Создатель 3д принтера: Ночь, когда родилась 3D-печать: история изобретателя Чака Халла

Ночь, когда родилась 3D-печать: история изобретателя Чака Халла

Ночь, когда родилась
3D-печать

история изобретателя Чака Халла

9 марта 1983 года, Сан-Габриэль, Калифорния. Вечером в доме инженера Халла зазвонил телефон. Антуанетта взяла трубку и услышала взволнованный голос мужа. Миссис Халл не слишком удивилась звонку — супруг постоянно задерживался на работе до поздней ночи. Но вместо привычных извинений инженер настойчиво попросил жену бросить все и срочно приехать в лабораторию. Антуанетта стояла в пижаме и уже готовилась ко сну, но отказать не смогла. Лишь ответила: «В твоих интересах, чтобы это стоило моего внимания».

Новый Гутенберг

Ночь, когда родилась 3D-печать.
Часть 1

В начале 1980-х экономика США переживала спад: росла безработица, доходы падали, треть промышленных предприятий простаивала. Экономический кризис пошатнул веру в традиционные технологии — предприятия нуждались в модернизации, неожиданных и свежих решениях. Всем было очевидно, что будущее за компьютерами и микроэлектроникой — осталось найти людей, которые совместили бы IT-технологии и конвейерное производство. Миру снова были нужны изобретатели.

В 1983 году Чарльз «Чак» Халл работал в компании Ultraviolet Products (UVP). В отличие от взбалмошных гениев той эпохи Стива Джобса и Билла Гейтса, отличающихся чем угодно, только не терпением, Чак не стремился во что бы то ни стало покорить мир. Его путь к изобретательству напоминал жизнь Иоганна Гутенберга — немецкого ювелира и чеканщика монет, пытливый ум которого привел к созданию первого печатного станка. Как и Гутенберг, Халл до 40 лет был обычным современным «ремесленником» — инженером с хорошим университетским образованием и стандартной карьерой. Попутешествовав по стране, в конце 70-х Чак с семьей осел в Сан-Габриэле, небольшом городке в Калифорнии, где занял должность вице-президента по разработкам UVP.

Компания Ultraviolet Products занималась решениями, связанными с ультрафиолетом: производством оборудования, ламп, разработкой светочувствительных полимеров. Технологии UVP покупали мебельные фабрики — такие материалы заменяли обычные лаки и краски для дерева. Специальный полимер наносился на столешницу или деревянную плиту, а затем застывал под действием ультрафиолета. Получался прочный пластиковый каркас, аналог деревянного шпона.

Проводя испытания очередного полимера, Чак Халл подумал: что произойдет, если последовательно воздействовать ультрафиолетом не на один, а на несколько слоев полимера.

В UVP Халл работал над производством тех самых мебельных красок УФ-отверждения. Проводя испытания очередного полимера, Чак Халл подумал: что произойдет, если последовательно воздействовать ультрафиолетом не на один, а на несколько слоев пластика. Если формировать слои, поочередно отверждая их УФ-излучением, можно скомпоновать пластиковое изделие абсолютно произвольной формы. Для этого необходимо, чтобы процессом управлял компьютер — тогда вероятность брака будет ничтожна. Так появилась первая мысль совместить компьютерное моделирование и фотохимию.

Постапокалип-
тический клудж

Ночь, когда родилась 3D-печать.
Часть 2

Чтобы начать работу, Чаку потребовалась лаборатория. Имея под рукой только служебное оборудование, инженер обратился за помощью к своему боссу. Президент UVP не разделил восторгов подчиненного: в конце концов, его фирма выпускает ультрафиолетовые лампы, а не репликаторы из «Звездного Пути». Если Халл хочет заниматься изобретательством, пусть делает это в свободное от работы время. Так и договорились: днем Халл выполнял прямые обязанности, тогда как ночи и выходные посвящал самостоятельным исследованиям.

Первый 3D-принтер оказался клуджем — так техники именуют бессмысленный по виду, но работоспособный хлам.

