UV Licht spielt im 3D Druck eine wichtige Rolle

UV Licht in der 3D Drucker Geschichte.

Die 3D Drucker Geschichte geht bis in das Jahr 1981 zurück. In besagtem Jahr wurde von Charles W. Hull die Stereolithographie (SLA oder SL) das erste 3D Druckverfahren erfunden. Dieses Verfahren kam 1983 das erste Mal zum Einsatz.

Einige Jahre zuvor hatte Hideo Kodama bereits ein 3D Druckverfahren entwickelt. Er verpasste es jedoch 1980 seine Überlegungen zur additiven Fertigung zeitnah patentieren zu lassen. Bemerkenswert, wenn man bedenkt, dass sein Versuch Harz mit UV Licht trocknen zu lassen schon sehr fortschrittlich war.

1984 entwickelte Hull mit dem Stereolithographie-Apparat für sein Druckverfahren ein Vorläufer des heutigen 3D Druckers, welches den geschichtlichen Verlauf der 3D Drucker Entwicklung prägen sollte. Anschließend entstand 1985 das erste Konstruktionsprogramm der 3D Drucker Geschichte.

Im selben Jahr meldete Charles W. Hull Patent für seine Erfindungen an, welche ihm 1986 auch erteilt wurden. Daraufhin gründete er 3D Systems, welches sich schnell zu einem lukrativen Unternehmen mit Umsätzen in Millionenhöhe entwickelte. 1987 forschte Charles Deckard der Universität Texas weiter und entwickelte das Verfahren Laserintern (SLS).

1988 war ein bedeutendes Jahr für die 3D Drucker Geschichte – Mit dem SLA-1 von 3D Systems konnte nun der erste kommerzielle 3D Drucker gekauft werden. Zudem wurde durch das Experimentieren mit einer Mischung aus Wachs und Kunststoff in der Küche von S. Scott Crump und seiner Frau Lisa das 3D Druckverfahren Fused Deposition Modeling (FDM) erfunden.

 

 

 

Gründung erster 3D Drucker Unternehmen – 1990er Jahre

Neue Qualitätsmaßstäbe setzte 1990 das Unternehmen EOS  mit dem ersten SLA-System EOSINT P350. Erstmals wurde 3D Druck nicht als Methode der Einzelanfertigung, sondern der industriellen Serienproduktion angesehen.

1991 gründete Crump, Gründer des FDM Verfahrens, mit seiner Frau Stratasys und verbaute dieses Verfahren in der ersten Fused Deposition Modelling Anlage. Für dieses Verfahren sicherte sich Stratasys Patente, die 2007 auslaufen sollten.

Im selben Jahr kam es zur Gründung von DTM, einer Firma die das SLS Verfahren revolutionierte, indem man erstmals Pulver und keine Flüssigkeit mehr bestrahlte. Auch 1993 war ein aktives Jahr in der 3D Drucker Geschichte.

Die von 3D Systems aufgekaufte Z. Corp. legte den Grundstein für das Binder-Jetting-Verfahren. Mit dem 3D Drucker Z402 nutze man das Tintenstrahldruckerprinzip, bei dem Modelle aus Gipspulver und einem Bindemittel aus Wasser entstehen.

In den 90er Jahren wurden viele 3D Drucker Unternehmen gegründet

Gründung von 3D Druck Unternehmen.

Zudem wurde Solidscape unter dem Namen Sanders Prototype, Inc. von Royden C. Sanders gegründet, um PC-basierte 3D-Wachsdrucker für Rapid-Prototyping und die Herstellung von Masterformen für den Feinguss sowie geeignete CAD Softwarelösungen herzustellen.

Mit dem Model Maker, einem DOS-basierter Desktop-Drucker, lieferte man bereits ein Erstprodukt. Dieser kann hochauflösende dreidimensionale Wachsobjekte, die zuvor in CAD Programmen erstellt wurden, herstellen. Zudem wurde mit dem inzwischen von Samsung aufgekauften Arcam AB im gleichen Jahr ein weiteres 3D Druck Unternehmen gegründet, das MCP und SLM Verfahren implementierte.

Bereits im Jahr 1994 ging Stratasys an die Börse und konnte in den Folgejahren ca. 60 Prozent mehr 3D Drucker als der stärkste Konkurrent verkaufen. Heute gehört Stratasys, das 2012 mit Objet fusionierte, neben 3D Systems zu den Weltmarkführern und erzielt Umsätze von ca. 650 Millionen US Dollar.

