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Die Geschichte des 3D-Drucks: 3D-Drucktechnologien von den 80er Jahren bis heute

Einleitung

3D-Druck ist nicht so neu, wie Sie vielleicht denken! Durch die Berichterstattung wurde die FDM-Technologie (Fused Deposition Modeling) um das Jahr 2009 herum für die breite Öffentlichkeit recht populär. Viele Leute dachten tatsächlich, dass FDM die einzige additive Fertigungstechnologie sei. Aber FDM ist nicht einmal die erste 3D-Drucktechnologie, die entwickelt wurde. Die Geschichte des 3D-Drucks begann tatsächlich in den 1980er Jahren.

Nachfolgend, gehen wir mit Ihnen auf eine Zeitreise: Von der ersten 3D-Druck Idee in den 1980er Jahren bis heute. Die Geschichte des 3D-Drucks ist faszinierend. Die ersten Maschinen, die großen Erwartungen und die vielen 3D-Druckanwendungen, die heute zur Verfügung stehen. Lassen Sie uns jetzt die Reise durch die Geschichte des 3D-Drucks beginnen..

Die 1980er Jahre: Die Geburt der wichtigsten 3D-Drucktechniken

Das Konzept des 3D-Drucks wurde bereits in den 1970er Jahren erdacht, aber die ersten Versuche werden auf das Jahr 1981 datiert. Die ersten 3D-Druckversuche werden Dr. Kodama für seine Entwicklung einer Rapid-Prototyping-Technik zugesprochen. Er war der erste, der einen schichtweisen Ansatz für die Herstellung beschrieb und damit einen Vorläufer der SLA (Stereolithographie) schuf, welches ein lichtempfindliches Harz durch ein UV-Licht polymerisiert. Leider reichte er die erforderliche Patentanmeldung nicht fristgerecht ein.

Ein paar Jahre später interessierte sich ein französisches Team von Ingenieuren, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte und Jean-Claude André, für die Stereolithografie, gab aber mangels Geschäftsperspektive auf. Dieser 3D-Druckversuch nutzte ebenfalls ein SLA-Verfahren. 

Zur gleichen Zeit interessierte sich auch Charles Hull für die Technologie und reichte 1986 ein erstes Patent für die Stereolithografie (SLA) ein. Er gründete die 3D Systems Corporation und brachte 1988 mit dem SLA-1 ihr erstes kommerzielles Produkt auf den Markt.

Wenn SLA die erste entwickelte 3D-Drucktechnologie war, was war dann mit der SLS (Selective Laser Sintering) und FDM (Fused Deposition Modeling) Technologie?

1988 meldete Carl Deckard an der Universität von Texas ein Patent für die SLS-Technologie an. Eine weitere 3D-Drucktechnik, bei der Pulverkörner durch einen Laser lokal miteinander verschmolzen werden.

In der Zwischenzeit meldete Scott Crump, ein Mitbegründer von Stratasys Inc., ein Patent für das Fused Deposition Modelling (FDM) an. In weniger als zehn Jahren wurden die drei Haupttechnologien des 3D-Drucks patentiert und der 3D-Druck war geboren!

Zusammenfassung:

1980: Erstes Patent durch den Japaner Dr. Kodama für das „Rapid Prototyping“

1984: Französische Ingenieure, brechen ihr Stereolithographie Projekt ab

1986: Stereolithographie wird von Charles Hull aufgegriffen

1988: Erste SLA-1 Maschine

1988: Erste SLS-Maschine von DTM Inc., dann Kauf durch 3D System

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The SLA 1

Die 1990er Jahre: Aufkommen der wichtigsten 3D-Drucker-Hersteller und CAD-Tools

Nachdem nun die Grundlagen geschaffen wurden, geht die Entwicklung der additiven Fertigung ziemlich schnell voran. Die wichtigsten Hersteller von 3D-Druckern treten auf und neue Technologien werden perfektioniert. Zudem werden 3D-Modellierungswerkzeuge entwickelt, welche die additive Fertigung auf die nächste Stufe bringen.

