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Die Geschichte des 3D-Drucks von den 1980ern bis heute
Gepostet Von Laura Kapitza am Apr 11, 2018 | Keine Kommentare
Die Geschichte des 3D-Drucks ist älter als Sie vielleicht denken. Im Jahr 2009, als das Patent für das Verfahren Fused Deposition Modeling (FDM) abgelaufen ist, war der 3D-Druck ein heiß diskutiertes Thema in den Medien. Dadurch entstand schnell der Eindruck, dass es sich beim 3D-Druck um eine brandneue Innovation handelt und FDM das einzige 3D-Druck-Verfahren sei.
Tatsächlich war die erste 3D-Drucktechnik nicht FDM, sondern Stereolithografie (SLA), dessen erstes Patent bereits in den 1980er Jahren angemeldet wurde! Sie sind neugierig geworden? Dann lesen Sie unseren kurzen Abriss über die Geschichte des 3D-Drucks von den 1980er Jahren bis heute, von den ersten Maschinen bis zu den zahlreichen Anwendungen sowie die großen Hoffnungen; die es mit sich bringt.
Die 1980er: Die Geburtsstunde der drei wesentlichen 3D-Druck-Verfahren
Die ersten 3D-Druckversuche wurden vom japanischen Wissenschaftler Hideo Kodama durchgeführt, der 1980 ein Rapid-Prototyping-Verfahren entwickelte. Er beschrieb als Erster die Ansätze für eine Methode für eine Schicht-auf-Schicht-Herstellung, die ein Vorläufer für die Stereolithografie (SLA) ist: Ein lichtempfindliches Harz wurde mithilfe von UV-Licht polymerisiert. Leider hat er die Patentanfrage nicht fristgerecht eingereicht.
Vier Jahre später hat der Ingenieur Charles Hull seine Aufmerksamkeit auf das additive Verfahren gerichtet und meldete sein erstes Patent für die Stereolithografie (SLA) im Jahr 1984 an, dass schließlich 1986 bewilligt wurde..
Auch hat Hull im Jahr 1986 das Unternehmen 3D Systems gegründet, das ein Jahr später den 3D-Drucker SLA-1 auf den Markt brachte.
Im Jahr 1988 hat der Wissenschaftler Carl Deckard von der Universität Texas ein Patent für das Verfahren Selektive Lasersintern (SLS), angemeldet; ein weiteres 3D-Druck-Verfahren, bei dem Pulverkörner mithilfe eines Lasers verschmolzen werden.
Die Patentanmeldung des Fused Deposition Modelling (FDM) wurde von Scott Crump, Mitgründer von Stratasys, im Jahr 1989 eingereicht.
Damit wurde in weniger als zehn Jahren die drei wichtigsten additiven Verfahren patentiert – 3D-Druck war damit geboren!
Der Drucker SLA-1
Zusammenfassung:
1980: Der japanische Wissenschaftler Hideo Kodama veröffentlicht die ersten Berichte über das Rapid Prototyping.
1984: Patentanmeldung für die Stereolithografie durch Charles Hull.
1987: Der erste 3D-Drucker, SLA-1, kommt auf den Markt.
1988: Erste SLS-Maschine vom Unternehmen DTM, das von 3D Systems aufgekauft wurde.
Die 1990er: das Aufkommen der 3D-Druck-Hersteller & CAD-Softwares
In Europa wurde das Unternehmen EOS GmbH gegründet, das das erste SLA-System namens EOSINT P350 angeboten hat. Dieses System ermöglichte erstmals das industrielle Prototyping sowie die Serienproduktion durch den 3D-Druck. Die hohe Qualität dieses Systems ist heute weltweit bekannt für das Verfahren des Selektiven Lasersinterns (SLS).
1992 wurde das Patent für das Fused Deposition Modeling (FDM) an Stratasys ausgestellt, das zahlreiche 3D-Drucker für Privatpersonen und Unternehmen entwickelte.
Von 1993 bis 1999 traten die wichtigsten 3D-Druck-Akteure in Erscheinung mit verschiedenen Verfahrenstechniken:
- Z Corp. (von 3D Systems aufgekauft) und das Binder-Jetting-Verfahren: Das Unternehmen hat den Drucker Z402 entwickelt, der auf das Tintenstrahl-Druckverfahren basiert und Modelle aus Gipspulver und einem auf Wasser basierendes Bindemittel herstellt.
- Arcam und die MCP- und SLM-Verfahren (SLM = Selektives Laser Melting).
