовления SLS на складе Fundació CIMМоделирование методом наплавления (FDM) также было запатентовано примерно в то же время Скоттом Крампом. FDM, также называемый изготовлением плавленых нитей, отличается от SLS и SLA тем, что вместо использования света нить выдавливается непосредственно из нагретого сопла. Технология FFF стала самой распространенной формой 3D-печати, которую мы видим сегодня.
Эти три технологии — не единственные существующие типы методов 3D-печати. Но именно они служат строительными блоками, которые заложат основу для развития технологии и разрушения отрасли.
В 90-е годы появилось много компаний и стартапов, которые экспериментировали с различными технологиями аддитивного производства. В 2006 году был выпущен первый коммерчески доступный SLS-принтер , который изменил правила игры с точки зрения создания производства промышленных деталей по требованию.
Инструменты САПР также стали более доступными в это время, позволяя людям разрабатывать 3D-модели на своих компьютерах. Это один из самых важных инструментов на ранних этапах создания 3D-печати.
В то время машины сильно отличались от тех, которыми мы пользуемся сейчас. Их было сложно использовать, они были дорогими, а многие окончательные отпечатки требовали значительной постобработки. Но инновации происходили каждый день, а открытия, методы и практики совершенствовались и изобретались.
Затем, в 2005 году, Open Source изменил игру для 3D-печати, предоставив людям более широкий доступ к этой технологии.
Доктор Адриан Бойер создал проект RepRap, инициативу с открытым исходным кодом по созданию 3D-принтера, который мог бы создавать еще один 3D-принтер вместе с другими 3D-печатными объектами.
В 2008 году был напечатан первый протез ноги , что привлекло внимание к 3D-печати и представило этот термин миллионам людей по всему миру.
Затем, в 2009 году, патенты FDM , зарегистрированные в 80-х годах, стали общественным достоянием , изменив историю 3D-печати и открыв дверь для инноваций. Поскольку технология теперь стала более доступной для новых компаний и конкурентов, цены на 3D-принтеры начали снижаться, а 3D-печать становилась все более доступной.
3D Printing Now В 2010-х цены на 3D-принтеры начали снижаться, что сделало их доступными для широкой публики. Вместе со снижением цен повысилось качество и удобство печати.