3D tiskanje: ena najbolj revolucionarnih nanuformacijskih tehnologij 21. stoletja

Ko ste prvič slišali besede »3D tiskanje«, ste si predstavljali super futuristično tehnologijo, ki se pogosto pojavlja v znanstvenofantastičnih filmih? Vendar, če verjamete ali ne, 3D tiskanje obstaja že skoraj 40 let.

Tridimenzionalni (3D) tisk je aditivni proizvodni proces, ki ustvari fizični objekt iz digitalnega dizajna. Postopek poteka tako, da se nanesejo tanke plasti materiala v obliki tekoče ali praškaste plastike, kovine ali cementa, nato pa se plasti zlijejo skupaj.

Tukaj je hitra časovnica 3D tiskanja od štiridesetih let prejšnjega stoletja do danes.

1940: Koncept

Dejansko je 3D-tiskanje v konceptu obstajalo že od leta 1945 - Murray Leinster je v svoji kratki zgodbi iz leta 1945 Things Pass By razložil izraz: »Toda ta konstruktor je hkrati učinkovit in prilagodljiv. V to gibljivo roko dovajam magnetronsko plastiko – stvari, iz katerih danes izdelujejo hiše in ladje. Po risbah, ki jih skenira s fotocelicami, naredi risbe v zraku. Toda plastika izhaja iz konca risalne roke in se strdi, ko pride ... samo po risbah."

1980: Rojstvo

Prve dokumentirane ponovitve 3D tiskanja lahko zasledimo v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja na Japonskem. Leta 1981 je dr. Hideo Kodama iz Nagoyskega občinskega industrijskega raziskovalnega inštituta objavil podrobnosti o tehniki "hitre izdelave prototipov". Ta raziskava je bila prva literatura, ki opisuje plast za plastjo pristop, ki je tako neločljiv za 3D tiskanje. Njegova raziskava je vključevala tiskanje fotopolimerov po metodi, ki je bila pred stereolitografijo, govoril pa je tudi o presečnih rezinah plasti, ki so ležale ena na drugo in tvorile 3D objekt. Vendar pa dr. Kodama patentne prijave ni izpolnil pred rokom in mu patent nikoli ni bil podeljen.

Nekaj ​​let pozneje je trio francoskih inženirjev Alain Le Méhauté, Olivier de Witte in Jean Claude Andréwas poskušal ustvariti stroj za hitro izdelavo prototipov. Namesto smole so skušali ustvariti sistem, ki bi z laserjem strdil tekoče monomere v trdne snovi. Vložili so patent za postopek stereolitografije, a so ga zaradi pomanjkanja poslovne perspektive opustili.

Chuck Hull je dejansko zgradil prvi 3D tiskalnik. Leta 1986 je predložil prvi patent za stereolitografijo (SLA), ustanovil 3D Systems Corporation in leta 1988 izdal SLA-1, njihov prvi komercialni izdelek. Ta stroj je omogočil izdelavo kompleksnih delov, plast za plastjo, v delčku časa, ki bi ga običajno potreboval. Hull je vložil več kot 60 patentov v zvezi s tehnologijo, s čimer je postal boter hitrega gibanja prototipov in izumil format datoteke STL, ki je v uporabi še danes.

SLA ni bil edini aditivni proizvodni proces, ki je bil raziskan v tem času. Leta 1988 je Carl Deckard na Univerzi v Teksasu prinesel patent za tehnologijo SLS, drugo tehniko 3D tiskanja, pri kateri se zrna prahu lokalno zlijejo skupaj z laserjem. Medtem je Scott Crump patentiral tudi modeliranje fuzijskega nalaganja (FDM). Metoda je vključevala taljenje polimernega filamenta in njegovo odlaganje na substrat, plast za plastjo, da se ustvari 3D objekt.

1990-2000: Rast

V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so se številna podjetja in startupi začela pojavljati in eksperimentirati z različnimi tehnologijami aditivne proizvodnje. V tem času so bili stroji zelo drugačni od tistih, ki jih uporabljamo zdaj. Bili so težki za uporabo, dragi in številni končni odtisi so zahtevali veliko naknadne obdelave.

Leta 2004 je dr. Adrian Bowyer, višji predavatelj strojništva na Univerzi v Bathu v Združenem kraljestvu, ustanovil projekt RepRap. Šlo je za odprtokodni projekt, katerega cilj je bil izdelati 3D tiskalnik, ki bi lahko natisnil večino lastnih delov. Ideja za tem je bila demokratizirati 3D tiskanje tako, da bo tehnologija na voljo ljudem po vsem svetu.

Leto 2009 je bilo leto, ko so patenti FDM postali javno dostopni, kar je odprlo pot širokemu valu inovacij na področju FDM 3D tiskalnikov, padcu cene namiznih 3D tiskalnikov in posledično, saj je bila tehnologija dostopnejša, povečanju vidljivost.

3D-tiskanje zdaj: Prime

Danes so cene 3D tiskalnikov začele padati in so postale dostopne širši javnosti. Ob nižanju cen sta se povečali tudi kakovost in enostavnost tiska.

3D tiskanje se uporablja na različnih področjih. Znanstveniki z Univerze v Southamptonu so leteli s prvim 3D-natisnjenim brezpilotnim letalom na svetu; izdelovalci 3D-natisnjenega avtomobila so dosegli do 200 mpg s hibridnim plinsko/električnim motorjem; in start-up, specializiran za gradnjo ekoloških bivalnih struktur, je pripravil robotsko izdelan habitat, primeren za življenje na Marsu.

Preboji v 3D tiskanju se dogajajo hitreje kot kdaj koli prej. Njegov velik vpliv in velik potencial spreminjata naše življenje.