3D ispis: Jedna od najrevolucionarnijih nanufakturnih tehnologija 21. stoljeća

Kada ste prvi put čuli riječi "3D ispis", jeste li zamišljali super futurističku tehnologiju koja se često pojavljuje u filmovima znanstvene fantastike? Međutim, vjerovali ili ne, 3D ispis postoji već gotovo 40 godina.

Trodimenzionalni (3D) ispis je aditivni proizvodni proces koji stvara fizički objekt iz digitalnog dizajna. Proces djeluje polaganjem tankih slojeva materijala u obliku tekuće ili praškaste plastike, metala ili cementa, a zatim spajanjem slojeva.

Evo kratke vremenske crte 3D ispisa od 1940-ih do danas.

1940-ih: Koncept

Zapravo, 3D ispis postoji u konceptu od 1945. godine - Murray Leinster objasnio je pojam u svojoj kratkoj priči iz 1945. godine Things Pass By, "Ali ovaj konstruktor je i učinkovit i fleksibilan. Magnetroničnu plastiku – stvari od kojih danas prave kuće i brodove – unosim u ovu pokretnu ruku. Izrađuje crteže u zraku nakon crteža koje skenira foto-ćelijama. Ali plastika izlazi s kraja ruke za crtanje i stvrdnjava se kako dolazi ... samo sljedeće crteže."

1980-ih: Rođenje

Prve dokumentirane iteracije 3D ispisa mogu se pratiti sve do ranih 1980-ih u Japanu. Godine 1981. dr. Hideo Kodama iz Općinskog instituta za industrijska istraživanja Nagoya objavio je detalje o tehnici "brzog prototipiranja". Ovo istraživanje bilo je prvo književno djelo koje je opisalo pristup sloj po sloj tako intrinzičan za 3D ispis. Njegovo istraživanje uključivalo je tiskanje fotopolimera metodom koja je prethodila stereolitografiji, a govorio je i o poprečnim kriškama slojeva koji su ležali jedan na drugome kako bi oblikovali 3D objekt. Međutim, dr. Kodama nije ispunio prijavu patenta prije isteka roka i nikada mu nije odobren patent.

Nekoliko godina kasnije, trio francuskih inženjera Alain Le Méhauté, Olivier de Witte i Jean Claude Andréwas pokušavali su stvoriti stroj za brzu izradu prototipova. Umjesto smole, nastojali su stvoriti sustav koji je izliječio tekuće monomere u krute tvari pomoću lasera. Podnijeli su patent za proces stereolitografije, ali su napušteni zbog nedostatka poslovne perspektive.

Chuck Hull je zapravo napravio prvi 3D printer. Prvi patent za stereolitografiju (SLA) predao je 1986. godine, osnovao 3D Systems Corporation, a 1988. objavio SLA-1, njihov prvi komercijalni proizvod. Ovaj stroj je omogućio izradu složenih dijelova, sloj po sloj, u djeliću vremena koje bi inače trebalo. Hull je podnio više od 60 patenata oko tehnologije, postavši kum brzog pokreta za izradu prototipova i izumivši format STL datoteke koji se i danas koristi.

SLA nije bio jedini aditivni proizvodni proces koji se istraživao za to vrijeme. Godine 1988., na Sveučilištu u Teksasu, Carl Deckard donio je patent za SLS tehnologiju, još jednu tehniku 3D ispisa u kojoj se zrna praha spajaju lokalno laserom. U međuvremenu, Modeliranje fused taloženja (FDM) također je patentirao Scott Crump. Metoda je uključivala taljenje polimernog filamenta i odlaganje na podlogu, sloj po sloj, kako bi se stvorio 3D objekt.

1990-ih - 2000-ih: Rast

U 1990-ima, mnoge tvrtke i startupovi počeli su iskakati i eksperimentirati s različitim aditivnim proizvodnim tehnologijama. Za to vrijeme strojevi su bili vrlo različiti od onih koje sada koristimo. Bilo ih je teško koristiti, skupo, a mnogi konačni otisci zahtijevali su mnogo naknadne obrade.

Godine 2004. dr. Adrian Bowyer, viši predavač strojarstva na Sveučilištu Bath u Velikoj Britaniji, osnovao je projekt RepRap. Bio je to projekt otvorenog koda koji je imao za cilj izgraditi 3D pisač koji bi mogao ispisati većinu vlastitih dijelova. Ideja iza toga bila je demokratizirati 3D ispis stavljanjem tehnologije na raspolaganje ljudima širom svijeta.

2009. je bila godina u kojoj su FDM patenti pali u javnu domenu, otvarajući put širokom valu inovacija u FDM 3D pisačima, padu cijene stolnih 3D pisača, a time i, budući da je tehnologija bila pristupačnija, povećanoj vidljivosti.

3D ispis sada: prvo mjesto

Danas su cijene 3D pisača počele opadati, što ih je učinilo dostupnima široj javnosti. Uz snižavanje cijena, povećala se i kvaliteta i jednostavnost ispisa.

3D ispis koristi se u različitim poljima. Znanstvenici sa Sveučilišta u Southamptonu letjeli su prvim 3D tiskanim bespilotnim zrakoplovom na svijetu; proizvođači automobila s 3D printom dosegli su do 200 mpg s hibridnim plinskim / električnim motorom; i start-up specijaliziran za izgradnju ekoloških stambenih objekata došao je do staništa izrađenog od robota pogodnog za život na Marsu.

Proboji u 3D ispisu događaju se brže nego ikad prije. Ogroman utjecaj i veliki potencijal mijenjaju naš život.