1995 erhielt die Z Corp. eine exklusive Lizenz zur Nutzung einer neuen 3D-Drucktechnologie, die am MIT entwickelt wurde.

 

 

 

3D Druck erobert die Medizin – Die 2000er Jahre

3D Drucker stellen passgenaue Prothesen her

Prothesen aus dem 3D Drucker.

Ende der 90er wird es dann langsam möglich, neben Kunststoffen auch Metall zu drucken und Organe zu erschaffen, sodass 2000 besonders für die Medizin ein prägendes Jahr ist.

Erstmals können einem Menschen synthetische Stützstrukturen einer menschlichen Blase implantiert werden, die erste Implantation eines 3D Drucker Organs.

Des Weiteren wurden eine funktionierende Miniatur-Niere, fortschrittliche Beinprothesen sowie Blutgefäße aus dem 3D Biodrucker hergestellt. Dazu kommt, dass zur Jahrtausendwende von Stratasys das Polyjet (PLA) Druckverfahren entworfen wurde.

2004 wurden erstmals in einem Open Source Projekt sogenannte Replicating Rapid-Prototyper (RepRap) entworfen, die in der Lage waren, auch besonders große Objekte zu drucken. Dies führte zu einem allgemeinen Aufschwung des FDM Verfahrens sowie zu einem größeren Einsatz von 3D Druckern auf dem Arbeitsplatz.

Das folgende Jahr war ein Meilenstein in der 3D Drucker Geschichte: Die Z. Corp. entwickelte mit dem Spectrum Z510 den ersten hochauflösenden 3D Drucker der Welt, der mehrfarbig drucken konnte.

Im Jahr 2008 gab es wieder eine Revolution für 3D Drucker in der Medizin: Man hatte es geschafft, eine Beinprothese zu entwickeln, die über alle biologischen Gliedmaße verfügte und anschließend nicht mehr zusammengesetzt werden musste. Umso beeindruckender, dass kostengünstige Prothesen aus dem 3D Drucker heute schon nicht mehr wegzudenken sind.

Im nächsten Jahr lief das besagte FDM Patent von Stratasys aus. Dies führte zu einer Innovationswelle, insbesondere die große Kostensenkung ist hier erwähnenswert. Der vermehrte Bekanntheitsgrad und die geringeren Kosten führten so zu einem kleinen 3D Drucker Boom, sodass viele 3D Drucker sich plötzlich Zuhause, in einer Werkstatt oder auf dem Arbeitsplatz wiederfanden.

Symbolisch für diesen Aufschwung war Makerbot, welches 2009 aufgrund der hohen 3D Drucker Nachfrage mit einem fachkundigen Blogger zusammen gegründet wurde. Man schaffte es innerhalb kürzester Zeit, besonders viele, kleine und kompakte 3D Drucker der FDM Technologie zu verkaufen.

 

 

 

Fortschritte in Bekanntheit, Industrie und Produktion – 2010 bis Heute

2010 gelang es mit dem Projekt Urbee das Chasis eines Automobil Prototyp komplett aus einem 3D Drucker zu fertigen und damit 3D Druck erstmals in der Industrie zu etablieren. 2011 gibt es wiederum Fortschritte beim organischen Druck:

Der erste 3D Biodrucker mit dem Ziel Nahrung für Astronauten zu drucken wurde von der Cornell University für die NASA entworfen, zwei Jahre später fliegt die Luftfahrtorganisation einen 3D Drucker in die Raumstation, der beim Ausbau helfen soll.

2012 implantierten niederländische Ärzte erstmals eine Kieferprothese aus Titanpulver. Der Einsatz eines 3D gedruckten Unterkiefers bot konservativen Behandlungsmethoden Vorteile und dauerte nach Ärzteangaben nur etwa vier Stunden.

Wie die 3D Drucker Entwicklung bis 2019 ablief

Die rasante 3D Drucker Entwicklung bis 2019.

Die Patientin konnte bereits kurz nach dem Aufwachen einige Worte sagen, herkömmliche Implantationen hätten bis zu 2 Tage dauern können. Im selben Jahr schloss 3D Systems den Börsengang erfolgreich ab und macht heute Umsätze über 600 Millionen US Dollar.

2013 etabliert der damalige US Präsident Barack Obama in seiner „State of Union“ Rede 3D Druck endgültig im Mainstream, sodass das Wort „3D Print“ oder auf Deutsch „3D Druck“ Kult wird und symbolisch für den Fortschritt und die Zukunft steht. Zudem kaufte Stratasys MakerBot.

