Du har muligvis hørt, at 3D-udskrivning er indberettet som fremtiden for fremstilling. Og med den måde, teknologien har avanceret og spredt kommercielt på, kan det meget godt gøre godt på hypen, der omgiver den. Så hvad er 3D-udskrivning? Og hvem kom med det?
Det bedste eksempel til at beskrive, hvordan 3D-udskrivning fungerer, kommer fra TV-serien Star Trek: Den næste generation. I det fiktive futuristiske univers bruger besætningen ombord i et rumskib en lille enhed kaldet en replikator til at skabe stort set alt, som i alt fra mad og drikke til legetøj. Mens begge er i stand til at gengive tredimensionelle objekter, er 3D-udskrivning ikke næsten lige så sofistikeret. Mens en replikator manipulerer subatomære partikler til at fremstille, uanset hvilken lille genstand der kommer til at tænke på, “print” 3D-printere materialer i successive lag for at danne objektet.
Tidlig udvikling
Historisk set begyndte udviklingen af teknologien i begyndelsen af 1980'erne, endog foregående det førnævnte tv-show. I 1981 var Hideo Kodama fra Nagoya Municipal Industrial Research Institute den første til at offentliggøre en beskrivelse af hvordan materialer kaldet fotopolymerer, der hærder, når de udsættes for UV-lys, kan bruges til hurtigt at fremstille fast stof prototyper. Selvom hans papir lagde grunden til 3D-udskrivning, var han ikke den første, der faktisk byggede en 3D-printer.
Den prestigefyldte ære går til ingeniøren Chuck Hull, der designede og oprettede den første 3D-printer i 1984. Han havde arbejdet for et firma, der brugte UV-lamper til at danne hårde, holdbare belægninger til borde, da han kom på ideen om at drage fordel af ultraviolet teknologi til at fremstille små prototyper. Heldigvis havde Hull et laboratorium for at tænke over sin idé i flere måneder.
Nøglen til at fremstille et sådant printerværk var de fotopolymerer, der blev opbevaret i flydende tilstand, indtil de reagerede på ultraviolet lys. Det system, som Hull til sidst ville udvikle, kendt som stereolitografi, brugte en stråle af UV-lys til at skitsere formen på objektet ud fra et kar med flydende fotopolymer. Da lysstrålen hærdede hvert lag langs overfladen, ville platformen bevæge sig ned, så det næste lag kan hærdes.
Han indgav et patent på teknologien i 1984, men det var tre uger efter, at et team af franske opfindere, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte og Jean Claude André, indgav et patent på en lignende proces. Deres arbejdsgivere opgav imidlertid bestræbelserne på at videreudvikle teknologien på grund af "manglende forretningsperspektiv." Dette gjorde det muligt for Hull at ophavsretten til udtrykket "stereolitografi." Hans patent med titlen ”Apparat til produktion af tredimensionelle objekter ved stereolitografi” blev udstedt den 11. marts 1986. Det år dannede Hull også 3D-systemer i Valencia, Californien, så han kunne begynde med hurtig prototypering kommercielt.
Udvidelse til forskellige materialer og teknikker
Mens Hulls patent dækkede mange aspekter af 3D-udskrivning, herunder design- og driftssoftware, teknikker og en række materialer, andre opfindere ville bygge videre på konceptet med forskellige tilgange. I 1989 blev a patent blev tildelt Carl Deckard, en studerende fra University of Texas, der udviklede en metode kaldet selektiv lasersintring. Med SLS, a Laser stråle blev brugt til at binde pulverformede materialer, såsom metal, sammen til dannelse af et lag af genstanden. Frisk pulver blev tilsat til overfladen efter hvert på hinanden følgende lag. Andre variationer såsom direkte metallasersintring og selektiv lasersmeltning bruges også til at fremstille metalgenstande.
Den mest populære og mest genkendelige form for 3D-udskrivning kaldes fused deposition modellering. FDP, udviklet af opfinderen S. Scott Crump lægger materialet i lag direkte på en platform. Materialet, sædvanligvis en harpiks, udleveres gennem en metaltråd og hærder øjeblikkeligt, når den først er frigivet gennem dysen. Ideen kom til Crump i 1988, mens han forsøgte at fremstille en legetøjsfrog til sin datter ved at udlevere stearinvoks gennem en limpistol.
I 1989 patenterede Crump teknologien, og med sin kone var medstiftende Stratasys Ltd. at fremstille og sælge 3D-udskrivningsmaskiner til hurtig prototyping eller kommerciel fremstilling. De offentliggjorde deres virksomhed i 1994, og i 2003 blev FDP den mest solgte hurtige prototype-teknologi.