3D-принтер:3D-печать/Вторая часть — История
| Содержание | 3D-печать | Материалы для 3D-печати | Хитрости и советы | 3D-модели для 3D-принтера | Программное обеспечение | Неисправности |
3D-печать. Вторая часть — История[1]
Первые ростки 3D-печатных технологий начали появляться в конце 1980-ых годов, и тогда их называли технологиями «быстрого прототипирования» (rapid prototyping или RP) — из-за того, что в самой индустрии их изначально воспринимали как более быстрый и дешевый метод создания прототипов на этапе разработки продукта. Что интересно, самая первая патентная заявка на эту технологию была подана в 1980 году в Японии доктором Кодама. Однако его разработка не привлекла большого интереса, в результате чего разочарованный Кодама решил не проходить процедуру экспертизы, которая требовалась для официального получения патента, что особенно прискорбно, учитывая, что владельцем патента был он сам. Впрочем, если говорить более приземленно, происхождение 3D-печати можно отследить до 1986 года, когда был выдан первый патент на аппарат для стереолитографии (stereolitography apparatus или SLA). Этот патент принадлежал некому Чарльзу Халлу (Charles Hull), который первым изобрел SLA-машину в 1983 году. Позднее Халл стал соучредителем 3D Systems Corporation — одной из самых крупнейших и плодовитых компаний, действующих в секторе 3D-печати.
Первая коммерческая RP-система от 3D Systems называлась SLA-1 и была представлена в 1987 году, а затем, минуя серию жестких испытаний, в 1988 году была продана первая модель этой системы. Как это обычно случается с новыми технологиями, хотя SLA первой прошла отправную точку, она была не единственной RP-технологией, разрабатываемой в то время. В 1987 году Карл Декард (Carl Deckard), на тот момент работавший в Техасском университете (в Остине), подал в США патентную заявку на RP-процесс под названием «селективное лазерное спекание» (selective laser sintering или SLS). В 1989 году этот патент был выдан, после чего лицензия на эту технологию перешла DTM Inc, которая позднее была куплена 3D Systems. Кроме того, в 1989 году Скотт Крамп (Scott Crump), соучредитель Stratasys Inc, подал патентную заявку на «моделирование методом наплавления» (fused deposition modelling или FDM) — фирменную технологию, над которой компания работает до сих пор, но в то же время используемую во многих 3D-принтерах начального уровня, базирующихся на крайне плодовитой open-source модели RepRap. Патент на FDM был выдан Stratasys в 1992 году. Что касается Европы, то там в 1989 году образовалась немецкая компания EOS GmbH, основанная Гансом Лангером (Hans Langer). Поначалу заигрывая со стереолитографическими процессами, научно-исследовательский отдел EOS в итоге сосредоточился на лазерном спекании, делая его все лучше и лучше. Сегодня машины EOS признаны во всем мире за качественный результат — и в применении 3D-печати для промышленного прототипирования, и для производственных задач. Свой первый принтер Stereos немецкая компания продала в 1990 году. Их технология «прямое лазерное спекание металлов» (direct metal laser sintering или DMLS) стала результатом совместной работы с отделом Electrolux Finland, который позднее был приобретен EOS.
В течение этого времени появлялись и другие 3D-печатные технологии, а именно — «баллистическое осаждение частиц» (ballistic particle manufacturing или BPM), первоначально запатентованное Уильямом Мастерсом (William Masters), «изготовление объектов с использованием ламинирования» (laminated object manufacturing или LOM), первоначально запатентованное Майклом Фейгином (Michael Feygin), «запекание сплошной поверхностью» (solid ground curing или SGC), первоначально запатентованное Ицшаком Померанцем (Itzchak Pomeranz) и пр., а также «трехмерная печать» (three dimensial printing или 3DP), первоначально запатентованная Эмануэлем Сачсом (Emanuel Sachs) и пр. Таким образом, в начале 90-ых в сфере 3D-печати появилось множество конкурирующих компаний, но на сегодняшний день остались лишь три «первенца» — 3D Systems, EOS и Stratasys.
Новые 3D-печатные технологии продолжали появляться и в дальнейшем — в 90-ых и начале 2000-ых годов — и были сосредоточены в основном на применении в промышленности. Хотя большая часть этих технологий предназначалась для прототипирования, «из-под пера» наиболее передовых исследователей выходили и более узкоспециализированные 3D-печатные технологии — к примеру, для применения в изготовлении инструментов, литье и т.д. В связи с этим появились и новые термины: «быстрое изготовление инструментов» (rapid tooling или RT), «быстрое литье» (rapid casting или RC) и «быстрое производство» (rapid manufacturing или RM). Если говорить, собственно, о самих компаниях, то в 1996 году была основана Sanders Prototype (позднее Solidscape), в 1997 — Arcam, в 1998 — Object Geometries, в 2000 компания MCP Technologies (общепризнанный производитель оборудования для вакуумного литья) представила технологию SLM, в 2002 была основана EnvisionTec и, наконец, в 2005 от Extrude Hone Corporation отделилась ExOne, а Sciaky Inc впервые показала собственную аддитивную технику, основанную на фирменной технологии электронно-лучевой сварки. Причем все эти компании работали на глобальный рынок и были западными. Кроме того, с распространением производственных 3D-печатных технологий эволюционировала и терминология: в итоге для всей этой области был найден общий термин — «аддитивное производство» (additive manufacturing или AM). Примечательно, что в восточном полушарии тем временем тоже появлялись интересные разработки, но сильного влияния на рынок они все же не оказали — даже несмотря на то, что были довольно интересными сами по себе и имели некоторый локальный успех.
