UV Licht spielt im 3D Druck eine wichtige Rolle

UV Licht im 3D Druck

Die 3D Drucker Geschichte geht bis in das Jahr 1981 zurück. In besagtem Jahr wurde von Charles W. Hull die Stereolithographie, welches uns heute als SLA oder SL bekannt sein dürfte, das erste 3D Druckverfahren erfunden. Dieses Verfahren kam 1983 dann 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 Vorfläufer 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 brachte 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 GmbH mit dem erste SLA-System namens EOSINT P350 angeboten hat. Erstmals wurde 3D Druck nicht als Methode der Einzelanfertigung, sondern der inustriellen 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 Titenstrahldruckerprinzip, bei dem Modelle aus Gipspulver und einem Bindemittel aus Wasser entstehen.

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

Viele 3D Druck Unternehmen wurden gegründet

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, das hochauflösende dreidimensionale Wachsobjekte, die zuvor in CAD Programmen erstellt wurden, herzustellen. Des Weiteren wurde mit dem inzwischen von Samsung Electronis aufgekauften mit Arcam AB im gleichen Jahr ein weiteres 3D Druck Unternehmen gegründet, welches MCP und SLM Verfahren implementierte.

Breits im Jahr 1994 ging Stratasys an die Börse und konnte in den folgenden Jahren ca. 60 Prozent mehr 3D Drucker als der stärkste Konkurrent verkaufen. Heute gehört Stratasys, welches 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 Massachusetts Institute of Technology 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 aus dem 3D Drucker 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 würden eine funktionierende Miniatur-Niere, fortschrittliche Beinprothesen sowie Blutgefäße aus dem 3D Biodrucker hergestellt. Dazu kommt, dass zur Jahrtausendwende von Stratasys (ehemals Objet) das Polyjet (PLA) Druckverfahren entworfen wurde.

2004 wurden erstmals in einem Open Source Projekt sogennante 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 in mehreren Farben 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 Werksatt 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 Lutffahrtorganisation einen 3D Drucker in die Raumstation, der beim Ausbau helfen soll.

2012 implatierten 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 wurde MakerBot von Stratasys gekauft.

Mit Carbon3D trieb aber ein anderes US Unternehmen die 3D Drucker Entwicklung 2015 mit einem Prototypen 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 Medzin 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 ertwas von 3D Druck gehört. Nun wird wieder vermehrt Marktwirtschaft betrieben. Die Unternehmen wollen Kunden gewinnen und entwickeln so stetig immer leistungsstärke 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, 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, das 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 Beochbachtung für den 3D Drucker Markt 2019 langsam wieder. Dies liegt insbesondere an der allgemeinen Entwicklung:

Nahezu jedes Jahr können weitere Materialen gedruckt werden und das in immer besserer Qualität bei immer höherer Druckgeschwindigkeit.

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

Mittlerweile will man sich die automatisierte Technik mit dem geringen Materialverschleiß aber auch in der Industrie zu Nutze machen, 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 gedrukten Objekte sind sehr stabil, vollkommen dicht, meist kostengünstiger und viel schneller zu drucken. Nachteile sind die bisher einzige Druckfarbe Grau, welche leicht in Schwarz gefärbt aber nur mit Extrakosten per Beschichtung anders gefärbt werden kann.