In Europa wurde die EOS GmbH gegründet und schuf das erste EOS „Stereos“ System für industrielle Prototyping- und Produktionsanwendungen des 3D-Drucks. Seine industrielle Qualität ist heute weltweit in der SLS-Technologie für Kunststoffe und Metalle anerkannt.

Im Jahr 1992 wurde das Fused Deposition Modeling-Patent an Stratasys erteilt, diese entwickelten daraufhin viele 3D-Drucker für Profis und Privatpersonen. Von 1993 bis 1999 entwickelten die Hauptakteure der 3D-Druckbranche verschiedenen Techniken:

ZCorp und Binder Jetting: Basierend auf der Tintenstrahldrucktechnologie des MIT, schufen sie den Z402, der Modelle aus stärke- und gipsbasierten Pulvermaterialien und einem flüssigen Binder auf Wasserbasis herstellt.

Arcam MCP-Technologie und selektives Laserschmelzen.

Gleichzeitig ist zu beobachten, dass immer mehr neue CAD-Werkzeuge, mit denen 3D-Modelle erstellt werden können, verfügbar sind und entwickelt werden. Das Unternehmen Sanders Prototype (jetzt bekannt als Solidscape), ist einer ersten Akteure, der spezielle Werkzeuge für die additive Fertigung entwickelt.

Charles Hull wurde 2014 vom Europäischen Patentamt Price mit dem European Inventor Award in der Kategorie der nichteuropäischen Länder ausgezeichnet.

Zusammenfassung:

1990: Erstes EOS Stereosystem

1992: FDM-Patent an Stratasys

1993: Solidscape wird gegründet

1995: Die Z Corporation erhält eine exklusive Lizenz vom MIT

1999: Konstruierte Organe bringen neue Fortschritte in der Medizin

Charles Hull
Charles Hull was awarded the European Inventor Award in the Non-European countries category, by the European Patent Office Price in 2014.

The 2000s: 3D Printing Gains Media Visibility

Im Jahr 2000 sah das Millennium die erste 3D-gedruckte Niere. Es würde aber noch weitere 13 Jahre vergehen, bis sie tatsächlich einem Patienten transplantiert wird. Inzwischen funktionieren 3D-gedruckte Nieren perfekt und Forscher experimentieren immer weiter, um Organe schneller zu transplantieren.

2004 wurde das RepRap-Projekt ins Leben gerufen, das aus einem selbstreplizierenden 3D-Drucker besteht. Ja, es ist möglich, einen 3D-Drucker 3D drucken zulassen. Dieses Open-Source-Projekt führte zur Verbreitung der FDM-3D-Desktop-3D-Drucker und der Popularität der Technologie in der Macher-Community.

Im Jahr 2005 brachte ZCorp den Spectrum Z510 auf den Markt, den allerersten hochauflösenden 3D-Farbdrucker.

Im Jahr 2008 erreichte der 3D-Druck dank einer weiteren medizinischen Anwendung eine noch größere Medienpräsenz: die erste 3D-gedruckte Gliedmaßenprothese.

Dieses erstaunliche medizinische 3D-Druckprojekt enthielt alle Teile einer biologischen Gliedmaße und wurde „as is“ gedruckt, ohne dass eine spätere Montage erforderlich war. Heutzutage sind 3D-gedruckte medizinische Prothesen und Orthesen in Kombination mit 3D-Scans immer günstiger und schneller für den Patienten zu bekommen. Darüber hinaus werden diese Prothesen mehr und mehr optimiert und an die Morphologie des Patienten angepasst. Die additive Fertigung bietet somit neue Möglichkeiten hinsichtlich der Massenanpassung an.

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http://www.ufunk.net/en/tech/exo-prosthetic-leg/

2009 war das Jahr, in dem die FDM-Patente in den öffentlichen Bereich fielen. Dies ebnete den Weg für eine breite Innovationswelle bei FDM-3D-Druckern, einen Preisverfall bei Desktop-3D-Druckern und folglich, da die Technologie leichter zugänglich war, eine erhöhte Sichtbarkeit eröffneten.

2009 war auch das Jahr, in dem der Online-3D-Druckservice von Sculpteo ins Leben gerufen wurde, einer der Pioniere der jetzt florierenden Online-3D-Druckdienste, ein weiterer Schritt in die Richtung eines zugänglichen 3D-Drucks!