В середине нулевых сектор начал показывать признаки разделения на две отдельные области, и в данный момент граница между ними видна еще более отчетливо. Первая — это «топовая» 3D-печать, очень дорогие системы, предназначенные для производства очень дорогих, высокотехнологичных и сложных деталей. Эта область существует до сих пор (и даже растет), однако результаты ее деятельности начинают проявляться только сейчас в таких сферах, как авиакосмическая промышленность, автомобильное производство, а также изготовление медицинских и ювелирных изделий, т.к. годы исследований, разработок и повышения квалификации наконец начинают окупаться. Впрочем, многие из этих технологий до сих пор скрыты за закрытыми дверьми и/или защищены договорами о неразглашении. В то же время начала формироваться и другая область — некоторые производители систем для 3D-печати начали разрабатывать так называемые «концепт-моделлеры», как их называли в то время. Если конкретнее, это были 3D-принтеры, целью которых было улучшение таких этапов производства как «разработка концепции» и «функциональное прототипирование». В результате получились более экономичные системы с уклоном в удобство использования, а по сути — прелюдия к современным настольным 3D-принтерам. Впрочем, на тот момент главной областью их применения по-прежнему оставалось промышленное производство.
Сейчас, оглядываясь назад, можно сказать, что это было затишье перед бурей.
Потому что по мере улучшения материалов, а также скорости и точности печати в нижнем эшелоне рынка (сегодня эти 3D-принтеры продаются в средней ценовой категории) начали разгораться ценовые войны. В 2007 году рынок увидел первую 3D-печатную систему ценой ниже 10 тысяч долларов (от 3D Systems). На нее были возложены большие надежды, но этот продукт, впрочем, своей цели так и не добился. Отчасти это случилось из-за самой системы, а отчасти — из-за других рыночных факторов. Святым Граалем 3D-печати того времени было добиться создания 3D-принтера стоимостью ниже 5000 долларов. По мнению многих инсайдеров, пользователей и специалистов, именно это должно было стать ключом к тому, чтобы открыть технологию 3D-печати более широкой аудитории. Большую часть того года многие ждали пришествия Desktop Factory – фирмы, которая, как ожидалось, и должна была стать создателем этого Грааля. Но в итоге все закончилось ничем — компания споткнулась, даже не добравшись до стадии производства. В 2008 году Desktop Factory (а в месте с нею и вся ее интеллектуальная собственность) была приобретена 3D Systems, а затем и вовсе исчезла с 3D-печатного небосклона. Впрочем, как выяснилось, 2007 год стал поворотным для индустрии доступной 3D-печати (хотя на тот момент это понимали лишь немногие) — благодаря появлению феномена под названием RepRap. Этот концепт был разработан доктором Адрианом Боуером (Adrian Bowyer) еще в 2004 году и представлял собой самовоспроизводящийся 3D-принтер с открытым кодом. В последующие годы благодаря упорному труду команды Боуера из Университета Бат — в первую очередь, Вика Оливера (Vik Oliver) и Риса Джонса (Rhys Jones) — это семя прорастало и в конце концов обрело вид рабочего прототипа в лице 3D-принтера, использующего метод послойного наплавления (FDM). Таким образом, 2007 стал годом, когда 3D-печать с открытым кодом впервые заявила о себе.
Впрочем, развитие этой области оставалось в зародышевом состоянии, пока в 2009 году в продаже не появился (в виде сборного комплекта) BfB RapMan — первый серийно выпускаемый 3D-принтер на основе концепта RepRap. Практически по пятам за ними следовала компания Makerbot Industries, в апреле того же года выпустившая собственную модель на основе RepRap. Причем основатели Makerbot активно участвовали в разработке RepRap, но в конце концов, после серьезных инвестиций, все же отошли от философии открытого кода. С тех пор на рынке появилось множество подобных FDM-принтеров с маргинальными УТП, и эта тенденция продолжается до сих пор. Но во всем этом наблюдается любопытная двойственность — хотя RepRap дал толчок для развития совершенно нового сектора 3D-печати (серийных 3D-принтеров начального уровня), основополагающим этическим принципом сообщества RepRap является сохранение того, чтобы 3D-печать по-прежнему оставалась технологией с открытым кодом и держалась подальше от всякого рода коммерциализации.
В 2012 году 3D-принтеры начального уровня начали оснащаться другой 3D-печатной технологией. В июне на рынке появился B9Creator (использующий технологию DLP), а в декабре — Form 1 (использующий стереолитографию). Оба были запущены при помощи средств, собранных через краудфандинговый сайт Kickstarter, и оба имели большой успех.
В итоге, благодаря разделению рынка, значительным прорывам (касаемо возможностей и областей применения) на индустриальном уровне, а также резкому повышению узнавания и спроса среди специалистов и энтузиастов, занимающихся творческим трудом, 2012 также стал годом, когда 3D-печать начали активно освещать самые разнообразные мейнстримные СМИ. В следующем году индустрию ждал существенный рост и упрочнение — одним из самых заметных событий того времени стала покупка Makerbot компанией Stratasys.
Некоторые называют то, что сейчас происходит в сфере 3D-печати, второй, третьей и даже четвертой Промышленной Революцией, но чего ни в коем случае нельзя отрицать, так это влияния 3D-печати на индустриальный сектор и того, насколько велик ее потенциал касаемо того, каким станет потребление в будущем. Впрочем, то, во что в итоге воплотится этот потенциал — пока загадка.
См.также
Внешние ссылки