Для изысканий инженеру выделили небольшое помещение. Именно там в экспериментальных муках рождалась 3D-печать. Чак настраивал оборудование, тестировал полимеры и писал программы. Позже Халл признался: как первооткрыватель он совершил все ошибки, какие только мог. Но после месяцев труда удача улыбнулась Чаку — изобретатель наконец сконструировал рабочую систему, в которой ультрафиолетовая лампа освещала емкость с фотополимером.

Код, который передает принтеру инструкции о необходимом количестве слоев, Халл написал в одиночку. Поэтому первоначально устройство могло изготавливать конструкции только очень простой формы. Да и по виду первый в мире 3D-принтер не блистал изяществом. Чак охарактеризовал его словом «клудж» — так техники называют бессмысленный по виду, но работоспособный хлам: «3D-принтер выглядел постапокалиптическим, как часть оборудования из фильма «Водный мир».

9 марта 1983 года считается датой рождения 3D-печати — в этот день «монстр» Халла выдал что-то похожее на первую 3D-модель. Тогда Чак, как обычно, засиделся в лаборатории допоздна, экспериментируя с настройками аппарата. В последнее время полимер хоть и отвердевал равномерно, но превращался в спагетти из-за низкой спекаемости слоев. Но не в этот раз. Настройки были верными, клудж не подвел, и через 45 минут жужжания аппарат воспроизвел небольшую чашу.

В интервью Халл вспоминал: «Я назвал её чашкой для глаз, потому что она была похожа на инструмент для закапывания капель в глаза, который постоянно носила моя жена. Антуанетте она показалась чашей для причастия. Должно быть, именно Бог направлял мои усилия». Но в эту ночь Чак точно не чувствовал себя монахом — скорее средневековым алхимиком, создавшим кусок золота из жидкой слизи.

Состоявшийся «отец 3D-печати» позвонил супруге и срочно попросил приехать ее в лабораторию. В ответ он услышал сердитый голос Антуанетты: «В твоих интересах, чтобы это стоило моего внимания». Когда жена вошла, Чак продемонстрировал первый объект, напечатанный на 3D-принтере. Это была обычная чашка, ничем не примечательная, кроме круговых сечений на стенках. Годы спустя Антуанетта рассказала о событиях той ночи: «Он держал эту чашку в руке и говорил — «У меня получилось, теперь мир никогда не будет прежним». Мы смеялись, плакали и не спали всю ночь, просто фантазируя о будущем».

Первый патент

Ночь, когда родилась 3D-печать.
Часть 3

Свое детище Халл назвал стереолитографией: «Я сидел ночью и пытался придумать имя новой технологии. Мне хотелось, чтобы название обязательно включало термин «литография», как синоним печати, и греческое слово «стерео», что означает «объемный», «пространственный». Тогда я просто сложил два этих слова в одно».

Патент США 4,575,330 под названием «Аппарат для создания трехмерных объектов с помощью стереолитографии» был зарегистрирован 8 августа 1984 года.

Убедившись в жизнеспособности метода, Чак корпел над устройством в своей маленькой лаборатории. Через год ему удалось довести разработку до патентования: «Как только я получил нормально работающую машину, я сразу обратился к адвокату. Он написал документ для патентного ведомства». Патент США 4,575,330 под названием «Аппарат для создания трехмерных объектов с помощью стереолитографии» был зарегистрирован 8 августа 1984 года. В заявке Чак описал стереолитографию как технологию создания твердых предметов с помощью последовательной печати тонких слоев материала и обработки ультрафиолетовым излучением. Автором разработки числился Халл, права на изобретение отошли к компании UVP.

Крупнейший производитель 3D-принтеров в мире вполне мог носить имя Ultraviolet Products, но сложилось иначе. Компанию коснулся экономический кризис — продажи резко упали, и для сохранения основного бизнеса руководство решило пожертвовать перспективными направлениями. Во время встречи с президентом изобретатель настаивал на продолжении исследований, но тот не смог выделить средства на доработку аппарата и маркетинг. Тогда Халл предложил начальнику зарегистрировать новую компанию и стать партнерами: общее руководство и продвижение ложилось на плечи Чака, тогда как президент получал право на часть прибыли. Видя серьезность намерений уже бывшего подчиненного, босс согласился и уступил лицензию на изобретение Халлу.

