Руководство по 3D печати для начинающих. Часть вторая. Хронология.

Зарождение современной 3D печати. 1980-1990 гг

Самые ранние технологии современной 3D печати впервые начали появляться в конце 1980-х годов, в это время они назывались технологии быстрого прототипирования (БП) – RapydPrototype (RP). Это объясняется тем, что процессы изначально задумывались как быстрый и экономически эффективный способ создания прототипов для разработки продукции в промышленности.

Что интересно, самая первая заявка на выдачу патента на применения технологии БП была подана доктором Кодама в Японии в мае 1980 года. К сожалению для доктора Кодама, до истечения срока один год после применения, полная спецификация патента не была подана, что особенно прискорбно, учитывая, что он был юристом-патентоведом.

Hideo Kodama (Хидео Кодама)

В реальности, тем не менее, 3D печать стартовала в 1986 году, когда был выдан первый патент на аппарат стереолитографии (SLA). Этот патент принадлежал Чарльзу (Чаку) Халлу (Charles (Chuck) Hull), который первым изобрел SLA машину в 1983 году. Халл продолжал совместное сотрудничество с корпорацией 3D systems Corporation– одной из самых крупнейших и плодовитых организаций, действующих в секторе 3D печати сегодня.

3D Systems создала свою первую коммерческую систему быстрого прототипирования SLA-1 в 1987 году и после тщательного тестирования продала ее в 1988 году. Однако, несмотря на то, что технология SLA может претендовать на первое место в истории 3D печати, она была не единственной технологией быстрого прототипирования в это время. В 1987 году Карл Декард (Carl Deckard), который работал в университете штата Техас, подал заявку в США на патент для выборочного лазерного спекания (SLS-Selective Laser Sintering). Этот патент был выдан в 1989 году, и позже SLS была лицензирована в DTM Inc., а впоследствии приобретена 3D Systems. Также в 1989 году Скотт Крамп (Scott Crump), со-основатель компании Stratasys Inc., подал заявку на патент для технологии моделирования методом наплавления (FDM-Fused Deposition Modeling), который принадлежит компании до сих пор, эта технология сегодня используется многими принтерами начального уровня с открытым исходным кодом RepRap (Replicating Rapid Prototyper). Патент FDM был выдан Stratasys в 1992 году в Европе.

Scott Crump (Скотт Крамп) - со-основатель компании Stratasys

В 1989 году Ханс Лангер основал компанию EOS GmbH в Германии. Поигравшись с SL технологией, EOS переместила фокус своего внимания на технологию SLS. Сегодня EOS признана во всем мире за качество выпускаемой продукции для промышленного прототипирования. В 1990 году EOS продала свою первую стереосистему с технологией прямого лазерного спекания металлов(DMLS- Direct Metal Laser Sintering) при сотрудничестве с подразделением Electrolux в Финляндии, которое позже было приобретено компанией EOS.

К другим технологиям 3D печати, возникающим в эти годы, можно отнести производство баллистических частиц (BPM - Ballistic Particle Manufacturing), первоначально запатентованный Уильямом Мастерсом, изготовление объектов методом ламинирования (LOM- Laminated Object Manufacturing), запатентованная Михаилом Фейгином, масочная стереолитография (SGS - Solid Ground Curing), запатентованная Ицхаком Померанцем и трехмерная печать (3DP), запатентованная Эмануэлем Саксом. Так в начале девяностых годов наблюдался рост числа конкурирующих компаний на рынке быстрого прототипирования, но только три из них сохранились по сегодняшний день – 3D Systems, EOS и Stratasys.

Развитие разнообразных технологий 3D печати. 1990-2000 гг.

На протяжении 1990-х годов и в начале 2000-х годов продолжается внедрение множества новых технологий, но все они по-прежнему сосредоточены исключительно на промышленном производстве. При проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) была внедрена более продвинутая технология для конкретных инструментов литья. Это положило начало новой терминологии, а именно скоростная обработка(RT-Rapid Tooling), быстрое литье (Rapid Casting) и быстрое производство (RM-Rapid Manufacturing).

Так в 1996 году были созданы SandersPrototype (позже Solidscape) и ZCorporation, в 1997 году - Arcam, Objet Geometries – в 1998 году, в 2000 году MCP Technologies внедрила технологию выборочной лазерной плавки (SLM), в 2002 году основана EnvisionTec основана, в 2005 году ExOne создана как дочернее предприятие Extrude Hone Corporation, а SciakyInc. внедрила свой новаторский аддитивный процесс на основе запатентованной технологии электронно-лучевой сварки.

Все эти организации пополняли ряды западных компаний, работающих на мировом рынке. Терминология также развивалась с распространением производственных сфер применения, и был принят общий термин для всех технологий - аддитивное производство (AM - Additive Manufacturing). Примечательно, что в то же время было много параллельных процессов и в восточном полушарии, но в конечном итоге все они не оказали существенного влияния на мировой рынок.