Zusammenfassung:

2000: eine 3D-gedruckte funktionierende Niere wird erstellt

2000: MCP Technologies (ein etablierter Vakuumguss-OEM) führt die SLM-Technologie ein

2005: Z Corp. bringt den Spectrum Z510 auf den Markt. Es war der erste hochauflösende Farb-3D-Drucker.

2006: Ein Open-Source-Projekt wird initiiert (RepRap)

2008: Die erste 3D-gedruckte Beinprothese

2009: FDM-Patente in der Public Domain

2009: Sculpteo wird gegründet

Die 2010er Jahre: Jahre der Sichtbarkeit, Innovation und Hoffnungen für den 3D-Druck

Die letzten Jahre waren sehr wichtig für den 3D-Druck. Mit dem Auslaufen des FDM-Patents sind die ersten Jahre des Jahrzehnts zu den Jahren des 3D-Drucks geworden. Additive Fertigung ist zu einer echten und erschwinglichen Prototyping- und Produktionstechnik für Unternehmen geworden und eröffnet neue Möglichkeiten.

Im Jahr 2013 erwähnte Präsident Barack Obama in seiner Rede zur Lage der Nation den 3D-Druck als ein wichtiges Thema für die Zukunft, wodurch „3D-Druck“ zu einem absoluten Schlagwort wurde.

Es ist nun in den Köpfen der Öffentlichkeit und bei Entscheidungen der politischen Entscheidungsträger sehr präsent. Die Technologie, ebenso wie ihre Einsatzmöglichkeiten schreiten immer weiter voran. Immer mehr kleine, aber auch große Unternehmen nutzen die Vorteile des kostengünstigen Prototypings, die der 3D-Druck bietet und haben ihn vollständig in ihre Iterations-, Innovations- und Produktionsprozesse integriert.

Im Jahr 2010 war Urbee das erste 3D-gedruckte Auto. Seine Karosserie wurde vollständig mit einem sehr großen 3D-Drucker gedruckt. Jetzt wird das 3D-gedruckte Auto allmählich zur Realität und die additive Fertigung nimmt immer mehr Raum im Automobilsektor ein. Von der Integration der 3D-Drucktechnologie für den Werkzeugbau bis hin zu 3D-gedruckten Autoteilen. Die additive Fertigung ist auf vielen Ebenen präsent. Dank dieser Technologie können ganz neue Herausforderungen gemeistert werden.

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credit: EDAG

Die 3D-Drucktechnologie entwickelt sich ständig weiter und macht Fortschritte. Neue 3D-Drucker werden inzwischen regelmäßig gelauncht. Sie sind effizienter, sie drucken schneller und sie geben Zugang zu neuen 3D-Druckmaterialien. Technologien wie CLIP (DLS) werden von Carbon entwickelt und machen den Druckprozess noch schneller und genauer als je zuvor.

Wenn Sie das Angebot unseres Online-3D-Druckservices prüfen, werden Sie eine breite Palette von Materialien finden, von starken und präzisen 3D-gedruckten Harzen wie Rigid Polyurethane, über 3D-gedruckten flexiblen Kunststoff bis hin zu hitzebeständigen 3D-gedruckten Metallen. Alles ist jetzt druckbar, das hilft den Unternehmen, Materialien zu finden, die ihren Bedürfnissen und Produkten entsprechen.

Jeden Tag werden neue 3D-Druckmaterialien erforscht, von Daniel Kellys Labor, das Knochen in 3D druckt, bis hin zum französischen Startup XtreeE, das Beton in 3D druckt, um die Bauindustrie zu revolutionieren! Tatsächlich ist der 3D-Druck von Beton in der Architektur jetzt eine reales Hilfmittel und Familien beginnen, in 3D-gedruckte Häuser einzuziehen. Die erste Familie, die in ein 3D-gedrucktes Haus einzog, tat dies tatsächlich im Jahr 2018. Das Haus ist 1022 Quadratmeter groß, perfekt bewohnbar und hat zwei Tage zum Drucken gebraucht.