Основание 3D Systems

Ночь, когда родилась 3D-печать.
Часть 4

В 1986 году партнеры основали первую компанию по производству 3D-принтеров и назвали ее 3D Systems. Так как Чак никогда не занимался бизнесом, ему пришлось приложить много времени и усилий, чтобы раскрутиться: «Я был спокоен за технологию, никогда не сомневался, что 3D-печать станет популярной. Но я никогда не отличался уверенностью в себе, поэтому сначала было сложно». Он посещал научные форумы, консультировался с коллегами из ведущих вузов США, ездил на светские мероприятия, чтобы завести полезные контакты. Его активность принесла отдачу — канадский инвестор согласился вложить в 3D Systems 6 млн долларов.

Первый серийный 3D-принтер был выпущен в 1987 году и получил название SLA-1.

Доработка первоначального устройства до товарного вида длилась еще год, до 1987 года. Первый серийный 3D-принтер получил название SLA-1. Огромный и тяжелый шкаф не слишком подходил для презентаций, поэтому для демонстрации возможностей 3D-принтера Халл записал короткие видеоролики: «Эти фильмы были довольно банальны, но мы получили огромный отклик от наших клиентов».

Большую надежду Халл возлагал на автопроизводителей. В 80-е годы автомобильная промышленность США сильно отставала от японской, и американские компании отчаянно нуждались в секретном оружии. Им стал 3D-принтер. С помощью 3D-печати инженеры могли быстро изготавливать прототипы мелких деталей, например, ручек дверей и рычагов переключения передач. Прогнозы Халла полностью оправдались: General Motors и Mercedes-Benz вскоре внедрили стереолитографию для изготовления и испытания прототипов.

Американские компании отчаянно нуждались в секретном оружии. Им стал 3D-принтер.

Позднее Халл выяснил, что метод 3D-печати применим не только к жидкостям, но и к любым постепенно затвердевающим материалам, способным изменять свое физическое состояние. В течение нескольких лет он запатентовал еще десятки новых решений и технологий, включая STL — новый формат данных для цифровых моделей. Такой формат представляет объект как набор треугольных граней и поддерживает разделение на слои.

Несмотря на успех 3D Systems, изобретение 3D-печати поначалу не произвело индустриальной революции, как это случилось с компьютерами. Настоящий бум аддитивного производства (как и признание заслуг самого изобретателя) произошел позже, в XXI веке. Но слава и известность никогда не беспокоили Халла — он всегда отличался терпением. В свое время разработчик сказал жене, что технологии 3D-печати потребуется 25-30 лет, чтобы занять достойное место на рынке, но после этого она сыграет важную роль в промышленности. Оба предсказания Халла оказались верными.

Сегодня 3D Systems — один из крупнейших производителей 3D-принтеров в мире с рыночной капитализацией 1,1 млрд долларов. 78-летний Чак Халл продолжает работу в родной компании, совмещая должности исполнительного вице-президента и главного инженера. На его имя зарегистрировано более 100 патентов в США, Европе и Японии, включая 7 технологий 3D-печати. В 2014 году Халл вошел в Национальный зал славы изобретателей США, включив свое имя в один ряд с другими выдающимися личностями: Генри Фордом, Николой Теслой и братьями Райт.

2018 г. Проект информационно-аналитического агентства 3Dpulse. ru.
Маркетинговая группа «Текарт».

Благодарим компанию 3D Systems за предоставленный доступ к фото- и видеоматериалам.

Краткая история появления 3D-печати / Хабр

3D печать появилась на свет 40 лет назад и открыла потрясающие возможности для создания различных моделей в прототипировании, стоматологии, мелкосерийном производстве, кастомизированных продуктов, миниатюр, скульптур, макетов и многого другого.

 Кто же изобрел 3D-принтер? Какая технология 3D-печати была сначала? И что напечатали на 3D-принтере первым делом? Приоткроем завесу тайны над огромным количеством интересных фактов и историй о появлении технологии.

Итак, как все начиналось…

Этап 1: Рождение идеи

Доктор Хидео Кодама, создатель системы быстрого прототипирования (1980 г.)

