Wer hat den 3D-Drucker erfunden? Was war die erste 3D-Drucktechnologie? Was war das erste 3D-gedruckte Objekt? In diesem Leitfaden zur Geschichte der 3D-Drucktechnologie finden Sie viele interessante Fakten und Geschichten zu diesen Themen.
Der 3D-Druck wurde vor etwa 40 Jahren erfunden. Im Laufe der Zeit hat die Technologie enorme Möglichkeiten für die Erstellung einer Vielzahl von Modellen in den Bereichen Prototyping, Zahnmedizin, Schmuck, 3D-Kleinserien-Druck, kundenspezifische Produkte, Miniaturen, Skulpturen, Modelle und vieles mehr eröffnet.
Aber wie hat das alles angefangen?
Lesen Sie weiter.
Geschichte des 3D-Drucks
Im Folgenden finden Sie einen kurzen Überblick über die Geschichte des 3D-Drucks;
Stufe 1: Geburt einer Idee
1980
Hideo Kodama, Arzt am Nagoya Municipal Industrial Research Institute, meldete ein Gerät zum Patent an, das mit Hilfe von UV-Licht ein starres Objekt aus Photopolymerharz schichtweise aufbaut.
Dr. Hideo Kodama, Erfinder des Rapid Prototyping Systems (1980)
In dem Patent beschrieb er einen modernen Photopolymerdrucker. Das Patentrecht schreibt jedoch vor, dass jeder, der ein Patent anmeldet, innerhalb eines Jahres die erforderlichen Daten für die Eintragung des Patents vorlegen muss. Dr. Hideo Kodama konnte die erforderlichen Daten nicht vorlegen und gab daher die Idee auf.
Dennoch wird Dr. Hideo Kodama in vielen Quellen als Erfinder der 3D-Drucktechnologie bezeichnet.
1983
1983 versuchten drei Ingenieure – Alain Le Mejo, Olivier de Witt und Jean-Claude André vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung – ein so genanntes “fraktales Objekt” zu schaffen. Im Laufe ihrer Experimente kamen sie auf die Idee, einen Laser und ein Monomer zu verwenden, das sich unter dem Einfluss des Lasers in ein Polymer verwandelt.
Die drei Ingenieure meldeten das Patent 3 Wochen vor dem amerikanischen Chuck Hull an.
Das erste mit dem Gerät hergestellte Objekt war eine Wendeltreppe. Die Ingenieure nannten die Technologie Stereolithografie, und das Patent wurde erst 1986 genehmigt. Ihnen ist es zu verdanken, dass das bekannteste Dateiformat für den 3D-Druck STL (von englisch stereolithography) genannt wird.
Leider erkannte das Institut die Aussichten für die Erfindung und ihre Vermarktung nicht, und das Patent wurde nicht zur Herstellung des Endprodukts verwendet.
1984
Zu dieser Zeit arbeitete Chuck Hull für ein Unternehmen, das Beschichtungen für Arbeitsplatten und Möbel mit UV-Lampen herstellte. Die Herstellung kleiner Kunststoffteile für Prototypen neuer Produktdesigns dauerte bis zu zwei Monate.
Chuck Hull, Erfinder der SLA-Laser-Stereolithografie (1984)
Chuck hatte die Idee, diesen Prozess zu beschleunigen, indem er die UV-Technologie mit dem Auftragen dünner Kunststoffschichten kombinierte. Das Unternehmen stellte ihm ein kleines Labor für Experimente zur Verfügung, in dem er abends und an den Wochenenden arbeitete. Als Material verwendete Chuck UV-härtende Fotopolymere auf Acrylbasis.
Eines Abends, nach monatelangem Experimentieren, konnte Chuck endlich ein Muster drucken und war so begeistert, dass er nach Hause lief. Chuck zeigte seine Erfindung seiner Frau. Es war ein Becher zum Augenspülen, eher ein Sakramentenbecher, so die Frau.
Hull Cup
Chuck Hull reichte am 8. August 1984 eine Patentanmeldung ein, die am 11. März 1986 genehmigt wurde. Die Erfindung trug den Namen “Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Objekte mittels Stereolithographie”.
Chuck gründete sein eigenes Unternehmen, 3D Systems, und brachte 1988 den ersten kommerziellen 3D-Drucker, den SL1, auf den Markt.
1987
Etwa zur gleichen Zeit wie der SLA-Druck kam eine weitere neue Art des 3D-Drucks auf. Es handelt sich um das selektive Lasersintern (SLS). Bei dieser Technologie wird ein Laser verwendet, um ein frei fließendes Pulver (anstelle von Harz) in ein festes Material zu verwandeln.
Die Technologie wurde von Karl Deckard, einem jungen Studenten an der University of Texas in Austin, und seinem Professor Dr. Joe Beeman entwickelt. Die Idee stammt jedoch von Karl.