3D printed house

Zusammenfassung:

2010: Mit Urbee wird der erste 3D-gedruckte Prototyp eines Autos vorgestellt

2011: Die Cornell University beginnt mit dem Bau von 3D-Lebensmitteldruckern.

2012: Die erste Kieferprothese wird gedruckt und implantiert

2013: „3D-Druck“ in Obamas Rede zur Lage der Nation

2015: Carbon 3D veröffentlicht ihre revolutionäre, ultraschnelle CLIP 3D-Druckmaschine

2016: Daniel Kellys Labor verkündet, Knochen in 3D drucken zu können

2018: Die erste Familie zieht in ein 3D-gedrucktes Haus ein

Die 2020er Jahre: Die Ankunft von fortschrittlicheren additiven Fertigungsmaterialien

Die additive Fertigung hat durch die Verwendung von fortgeschritten Materialien, wie beispielsweise widerstandfähiger und stabiler Materialien, sowie flexible Plastik Materialien, die Möglichkeit Bauteile für sehr anspruchsvolle Branchen zu erstellen: Wir nennen sie Hochleistungsmaterialien. Durch die biobasierte Materialreihe Nylon PA11 ist es zudem möglich die Fertigung nachhaltiger zu gestalten. Damit Sie mit Ihren Projekten noch einen Schritt weitergehen können, bündeln BASF und Sculpteo ihre Stärken und bieten Ihnen eine Reihe von Hochleistungsmaterialien an.

Einige dieser beeindruckenden Materialien bieten thermische Resistenz, chemische Resistenz oder sogar Hitzebeständigkeit für die anspruchsvollsten Anwendungen.

Sie können einige interessante Materialien ausprobieren, wie z.B. Ultrasint® PA11 ESD und seine elektrostatischen Entladungseigenschaften, Ultrasint® PA11 CF verstärkt mit Kohlefasern für mehr Starrheit, Ultrasint® PA11 & MJF PA11 biobasierte Pulver mit großartigen Widerstandseigenschaften, Ultrasint® PA6 FR ein flammfestes Material, Ultrasint® PA6 MF mineralgefüllt für mehr Widerstand, Ultrasint® TPU88A & TPU01 für Widerstand und Flexibilität.

What about the future?

Was erwartet uns in der Zukunft?

Wir können heute sehen, dass der 3D-Druck große Sektoren wie die Automobilindustrie, die Architektur oder die Medizin revolutioniert. Aber wo kann sich diese Technologie noch weiter verbessern?

3D-Bioprinting wird ein großes Thema für den medizinischen Bereich. Die Anwendungen des 3D-Bioprinting können zahlreich sein. Die vielfältigen Vorteile dieser Technologie sind leicht zu erkennen, wie zum Beispiel die Erzeugung von menschlichem Gewebe für Brandopfer oder die Kreation von menschlichen Organen für Transplantationen. Da es heutzutage nicht genügend Spender gibt könnte Bioprinting eine hervorragende, schnelle und lebensrettende Lösung sein. Die 3D-Bioprinting-Technologie könnte es ermöglichen, verschiedene Gewebestrukturen zu schaffen, wie z. B. Nierengewebe, Hautgewebe.

Der 3D-Druck für die Architektur ist ebenfalls auf dem Vormarsch und könnte in den kommenden Jahren immer größer werden. Die Vorteile für den Bausektor sind zahlreich: Projekte, die schneller gebaut werden können, billiger sind und Materialverschwendung vermeiden.

Der 3D-Druck hat seine Grenzen noch nicht erreicht und viele Projekte und erstaunliche Geschichten warten darauf, geschrieben zu werden. Lesen Sie auch unsere Artikel über die kommenden Innovationen im 3D-Druck und die Top 10 der bereits existierenden Materialien für den 3D-Druck der Zukunft!

Sind Sie bereit, die Zukunft des 3D-Drucks zu schreiben und Ihren Fertigungsprozess zu verbessern? Starten Sie jetzt Ihr 3D-Druckprojekt. Laden Sie Ihre 3D-Datei hier hoch und wählen Sie aus unserem Katalog der 3D-Druckmaterialien, um das Beste aus unserem 3D-Druckservice zu machen.

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