Доктор муниципального промышленного исследовательского института в Нагоя, Хидео Кодама, подал заявку на регистрацию патента на устройство, которое с помощью УФ-засветки послойно формировало жесткий объект из фотополимерной смолы.  

По сути, он описал современный фотополимерный принтер, однако не смог в течение года, как того требовало патентное право, предоставить необходимые данные для регистрации патента и забросил идею. Тем не менее, во многих источниках именно его называют изобретателем технологии 3D-печати.  

В 1983 году трое инженеров — Ален Ле Мехо, Оливье де Витт и Жан-Клод Андрэ из французского национального центра научных исследований, в попытке создать то, что они называли «фрактальным объектом», пришли к идее использования лазера и мономера, который под воздействием лазера превращался в полимер. Заявку на патент они подали за 3 недели до американца Чака Хала. Первым объектом, созданным на аппарате, стала винтовая лестница. Технологию инженеры назвали стереолитографией, а патент был одобрен только в 1986 году. Благодаря им самый известный формат файла для 3D-печати и называется STL (от англ. stereolithography). К сожалению, институт не разглядел перспектив в изобретении и его коммерциализации, и патент не был использован для создания конечного продукта.

Чак Халл, создатель лазерной стереолитографии SLA

В тоже самое время Чак Халл работал в компании, которая делала покрытия для столешниц и мебели при помощи ультрафиолетовых ламп. Производство небольших пластмассовых деталей для прототипирования новых конструкций изделий занимало до двух месяцев. Чаку пришла в голову идея ускорить этот процесс совместив УФ технологию и размещение тонкого пластика послойно. В компании ему выделили небольшую лабораторию для экспериментов, где он работал по вечерам и выходным. В качестве материала Чак использовал затвердевающие под воздействием ультрафиолета фотополимеры на акриловой основе. Однажды ночью после месяцев экспериментов он смог наконец напечатать образец и был настолько окрылен удачей, что пошел домой пешком. Чак показал свое изобретение жене. Это была чашечка для промывки глаза, больше похожая на чашу для причастия, по мнению жены. Она и считается официально первой 3D-печатной моделью в мире и по-прежнему хранится в семье Халл, а после их смерти будет передана в Смитсоновский научно-исследовательский институт в Вашингтоне.

Чашечка Халла

Чак Халл подал патентную заявку 8 августа 1984, и 11 марта 1986 года она была одобрена. Изобретение получило название «Аппарат для создания трехмерных объектов с помощью стереолитографии». Чак основал свою компанию — 3D Systems, и в 1988 году выпустил на рынок первый коммерческий 3D-принтер – модель SL1.  

Карл Декард и Джо Биман (справа), изобретатели SLS 3D-печати (1987 г.)

Еще один новый способ 3D-печати появился примерно в то же время, что и SLA-печать. Это селективное лазерное спекание SLS, при котором лазер используется для превращения сыпучего порошка (вместо смолы) в твердый материал. Разработкой занимались Карл Декард, молодой студент бакалавриата в Техасском университете в Остине, и его преподаватель, профессор, доктор Джо Биман. Причем идея принадлежала Карлу. В 1987 году они вместе основали корпорацию Desk Top Manufacturing (DTM) Corp. Однако пройдет еще не менее 20 лет, пока SLS 3D-печать станет коммерчески доступной потребителю. В 2001 году компанию выкупил Чака Халл, 3D Systems.

Скотт Крамп, разработчик FDM способа 3D-печати (1988 г.)

Удивительно, но более простой и дешевый способ 3D-печати — FDM (Fused Deposition Modelling) был создан после SLA и SLS, в 1988 году. Его автором стал авиационный инженер Скотт Крамп. Крамп искал простой способ создания игрушечной лягушки для своей дочери и использовал горячий клеевой пистолет: расплавил пластик и разлил его по слоям. Так родилась идея FDM 3D-печати, технологии послойного наплавления пластикой нити.  Крамп запатентовал новую идею и стал соучредителем Stratasys вместе со своей женой Лизой Крамп в 1989 году. В 1992 году они выпустили на рынок свой первый серийный продукт — Stratasys 3D Modeler.