Mit Carbon3D trieb aber ein anderes US Unternehmen die 3D Drucker Entwicklung 2015 mit einem Prototyp des CLIP-3D-Druckers entscheidend an. Dieser sollte ca. 100 Mal schneller als bekannte 3D Drucker arbeiten und zudem über eine bessere Oberflächenauflösung und damit eine höhere Qualität auch in puncto Stabilität verfügen.

Die Idee des Unternehmens ist nicht schichtweise, sondern kontinuierlich mit Materialien zu drucken, die bei Bestrahlung mit UV Licht schnell aushärten. Im folgenden Jahr machte Daniel Kellys Labor den nächsten Schritt in der 3D Drucker Medizin und stellte erstmals Knochen aus dem 3D Drucker her.

 

 

 

Die 3D Drucker Entwicklung der letzten Jahre

Bereits 2016 ist der Hype abgeflacht, mittlerweile hat jeder schonmal etwas von 3D Druck gehört. Die Unternehmen wollen Kunden gewinnen und entwickeln so stetig immer leistungsstärkere 3D Drucker, bei gleichzeitiger Preissenkung, worin natürlich auch die technische Deflation eine Rolle spielt.

Das wir uns bei 3D Druck in stetiger Entwicklung befinden, lässt sich aber auch (hier am Beispiel der Druckgeschwindigkeit) nachweisen. Die Unternehmensberatung Roland Berger stellte 2013 eine Theorie zur Druckgeschwindigkeit auf, die die zukünftige 3D Drucker Bewegung beschreiben sollte:

    • Jahr 2013 – 10 cm³/h
    • Jahr 2018 – 40 cm³/h
    • Jahr 2023 – 80 cm³/h

Rechnung zur Aufbaugeschwindigkeit des Ultimaker 2 Plus

Rechenbeispiel am Ultimaker 2 Plus.

Um diese 3D Drucker Entwicklung zu prüfen oder mögliche Abweichungen festzustellen, nehmen wir einmal den Ultimaker 2 Plus als Beispiel.

Der fortschrittliche 3D Drucker wurde 2016 gebaut, kostet aktuell knapp 3000 Euro und verfügt über eine Aufbaugeschwindigkeit von bis zu 24 mm³/s.

Der 2 Plus ist zugegeben aufgrund des Preises kein 3D Drucker für jedermann. Es soll jedoch zeigen, wie weit die Technik bereits 2016 war.   Wir rechnen:

24 mm³/s x 60 x 60 = 86.400 mm³/h 86.400 mm³/h / 1000 = 86,4 cm³/h

Erstaunlich, dass bereits ein 3D Drucker von 2016 Prognoseergebnisse von 2023 übertrifft.

Mal wieder ein Beweis, dass wir in exponentiellen Zeiten leben. Es wird spannend zu sehen, wie die 3D Drucke Geschichte sich fortsetzt.

 

 

 

Die 3D Geschichte bis 2019 – Was ist der Stand der Dinge?

Alle Infos zur 3D Drucker Geschichte bis 2019

Die 3D Drucker Geschichte bis heute.

Nachdem der 3D Druck Hype 2016 beendet war, wächst die Beobachtung für den 3D Drucker Markt 2019 langsam wieder. Dies liegt insbesondere an der allgemeinen Entwicklung:

Nahezu jedes Jahr verbessert sich die Materialqualität bei immer höherer Druckgeschwindigkeit.

Deshalb ist vor allem Serienproduktionen hier das Stichwort. Früher wurde 3D Druck wegen der hohen Genauigkeit ausschließlich für Modelle und Prototypen verwendet.

Die Industrie macht sich Mittlerweile auch die automatisierte Technik mit dem geringen Materialverschleiß zunutze. 3D Drucker sollen endlich in der Lage sein, ganztägig zu produzieren, sodass Lieferketten verkürzt, Materialverschleiß und Überproduktion vermieden und mit Recycling weitere Ressourcen gespart werden können.

Mit dem HP Multi Jet Fusion Verfahren ist nun auch die Grundlage für mögliche Serienproduktionen gelegt. Die gedruckten Objekte sind sehr stabil, vollkommen dicht, meist kostengünstiger und viel schneller zu drucken. Einziger Nachteil bisher ist die auf Grau beschränkte Druckfarbe. Man kann diese aber leicht Schwarz färben, aber nur mit Extrakosten per Beschichtung anders färben.