Wie Chuck Hull den 3D-Druck erfand

Der 3D-Druck entstand 1983 - viel früher, als die Menschen das World Wide Web massiv nutzten. Das Internet ist jedoch längst zu einem alltäglichen Bestandteil des Lebens geworden, und additive Technologien können immer noch nicht als weit verbreitet bezeichnet werden.

Gleichzeitig glaubt der Erfinder des 3D-Drucks, Chuck Hull, dass wir die Hype-Phase bereits hinter uns haben und erst jetzt beginnen, das wahre Gebiet der Technologieanwendung zu verstehen. In diesem Beitrag geht es darum, wie Chuck (Charles) Hull die Laserstereolithographie in einem kleinen Hauswirtschaftsraum erfunden und patentiert hat und wie er nun seine Erfindung bewertet.

Spoiler: Wie Industrieroboter hat die Autoindustrie die Entwicklung des 3D-Drucks stark unterstützt.

Arbeitsplatten und Prototyping

Alles begann in den 80ern. Dann arbeitete Chuck als Technologe bei den kalifornischen Ultra Violet Products. Das Unternehmen produzierte UV-härtendes Harz für Arbeitsplatten. Von einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit war keine Rede - es dauerte Monate, um auch kleine Details zu entwickeln und zu testen. Zu Chucks Aufgaben als Verantwortlicher für die Organisation des Produktionsprozesses gehörte das Prototyping. Der Erfinder suchte nach einer Methode, mit der er den Prozess beschleunigen konnte.

Eine seiner Ideen war es, mehrere hundert Schichten Kunststoff aufzutragen und ihnen mit ultravioletter Strahlung eine bestimmte Form zu geben. Es hätte sich als relativ billig und schnell herausgestellt, einen Prototyp zu erstellen. Mit dieser Idee ging er zur UVP-Führung. Chuck durfte die Erfindung natürlich nicht während der Arbeitszeit machen - aber sie teilten Räumlichkeiten und Ausrüstung zu.

Nach einem Jahr Überstunden schuf der Erfinder den ersten Prototyp eines Elektrolyt-3D-Druckers. Er arbeitete mit einem Photopolymer - einer Substanz, die sich unter dem Einfluss ultravioletter Strahlen von einem flüssigen in einen festen Zustand verwandeln kann. Hull lernte, Code zu schreiben, um den Drucker so zu programmieren, dass er eine bestimmte geometrische Form prototypisiert. Das erste 3D-gedruckte Objekt war ein kleiner Plastikbecher.


Erster 3D SLA-1 Drucker

"Zieh dich an und komm sofort ins Labor."

Die Nacht, in der die Entdeckung gemacht wurde, für immer in der Erinnerung an Chucks Frau - Antoinette Hull - eingeprägt. In einem Interview für The Telegraph ruft sie sogar die genaue Zeit an - 20:39 am Mittwoch, dem 9. März 1983.

"In dieser Nacht war ich zu Hause und musste auf die Uhr schauen, als das Telefon klingelte", sagte sie. "Ich war schon im Schlafanzug und machte mich fürs Bett fertig, aber Chuck arbeitete immer noch."

„Zieh dich an und komm sofort ins Labor“, sagte Chuck am Telefon. Sie stieg ins Auto und erreichte das Labor - einen kleinen Raum, den Ultra Violet Products Hull für Forschungszwecke zugeteilt hatte.

Darin sah Antoinette das erste 3D-gedruckte Objekt der Welt. „Er hielt dieses seltsame Detail in der Hand und sagte, dass er es getan habe und die Welt niemals dieselbe sein werde. In dieser Nacht wusste ich, dass er etwas Großartiges erreicht hatte. “


Chuck Hull mit seiner Frau

Die Firma, in der Chuck arbeitete, hatte keine Mittel, um die Entwicklung zu finanzieren. Er erinnert sich: „Ich habe 1986 ein Patent für einen 3D-Drucker erhalten. Und so komme ich zum Leiter des Unternehmens und sage: "Wir müssen eine kommerzielle Anwendung dafür finden." Darauf antwortet er: "Natürlich, aber wir können es uns nicht leisten." Ich hatte keine Wahl und beschloss, eine eigene Firma zu gründen. Dies war der Beginn von 3D Systems. “ Die ersten Kunden seiner Firma waren General Motors und Mercedes-Benz.

Das Unternehmen arbeitet noch. Chuck, der jetzt auch 79 Jahre alt ist. "Meine Arbeit ist zu interessant, um aufzugeben", sagte er einmal in einem Interview mit CNN. In einem anderen berichtete er über weitere Details: „In den späten 90ern bin ich wirklich in den Ruhestand gegangen. Ein neuer Anführer kam zu mir und ungefähr drei Monate später rief er mich an und sagte: „Chuck, alles ist schlecht. Können Sie zurückkommen und bei der Lösung einiger technischer Probleme helfen? “ Seitdem bin ich wieder dort und mache weiterhin interessante Dinge. “

3D Systems konzentriert sich jetzt auf programmierbare Spritzgusssysteme, mit denen Objekte gedruckt werden können, ohne zuvor Formen zu entwerfen. Neben seiner Arbeit bei 3D Systems hält Chuck Vorträge und spricht auf Konferenzen. Zum Beispiel wurde er einer der Hauptredner auf der ASME im vergangenen Jahr - dem internationalen Kongress für Maschinenbau.