Этап 2: 3D-печать становится доступной

Первые создаваемые 3D Systems и Stratasys агрегаты были громоздкими и дорогостоящими. Стоимость одного составляла сотни тысяч долларов, и использовать их могли только крупнейшие компании автомобильной и аэрокосмической отрасли. Принтеры имели массу ограничений и не могли широко применяться. Развитие технологии шло очень медленно. Спустя 20 лет, в 2005 году появился проект RepRap (Replicating Rapid Prototyper) — самовоспроизводящийся механизм для быстрого изготовления прототипов.

Его идейным вдохновителем был доктор Эдриан Бауэр из Университета Бата  в Великобритании. Целью проекта было «самокопирование», воспроизведение компонентов самих 3D-принтеров. На фотографии все пластиковые детали «ребенка» напечатаны на «родителе». Но фактически группа энтузиастов во главе с Эдрианом смогла наконец создать бюджетный 3D-принтер для домашнего или офисного использования.

Идею быстро подхватили трое техногиков из Нью-Йорка и открыли компанию по производству настольных FDM принтеров — MakerBot. Этот и стало вторым поворотным моментом в современной истории 3D-печати.

Параллельно шли разработки других технологий. Среди них можно выделить биопринтинг. Томас Боланд из Клемсонского Университета запатентовал использование струйной печати для 3D-печати живых клеток, что сделало возможным печать человеческих органов в будущем. Исследования в этой области ведут десятки компаний по всему миру.

Еще одним важным способом применения новой технологи стало создание протезов, сначала обычных, а потом и бионических. В 2008 году первый напечатанный протез был успешно трансплантирован пациенту и позволил ему вернуться к нормальному образу жизни.

Еще одним важным этапом стало появление в сети Интернет файлов печати с открытым исходным кодом. Сайты www.thingiverse.com, www.myminifactory.com и многие другие, содержат как бесплатные, так и платные файлы для 3D-печати. Пользователи делятся моделями в интернете и печатают их самостоятельно.

Этап 3: 3D печать сегодня 

В последние годы 3D-печать стала доступна массовому потребителю: цены на принтеры значительно сократились, а их использование стало удобнее. Фотополимерные 3D-принтеры печатают детализированные модели с высокой точностью и разрешением. Количество пользователей растет в том числе за счет огромного сообщества энтузиастов, готовых прийти на помощь новичкам. Этому способствует и наличие готовых файлов для 3D-печати и доступность программного обеспечение для создания моделей.

3D-печать становится уже стандартным решением в таких отраслях как стоматология, ювелирное дело, ортопедия, в других отраслях внедрение идет полным ходом. Перспективы бесконечны — от строительства домов до нейрохирургии, от печати шоколадом до печати металлом.

Александр Корнвейц,

Эксперт в области аддитивных технологий, основатель и генеральный директор компании «Цветной мир»

3D-принтер Flashforge Creator Pro

Creator Pro

Благодаря технологии с открытым исходным кодом оригинальный Creator зарекомендовал себя как точный и высококачественный 3D-принтер. Благодаря значительному усовершенствованию, основанному на этой проверенной и очень популярной оригинальной модели, Creator Pro выводит точность и качество печати на новый уровень, а также предоставляет больше возможностей. Он лучше всего подходит для энтузиастов и производителей.

КУПИТЬ

Полностью закрытый корпус

Direct Extruder

Охлаждающий вентилятор

230*150*140 (MM) Построить объем

120 ℃ Пластина сборочной сборки

Открытый исходный код

открытый исходной кожу на основе технологии с открытым исходным кодом. Это позволяет гибко обновлять и модифицировать. Между тем, вы можете выбрать свое любимое программное обеспечение, например FlashPrint, Simplify3D, Cura и другие.

6,5 мм нагревательный алюминиевый корпус

9Пластина 0002 обеспечивает высокое качество печати

Рабочая пластина Creator Pro изготовлена ​​из того же сорта алюминия, который используется в аэрокосмической промышленности, и имеет толщину 6,5 мм. Этот высококачественный алюминий всегда может оставаться ровным, даже после длительного воздействия высоких температур. И да, его можно нагревать до нужной температуры разными филаментами. В то же время обеспечивает надежные и качественные печатные эффекты.