Karl Deckard und Joe Beeman (rechts), Erfinder des SLS-3D-Drucks (1987)
Im Jahr 1987 gründeten Karl Deckar und Professor Dr. Joe Beeman die Desk Top Manufacturing (DTM) Corp. Es wird jedoch noch mindestens 20 Jahre dauern, bis der SLS-3D-Druck für den Verbraucher kommerziell verfügbar wird.
Im Jahr 2001 wurde das Unternehmen von Chuck Hulls 3D Systems übernommen.
1988
Überraschenderweise wurde 1988 nach SLA und SLS eine einfachere und billigere Art des 3D-Drucks entwickelt – FDM (Fused Deposition Modeling). Der Luftfahrtingenieur Scott Crump war die Person hinter dieser Technologie.
Scott Crump, Entwickler des FDM-3D-Druckverfahrens (1988)
Crump suchte nach einer einfachen Möglichkeit, einen Spielzeugfrosch für seine Tochter herzustellen, und verwendete eine Heißklebepistole. Er schmolz den Kunststoff und goss ihn in Schichten. So entstand die Idee des FDM-3D-Drucks, einer Technologie, bei der das Filament schichtweise mit Kunststoff verschmolzen wird.
Crump patentierte die neue Idee und gründete 1989 zusammen mit seiner Frau Lisa Crump Stratasys. Im Jahr 1992 brachten sie ihr erstes Serienprodukt auf den Markt, den Stratasys 3D Modeler.
Stufe 2: Der 3D-Druck wird verfügbar
Die ersten von 3D Systems und Stratasys gebauten Geräte waren sperrig und teuer. Sie kosteten Hunderttausende von Dollar und konnten nur von den größten Unternehmen der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet werden.
Die Drucker hatten auch viele Einschränkungen und konnten nicht allgemein eingesetzt werden. Die Entwicklung der 3D-Drucktechnologie verlief sehr langsam.
20 Jahre später, im Jahr 2005, erschien das RepRap-Projekt (Replicating Rapid Prototyper). RepRap ist ein selbstreplizierender Mechanismus für das Rapid Prototyping.
Inspiriert wurde das Projekt von Dr. Adrian Bauer von der University of Bath in Großbritannien. Ziel des Projekts war es, dass sich 3D-Drucker “selbst kopieren” und ihre Komponenten selbst reproduzieren.
Auf dem Foto oben werden alle Kunststoffteile des “Kind”-Druckers auf dem “Eltern”-Drucker gedruckt. Nach einigen Experimenten war eine Gruppe von Enthusiasten unter der Leitung von Adrian schließlich in der Lage, einen preisgünstigen 3D-Drucker für den Einsatz zu Hause oder im Büro zu entwickeln.
Die Idee wurde schnell von drei New Yorker Technologen aufgegriffen, die ein Unternehmen für die Produktion von FDM-Desktopdruckern gründeten – MakerBot.
Dies war der zweite Wendepunkt in der modernen Geschichte des 3D-Drucks.
Parallel dazu wurden andere Technologien entwickelt. Eine davon ist das Bioprinting.
Thomas Boland von der Clemson University patentierte den Einsatz des Tintenstrahldrucks für den 3D-Druck lebender Zellen, wodurch in Zukunft auch menschliche Organe gedruckt werden könnten. Dutzende von Unternehmen auf der ganzen Welt forschen noch immer in diesem Bereich.
Eine weitere wichtige Anwendung der neuen Technologie war die Herstellung von Prothesen, zunächst konventionellen und dann bionischen. Im Jahr 2008 wurde die erste gedruckte Prothese einem Patienten erfolgreich transplantiert und ermöglichte ihm die Rückkehr in sein normales Leben.
Ein weiterer wichtiger Meilenstein war das Aufkommen von Open-Source-Druckdateien im Internet. Websites wie www.thingiverse.com , www.myminifactory.com und viele andere bieten sowohl kostenlose als auch kostenpflichtige 3D-Druckdateien an. Die Nutzer tauschen Modelle im Internet aus und drucken sie selbst.
Stufe 3: 3D-Druck heute
In den letzten Jahren ist der 3D-Druck für den Massenmarkt verfügbar geworden. Die Preise für Drucker sind erheblich gesunken, und ihre Verwendung ist bequemer geworden.
Harz-3D-Drucker drucken detaillierte Modelle mit hoher Präzision und Auflösung. Die Zahl der 3D-Druck-Enthusiasten wächst ständig, vor allem dank einer großen Gemeinschaft von Enthusiasten, die bereit sind, Neulingen zu helfen. Erleichtert wird dies durch die Verfügbarkeit von fertigen Dateien für den 3D-Druck und die Verfügbarkeit von Software für die Erstellung von Modellen.
Der 3D-Druck entwickelt sich bereits zu einer Standardlösung in verschiedenen Branchen wie der Zahnmedizin, der Schmuckherstellung, der Orthopädie und anderen. Die Perspektiven sind endlos – vom Hausbau bis zur Neurochirurgie, vom Schokoladendruck bis zum Metalldruck.
Wenn Ihnen dieser Artikel gefallen hat, sehen Sie sich das folgende Video an, das einen tieferen Einblick in die Geschichte des 3D-Drucks gibt:
