Skąd wziął się druk 3D

Dodano: 18 kwi 2022

Skąd wziął się druk 3D? Krótka historia technologii

Druk 3D często kojarzy się z technologią ostatnich kilkunastu lat, ale jego początki sięgają lat 80. XX wieku. Dzisiejsze procesy FFF, SLA czy SLS wywodzą się z różnych kierunków badań nad szybkim wykonywaniem fizycznych modeli na podstawie danych cyfrowych.

Początki stereolitografii

Jedną z najważniejszych postaci w historii druku 3D jest Charles „Chuck” Hull.

W 1983 roku stworzył jeden z pierwszych elementów wykonanych metodą stereolitografii, a w 1984 roku zgłosił patent dotyczący procesu SLA. W 1986 roku współtworzył firmę 3D Systems, a rok później firma skomercjalizowała drukarkę SLA-1.

SLA wykorzystywało światło do selektywnego utwardzania kolejnych warstw ciekłego fotopolimeru. Był to jeden z procesów, które pokazały, że fizyczny model może powstawać bezpośrednio z danych komputerowych.

Rozwój SLS

W tym samym okresie na University of Texas at Austin rozwijano Selective Laser Sintering, czyli SLS.

Carl Deckard, pracując z profesorem Josephem Beamanem i zespołem badaczy, rozwijał proces wykorzystujący laser do selektywnego łączenia materiału proszkowego warstwa po warstwie. Pierwsze istotne patenty dotyczące tej technologii zaczęto wydawać pod koniec lat 80.

SLS później trafił do zastosowań przemysłowych i do dziś jest jedną z ważnych technologii wytwarzania części z proszków polimerowych.

FDM i druk z filamentu

Kolejnym ważnym krokiem był rozwój Fused Deposition Modeling, czyli FDM.

Scott Crump opracował tę metodę pod koniec lat 80. i opatentował ją w 1989 roku. Razem z Lisą Crump współtworzył firmę Stratasys.

Proces polega na nanoszeniu kolejnych warstw uplastycznionego tworzywa. Z czasem rozwiązania oparte na tej zasadzie stały się najbardziej rozpoznawalną formą druku 3D poza przemysłem.

Lata 90. – druk 3D głównie dla przemysłu

Przez wiele lat urządzenia addytywne były kosztowne i używane głównie do szybkiego prototypowania w firmach projektowych i przemysłowych.

Ich podstawową zaletą była możliwość wykonania modelu bez przygotowywania formy lub pełnego procesu obróbki tradycyjnej.

W tym okresie rozwijały się kolejne systemy, materiały i zastosowania, a druk 3D stopniowo przestawał być wyłącznie narzędziem laboratoryjnym.

Od szybkiego prototypowania do produkcji części

Początkowo wiele procesów określano przede wszystkim jako rapid prototyping, ponieważ ich głównym zastosowaniem było wykonywanie modeli testowych.

Wraz z rozwojem materiałów, urządzeń i kontroli procesu zaczęto coraz częściej wykorzystywać druk 3D również do części użytkowych, oprzyrządowania oraz krótkich serii.

To właśnie wtedy coraz częściej zaczęto używać szerszego określenia „additive manufacturing” – wytwarzanie addytywne.

Drukarki biurkowe zmieniły sposób postrzegania technologii

W kolejnych latach urządzenia filamentowe i żywiczne zaczęły stawać się znacznie bardziej dostępne.

To spowodowało gwałtowny wzrost zainteresowania drukiem 3D wśród hobbystów, szkół, małych firm i projektantów.

Jednocześnie przemysłowe technologie rozwijały się własnym torem, koncentrując się na powtarzalności, materiałach technicznych, kontroli jakości i produkcji części użytkowych.

Druk 3D dzisiaj

Obecnie pojęcie „druk 3D” obejmuje bardzo różne procesy.

Do jednej grupy wrzuca się zarówno prostą drukarkę filamentową, jak i przemysłowe systemy proszkowe czy technologie fotopolimerowe.

Wspólną cechą pozostaje budowanie części na podstawie modelu cyfrowego poprzez dodawanie materiału zamiast usuwania go z większego półfabrykatu.

Po ponad czterech dekadach rozwoju druk 3D nie jest już jedną technologią ani wyłącznie metodą prototypowania. To grupa procesów dobieranych do konkretnego materiału, geometrii i zastosowania.