Рабочий объем

Запатентованная конструкция сопла

Благодаря запатентованной конструкции сопла загрузка нити происходит плавно и стабильно, и она подходит для большинства популярных нитей для печати на рынке. Боковая часть оснащена турбовентилятором для подачи воздуха, который может эффективно улучшить эффект моделирования. Являясь экспертом в двухцветной печати и печати с двойной нитью.

Двухцветная печать

КУПИТЬ

Гладкие внешние ручки

Безопаснее и удобнее

Гладкие ручки вместо ручек с отверстиями. Эта новая структура дает вам больше комфорта и безопасности, когда вы пытаетесь переместить его из одного места в другое.

Поддержка различных материалов

Не только ABS и PLA, но и широкий спектр материалов.

Creator Pro поставляется с запатентованным двойным экструдером. Это позволяет печатать основную часть нитью ABS, а поддерживающие структуры — растворимой нитью, которую можно расплавить в лимонной ванне. И это обеспечивает прочное заполнение деликатных выступов и объектов с внутренними движущимися частями. Кроме того, его можно настроить для печати широким спектром специальных материалов, таких как гибкая нить и композитные нити, такие как woodFill, CopperFill и латуньFill.

Вентиляционная среда способствует печати PLA с высоким качеством

Полностью закрытый тип подходит для печати ABS и позволит вам просматривать и управлять им с легкостью.

Спецификация

Печать

• Экструдер Количество 2
• Диаметр сопла 0,4 мм
• Максимальная температура экструдера 240 ℃ (464 ℉)
• Скорость печати 30–100 мм/с
• Максимальная температура платформы 120 ℃ (248 ℉)
• Совместимость нитей PLA, TPU95A, ABS, PETG
• Диаметр нити 1,75 мм (0,069 дюйма)
• Объем печати 227*148*150 мм (8,9*5,8*5,9 дюйма)
• Толщина слоя 0,1–0,4 мм
• Точность печати ±0,2 мм
•  

Механические характеристики и размеры

• Размеры принтера 526*360*403 мм (20,7*14,2*15,9 дюйма)
• Экран ЖК-экран
• Масса нетто 14,8 кг (32,63 фунта)
• Вес брутто 21,5 кг (47,4 фунта)
• Катушка внешняя
• Шум при работе 50 дБ
• Рабочая среда 15-30 ℃ (59-86 ℉)

Электрика

• Потребляемая мощность 100–240 В переменного тока, 47–63 Гц
• Мощность 320 Вт
• Выходная мощность 24 В, 13,3 А
• Соединительный USB-кабель, SD-карта

Программное обеспечение

• Программное обеспечение FlashPrint
• Формат ввода файлов Файлы 3MF / STL / OBJ / FPP / BMP / PNG / JPG / JPEG
• Формат выходного файла Файлы X3G

Buy Now

Flashforge Creator Pro 2 3D Printer

Ключевые функции

Независимая система двойного экструдера

Классическая структура

Совместима с широким диапазоном материалов

. Тепловая платформа для легкого объекта.

Creator Pro 2 по-прежнему использует металлический каркас для обеспечения стабильности печати. Полностью закрытая камера печати снижает влияние окружающей среды на печать. Все они улучшают совместимость с широким спектром нитей.

Откройте переднюю дверцу и снимите верхнюю крышку, чтобы впустить воздух, что лучше для печати PLA.

Закройте переднюю дверцу и верхнюю крышку, чтобы создать закрытую камеру, которая лучше подходит для печати АБС.

Независимая система с двумя экструдерами

Зеркальный режим

Печать двух зеркально отраженных рисунков.

Режим дублирования

Печатайте две одинаковые модели и получайте двойную производительность.

Режим растворимой поддержки

Печать сложной структуры с растворимой поддержкой и создание объектов с улучшенной печатью.

Режим печати нескольких материалов

Можно печатать двумя разными материалами на одном объекте.