Что такое 3D-печать?

3D-печать - это технология аддитивного производства, используемая для изготовления деталей. Она называется «аддитивной», потому что этот метод не полагается на единый кусок материала или форму для создания физического объекта. Вместо этого объект создается путем наслоения и сплавления слоев материала.

Эта технология обычно обеспечивает высокую скорость производства и низкие фиксированные затраты на установку, а также способна создавать более сложные геометрии, чем традиционные методы производства. Кроме того, постоянно расширяется разнообразие материалов, используемых в 3D-печати. Она нашла широкое применение в машиностроении, особенно для прототипирования и создания легких конструкций.

Термин «3D-печать» часто ассоциируется с культурой мейкеров, любителями и энтузиастами, охватывая настольные принтеры, доступные технологии печати, такие как FDM, и недорогие материалы, такие как ABS и PLA (мы объясним эти аббревиатуры позже). Это явление в значительной степени объясняется демократизацией 3D-печати, в частности, ростом движения RepRap, которое привело к появлению доступных настольных машин, таких как оригинальный MakerBot и Ultimaker. Это развитие также привело к взрывному росту технологии 3D-печати в 2009 году.

Широкое применение аддитивного производства
По сравнению с 3D-печатью, аддитивное производство - это более широкое понятие, охватывающее различные технологии и материалы, с применением в промышленном производстве, здравоохранении, аэрокосмической отрасли и других областях. Аддитивное производство подчеркивает создание объектов путем добавления материала слой за слоем и обычно используется для высокоточных и высокопроизводительных применений.

В целом, хотя 3D-печать является формой аддитивного производства, существуют значительные различия в технологии, применении и позиционировании на рынке.

Напротив, аддитивное производство (AM) почти всегда связано с коммерческими и промышленными приложениями.

«Быстрое прототипирование» - это термин, который иногда используется для обозначения технологии 3D-печати. Это название восходит к первым дням технологии 3D-печати. В 1980-х годах, когда технология 3D-печати была впервые изобретена, ее называли быстрым прототипированием, потому что она использовалась в основном для прототипирования, а не для производства реальных деталей.

Эволюция технологии
В последние годы 3D-печать превратилась в отличное решение для производства деталей. В то же время другие производственные технологии, такие как обработка на станках с ЧПУ, стали более экономичными и удобными, что делает их подходящими для прототипирования. Поэтому, хотя некоторые до сих пор считают «быстрое прототипирование» синонимом 3D-печати, эта фраза постепенно развивается, чтобы охватывать все формы быстрого прототипирования.

Вкратце, хотя «быстрое прототипирование» изначально относилось конкретно к прототипированию, его значение расширилось с технологическими достижениями, чтобы охватить более широкий спектр методов производства.

3D-печать изначально была задумана для ускорения разработки промышленных продуктов за счет более быстрого прототипирования. Хотя до этого существовало несколько связанных патентов, Чак Халл обычно считается изобретателем 3D-печати. В 1984 году он запатентовал аппарат стереолитографии (SLA), который стал новаторской технологией для 3D-принтеров.

Изобретение Халла заложило основу для последующей технологии 3D-печати и способствовало развитию аддитивного производства, которое продолжает широко использоваться в различных отраслях промышленности сегодня.

1. 1981: Хидео Кодама из Японии запатентовал первое устройство для отверждения фотополимеров с использованием ультрафиолетового света. Он разработал его как устройство «быстрого прототипирования» для изготовления моделей и прототипов, но патент в конечном итоге был заброшен из-за отсутствия интереса.
2. 1984: Французские изобретатели Ален Ле Мехоте, Оливье де Витт и Жан Клод Андре подали патент на устройство, которое использовало ультрафиолетовый свет для отверждения фотополимеров. General Electric отказалась от патента, полагая, что он не имеет коммерческого потенциала.
3. 1984: Всего через несколько недель после того, как Ле Мехоте подал свой патент, американец Чарльз «Чак» Халл подал свой патент на «Аппарат для производства трехмерных объектов методом стереолитографии», придумав термин «стереолитография» (SLA). В 1987 году Халл изобрел формат файла STL и в том же году основал 3D Systems.
4. 1987: Американец Карл Деккард запатентовал селективное лазерное спекание (SLS) и стал соучредителем Desktop Manufacturing (DTM) Corp., которая была приобретена 3D Systems в 2001 году.
5. 1989: Американец С. Скотт Крамп подал патент на метод послойного наплавления (FDM) и в том же году основал Stratasys со своей женой.

Эти ранние изобретения и компании заложили основу для бурного развития технологии 3D-печати.

1. 1987: 3D Systems выпустила первый коммерческий SLA-принтер, «SLA-1», положив начало коммерциализации технологии 3D-печати.
2. 1992: Патент FDM был окончательно присужден Stratasys, что привело к запуску первого FDM-принтера, «3D Modeler».
3. 1992: DTM выпустила первый коммерческий SLS-принтер, «Sinterstation 2000», что еще больше способствовало внедрению технологии 3D-печати.
4. 1994: EOS, основанная в 1989 году, запустила свой «EOSINT M160», первый коммерческий металлический 3D-принтер, открыв новый рынок для аддитивного производства металлов.

1. 2005: Был запущен проект RepRap с открытым исходным кодом («Replicating Rapid Prototyping»), направленный на создание самовоспроизводящегося 3D-принтера, способного печатать свои собственные детали. Этот проект значительно подогрел общественный интерес к технологии 3D-печати.
2. 2009: Ключевые патенты FDM перешли в общественное достояние, и MakerBot запустила свой настольный 3D-принтер «Cupcake CNC». Стоимость всего в несколько сотен долларов, что значительно меньше, чем тысячи долларов за традиционные принтеры, все компоненты были доступны для загрузки на Thingiverse, веб-сайте, посвященном обмену цифровыми файлами дизайна, созданными пользователями.
3. 2012: Formlabs выпустила «Form 1», первый доступный SLA-принтер, и успешно собрала рекордные 2,95 миллиона долларов на Kickstarter.
4. 2013: Protolabs Network запустилась как одноранговый сервис 3D-печати, обеспечивающий крупномасштабные транзакции между покупателями отпечатков и пользователями машин. Платформа быстро выросла и стала крупнейшей в мире платформой 3D-печати с более чем 50 000 «хабами» печати и перешла к тому, чтобы сделать различные формы индивидуального производства более доступными для коммерческих клиентов.
5. 2014: Ключевые патенты SLS перешли в общественное достояние, что привело к тому, что многие компании начали производить меньшие и более доступные SLS-принтеры.

Эти разработки сделали технологию 3D-печати более доступной, стимулируя ее применение и инновации в различных секторах.

С 2018 года, хотя шумиха в СМИ вокруг 3D-печати значительно утихла, интерес к коммерческому применению для предприятий всех размеров достиг исторического максимума. Сегодня тысячи компаний производят 3D-принтеры и предлагают широкий спектр услуг с использованием технологии 3D-печати.

Эта фаза знаменует собой зрелость технологии 3D-печати, поскольку компании начинают интегрировать ее в свои производственные процессы для применения в различных областях, включая прототипирование, индивидуальное производство, медицину и аэрокосмическую промышленность. Технологические достижения постоянно повышают эффективность и экономическую эффективность 3D-печати, что еще больше способствует ее широкому распространению.