В середине нулевых начали проявляться признаки диверсификации в двух конкретных областях требующих особого внимания, которые гораздо более четко определены сегодня.

Во-первых, речь идет о 3D системах высочайшего класса, это по-прежнему очень дорогостоящее оборудование, которое было направлено на производство высококачественных, высокотехнологичных сложных деталей. Рост этой области продолжается и до сих пор, но только сейчас, спустя годы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, результаты становятся более заметными при использовании технологий в аэрокосмическом, автомобильном, медицинском и ювелирном секторах. Многое до сих пор остается за закрытыми дверями и/или в рамках соглашений о неразглашении.

С другой стороны некоторые производители систем 3D печати направляют свои усилия на разработку и продвижение концепции моделистов, как их называли в то время. В частности, это были 3D принтеры, которые держали фокус на совершенствование функционального прототипирования, которые были разработаны специально в качестве удобных офисных, экономически эффективных систем. Это являлось прелюдией сегодняшних настольных принтеров. Однако все эти системы в большинстве все еще разрабатывались для промышленного прототипирования.

Оглядываясь назад, становится понятно, что это действительно было затишье перед бурей.

Открытие 3D печати для широкой аудитории 2007 - ...

В сегменте недорогих товаров – 3D принтеры, которые сегодня находятся в середине ценового диапазона, так как ценовая борьба возникла одновременно с постепенными улучшениями используемых материалов, а также скорости и точности печати.

В 2007 году рынок увидел первые принтеры от 3D Systems стоимостью 10000$, но им не удалось достичь намеченной цели. Отчасти это было обусловлено самой системой, отчасти рыночными влияниями. По мнению многих отраслевых инсайдеров, пользователей и комментаторов Святым Граалем в то время было получение 3D принтера стоимостью 5000$ в качестве ключевого момента открытия технологии 3D печати для широкой аудитории.

Большую часть года мир предвкушал приход долгожданного Desktop Factory, та как многие предсказывали, что именно они найдут Святой Грааль. Однако ожидания оказались напрасными, так как в преддверии выпуска производство запнулось. Desktop Factory во главе с Кэти Льюис были приобретены компанией 3D Sysytems в 2008 году, и на этом все остановилось. Как оказалось позже, 2007 год все-таки стал поворотным моментом для открытия технологии 3D печати широкой аудитории, хотя в тот момент еще никто не понял, что явление RepRap уже пустило корни. Доктор Бойер (Dr Bowyer) задумал концепцию самовоспроизводящегося RepRap 3D принтера с открытым исходным кодом еще в 2004 году. В последующие годы семена постепенно прорастали, основной вклад в это внесли члены его команды в Бате, особенно Вик Оливер и Рис Джонс, разработавшие концепцию действующих прототипов 3D принтеров, работающих на основе технологии моделирования методом наплавления. В 2007 году показались побеги, и продвижение 3D печати в массы начало набирать обороты.

Adriano Bowyer (слева) и Vik Olliver (справа)

Однако первый коммерчески доступный 3D принтер в разобранном виде на основе концепции RepRap был выставлен на продажу только в январе 2009 года. Это был BfB RapMan 3D принтер. MakerBot Industries внимательно следил за этой технологией, учредители принимали активное участие в развитии принтера RepRap, пока вследствие обширных инвестиций не отошли от философии принтеров с открытым исходным кодом. В 2009 году появилось множество аналогичных принтеров, продающихся в самых различных точках мира, и это продолжается по сей день. Явление RepRap породило новый сектор коммерческих 3D принтеров начального уровня.

2012 год стал годом внедрения альтернативных технологий печати на начальный уровень рынка. B9Creator c технологией цветовой светодиодной проекции (DLP-Digital Light Processing) появился в июне, а Form 1 в декабре. Оба проекта были запущены при помощи финансирования на сайте Kickstarter и оба увенчались огромным успехом.

В результате дивергенции рынка, существенных сдвигов на отраслевом уровне, резкого повышения уровня информированности 2012 год стал также годом появления различных медиа-каналов. 2013 год стал годом значительного роста и консолидации технологии 3D печати. Одним из наиболее заметных событий стало приобретение MakerBot компанией Stratasys.

Нельзя отрицать влияние 3D печати на промышленную революцию, она демонстрирует огромный потенциал для будущих потребителей. Нам остается только гадать, какую форму примет этот потенциал, все еще разворачивающийся перед нами.

Технологии 3D печати развиваются с каждым днем, все прочнее занимая свое место во многих отраслях нашей жизни. Компания 3D4U тоже не стоит на месте, и на сегодняшний день готова предложить вам услуги 3D печати по технологиям FDM/FFF и ювелирную печать по технологии DLP при помощи описанного выше 3D принтера B9Creator.