Während dieser Zeit wurden mehr und mehr CAD-Programme (CAD = Computer Aided Design) für den 3D-Druck entwickelt. Zum Beispiel war Sanders Prototype (jetzt bekannt als Solidscape), einer der Ersten, die spezifische Softwarelösungen für die additive Fertigung entwickelten.
Die 1990er Jahre waren auch das Jahrzehnt, in der medizinische Forscher den 3D-Druck anwendeten und somit den Weg freimachten für die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks.
2014 erhielt Charles Hull den Europäischen Erfinderpreis in der Kategorie „Nicht-Europäische Länder“ durch das Europäische Patentamt.
Zusammenfassung:
1990: Das erste von EOS entwickelte SLA-System (EOSINT P350).
1992: Stratasys übernimmt das Patent für FDM.
1993: Gründung von Solidscape.
1995: Z Corp. erhält die exklusive Lizenz für eine neue Technologie, die vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt wurde.
1999: Neuer medizinischer Fortschritt dank 3D-gedruckte künstliche Organe.
Die 2000er: Der 3D-Druck wird medial bekannt
Im Jahr 2000 wurde die erste funktionale Niere in 3D gedruckt. Es wird noch 13 Jahre dauern, bis es in einen Patienten transplantiert wird. Forscher experimentierten bereits, um künstliche Organe aus dem 3D-Drucker schnellstmöglich transplantieren zu können.
2004 war das Jahr, in dem der Replicating Rapid-Prototyper (kurz RepRap) entwickelt wurde. Dieser 3D-Drucker war fähig, große Teile für einen weiteren 3D-Drucker herzustellen. Dieses Open-Source-Projekt führte zur Verbreitung der 3D-Drucker für den Arbeitsplatz, die das FDM-Verfahren nutzten. Dadurch erhielt auch die FDM-Technologie eine große Bekanntheit in der Maker-Community.
Im Jahr 2005 brachte ZCorp den 3D-Drucker Spectrum Z510 auf den Markt – der allererste hochauflösende 3D-Farbdrucker!
2008 erhielt der 3D-Druck eine weitere große Medienpräsenz durch den Druck einer Beinprothese. Sie enthielt alle Bestandteile eines biologischen Gliedmaßes benötigte keine nachträgliche Montage. Heutzutage sind medizinische Prothesen und Orthesen dank des 3D-Drucks schnell herzustellen für einen günstigen Preis.
Ein Jahr später lief der Patentschutz des FDM aus, was eine neue Innovationswelle rund um die FDM-3D-Drucker auslöste. Die Preise für 3D-Drucker für den Arbeitsplatz sanken und die 3D-Technik wurde damit für viele zugänglich; der Bekanntheitsgrad des 3D-Drucks nahm unmittelbar zu.
2009 war auch das Jahr, in dem Sculpteo gegründet wurde – einer der Pioniere im boomenden Online-3D-Druck-Service, das den Zugang zum 3D-Druck erleichtert.
Zusammenfassung:
2000: Herstellung einer 3D-gedruckten funktionalen Niere.
2000: MCP Technologies (ein bekannter OEM für Vakuumgießen) führt die SLM-Technologie ein.
2005: Z Corp. bringt Spectrum Z510 auf den Markt, der erste hochauflösende 3D-Farbdrucker.
2006: Durchführung Open-Source-Projekt Reprap.
2008: Das erste Prothesenbein wurde in 3D gedruckt.
2009: Das Patent für das FDM-Verfahren erlosch und wurde für die Öffentlichkeit zugänglich.
2009: Sculpteo wurde gegründet.
Die 2010er: Große Hoffnungen auf den 3D-Druck
Die letzten Jahre waren für den 3D-Druck essenziell. Mit dem Patentablauf des FDM wurden die ersten Jahre dieses Jahrzehnts zu den bedeutendsten des 3D-Drucks. Das 3D-Druck-Verfahren hat den Markt erobert und der Industriesektor fing an, über die Möglichkeiten der additiven Fertigung als Produktionsmethode nachzudenken. Die Revolution der additiven Fertigung (engl. additive manufacturing) hat das Konsumverhalten noch nicht vollkommen verändert, jedoch wurde der 3D-Druck ein wichtiger Bestandteil des gesellschaftlichen Diskurs. In seiner „State of the Union“-Rede von 2013 bezeichnete der ehemalige US-Präsident, Barack Obama, den 3D-Druck als wichtiges Thema für die Zukunft, wodurch der Begriff „3D-Druck“ zum absoluten Modewort wurde.
Das additive Verfahren ist nun in der Öffentlichkeit bekannt und beeinflusst die Entscheidungen politischer Entscheidungsträger. Die Technologie selbst und dessen Anwendung wird bis heute stetig verbessert und weiterentwickelt. Immer mehr kleine und mittlere Unternehmen profitieren von den niedrigen Preisen, die der 3D-Druck beim Prototyping bietet, und integrieren die additive Fertigung in der Iteration, Innovation und Produktion.
Im Jahr 2010 wurde mit Urbee das erste 3D-gedruckte Automobilprototyp hergestellt. Dessen Gehäuse entsprang komplett aus einem riesigen 3D-Drucker. Auch wenn bis heute das 3D-gedruckte Fahrzeug weiterhin ein Traum ist, sehen viele Akteure den 3D-Druck als eine attraktive Herstellungsalternative zu traditionellen Herstellungsverfahren.
2011 begann die Cornell University mit dem Bau eines 3D-Lebensmitteldruckers. Auf den ersten Blick mag es vielleicht nicht spektakulär klingen, jedoch erforscht die NASA erforscht, wie Astronauten im Weltall Nahrung in 3D drucken können.
Außerdem brachte die NASA 2014 einen 3D-Drucker ins Weltall, um die ersten 3D-gedruckte Bauteile in der Raumstation herzustellen.
Des Weiteren ermöglicht der 3D-Druck diverse medizinische Fortschritte: Gewebe, Organe und Low-Budget-Prothesen.
Neue 3D-Drucker werden regelmäßig veröffentlicht, 3D-Objekte werden effizienter und schneller produziert, neue 3D-Druckmaterialien stehen zur Verfügung usw. Ein gutes Beispiel ist das Kunstharz-CLIP-Verfahren, das wir seit März 2016 als Druckservice auf unserer Internetseite anbieten. Es lässt 3D-Drucke in einer hohen Schnelligkeit aus festem mechanischen Kunstharz entstehen.
Jeden Tag werden neue 3D-Druckmaterialien erforscht: InDaniel Kellys Labor wurden die ersten Knochen in 3D gedruckt und das französische Startup XtreeE revolutioniert die Bauindustrie mit seinem 3D-Druckbeton.
Zur gleichen Zeit werden stetig Anstrengungen unternommen, um den 3D-Druck zu verbessern. Beispielsweise gibt es viele Bildungsangebote rund um die additive Fertigung (siehe unser E-Buch über Bildungsangebote zum Thema 3D-Druck) sowie Workshop-Räume wie Fablabs und Makerspaces für den Wissensaustausch. Auch bringen 3D-Online-Druckdienste wie Sculpteo ständig neue Innovationen wie neuartige Druckmaterialien oder neue Reparatur- und Optimierungs-Tools für die Vorbereitung Ihrer Objekte für den 3D-Druck. Zusätzlich bieten wir E-Books und Tutorials an, damit Sie den 3D-Druck vom Design bis zum Finish beherrschen können.
Zusammenfassung:
2010: Erster 3D-gedruckte Automobilprototyp namens Urbee.
2011: Die Cornell University beginnt, 3D-Lebensmitteldrucker zu entwickeln.
2012: Die erste Kieferprothese wird 3D-gedruckt und transplantiert.
2013: Obama erwähnt den 3D-Druck in seiner „State of the Union“-Rede.
2015: Carbon3D bringt seinen revolutionären ultraschnellen CLIP-3D-Drucker auf den Markt.
2016: Daniel Kellys Labor druckt Knochen in 3D.
Und heute?
Der 3D-Druck hat seinen Höhepunkt noch lange nicht erreicht. Viele Projekte und erstaunliche Errungenschaften warten darauf, entdeckt zu werden. Diese Zukunft stellen wir Ihnen bereits in unserem Artikel über die Innovationen im 3D-Druck sowie in unserem Beitrag zu den 10 besten 3D-Druckmaterialien der Zukunft vor! Mit unserem Laserschneidservice machen wir Ihnen das digitale Manufacturing zugänglich, quasi die “Fabrik der Zukunft”. Schauen Sie sich dazu unsere Infografiken über digitales Manufacturing an oder lesen Sie unseren Artikel über IT-gestützte und agile Produktionsprozesse und das Interview mit unseremCEO Clément Moreau über das digitale Herstellungsverfahren.
Bleiben Sie auf dem Neuesten und folgen Sie unserem 3D-Druck-Blog!