Chuck Hull bleibt eine sehr bescheidene Person. 2014 verlieh ihm das Europäische Patentamt den Preis als bester Erfinder außerhalb Europas. Darauf antwortete er nur: „Ich freue mich über die Anerkennung meiner Verdienste. Ich habe hart und hart gearbeitet, und das werde ich als nächstes tun. “

Er kommuniziert selten mit den Medien. Im Folgenden finden Sie eines seiner wenigen Interviews der Industry Week . Es ist 2013, aber nicht vollständig ins Russische übersetzt. Darin erzählte Chuck Hall, dass er selbst lange nicht an den kommerziellen Erfolg seiner Erfindung geglaubt hatte und ob sie jemals mit der traditionellen Produktion konkurrieren könnte.

Sie haben 1983 die Stereolithographie erfunden. Nach 30 Jahren begann der Markt für additive Fertigung schnell zu wachsen. Es scheint den Menschen, dass dies eine Art neues Phänomen ist. Was denkst du über diesen Boom? Ist es zu spät um anzufangen?

Als wir mit dem 3D-Druck anfingen, konnte ich mir lange nicht vorstellen, dass er so beliebt werden würde.

Es schien mir, dass dieser Weg ungefähr 25 Jahre dauern würde, wenn nicht mehr. Dies ist die Geschichte aller Erfindungen. Es kommt nicht vor, dass Sie so etwas wie einen 3D-Drucker erfunden haben und sofort eine Menge Kunden an Ihrer Tür platzten. Es braucht viel Zeit, um zu verstehen, was Sie erfunden haben und wie es verbessert werden kann.

3D-Druck ist nicht einfach. Sie sehen das fertige Gerät. Sie denken, dass die Verwendung sehr einfach ist, aber nicht. Wir bei 3D Systems haben den ersten Drucker seit 10 Jahren weiterentwickelt. In dieser Zeit gelang es uns, von der Idee zur Verkörperung des fertigen Geräts im industriellen Bereich überzugehen.

Aber die letzten Jahre haben mich überrascht. Die Tatsache, dass die Menschen den 3D-Druck als gemeinsamen Bereich erkannt haben, war natürlich eine Überraschung.

Wann kamen Sie auf die Idee, 3D-Druck zu erstellen? Wie sind Sie auf die Methode der Stereolithographie gekommen?

Ich habe als Konstrukteur angefangen. Die Entwicklung der neuen Kunststoffspritzgussteile, an denen wir beteiligt waren, war ein sehr mühsamer und teurer Prozess. Zuerst haben Sie das Erscheinungsbild des Teils entwickelt, Zeichnungen angefertigt, alles mit dem Werkzeughersteller besprochen, der die Form für das Kunststoffteil hergestellt hat. Dann wurde dieses Formular an den Gießer geschickt, der das Ersatzteil herstellte. Der gesamte Vorgang dauerte 6-8 Wochen.

Die Herstellung nahm viel Zeit in Anspruch, außerdem war das erste resultierende Teil nie perfekt. Sie musste es wiederholen und den Produktionszyklus erneut starten. Es vergingen viele Monate, bis Sie ein Teil erhalten haben, das getestet werden kann.

Natürlich haben wir versucht, etwas dagegen zu unternehmen.

Ich beschloss zu prüfen, ob ich einen Weg finden könnte, um diesen ersten Teil schneller zu bekommen, damit alle wiederholten Zyklen schnell ablaufen und dann schnell die endgültige Version für die Produktion erhalten.

Ich ging eine Reihe von Ideen durch, die nicht funktionierten, und kam dann zu dem, was schließlich zur Stereolithographie wurde. Am 9. März 1983 produzierte ich den ersten Teil mit dieser Methode.

Dann haben Sie ein 1986 angemeldetes Patent angemeldet und sind Mitbegründer von 3D Systems geworden. Aber wer waren Ihre Kunden? Hat eine Branche so früh Potenzial gesehen?

Als wir gerade das Unternehmen gründeten, schickten wir sofort „Scouts“, um zu verstehen, ob Interesse seitens der Industrie besteht. Und er war es. Tatsächlich war das Interesse am Prototyping groß, hauptsächlich aufgrund von Autokonzernen.

Die damaligen Autounternehmen versuchten, hochwertige Autos herzustellen. Die amerikanischen Bedenken waren zu dieser Zeit eher langsam. Sie konnten nicht schnell neue Modelle herausbringen, und die Qualität der Produktion verlor im globalen Wettbewerb.

Daher hatten sie ein großes Interesse an jeder Technologie, die die Situation verbessern könnte. Wir haben sofort begonnen, uns in diese Richtung zu bewegen, um Technologien für die Automobilindustrie zu entwickeln. Bald darauf gingen viele Hersteller den gleichen Weg.

Auch in diesen Jahren haben wir Prototyping-Methoden für Metallteile entwickelt. Unsere Technologie sollte eine Alternative zum traditionellen Wachsausschmelzguss bieten, und dies war der erste große Ableger beim Prototyping von Kunststoffteilen.

Wir haben die entwickelte Methode Quick Cast genannt. Er erlaubte es, schnell Metallteile aus einer Vielzahl von Legierungen zu gießen, und es wird immer noch verwendet. Hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt und verwandten Branchen.

Was wird als nächstes passieren, nachdem Hersteller und Kunden den vollen Wert des 3D-Drucks erkannt haben? Wird sie jemals mit der traditionellen Produktion konkurrieren können?

Ich bin kein Futurist und ich habe keine Kristallkugel eines Wahrsagers - ich weiß nicht, was als nächstes passieren wird. Aber ich weiß, dass etwas immer besser wird, wenn genug kluge Leute an etwas arbeiten.

Die Hauptvorteile additiver Technologien sind jetzt die Feinabstimmung und die Fähigkeit, mit komplexen Designs zu arbeiten. Wenn Sie viele Teile in Ihrem Produktionsprozess benötigen oder Teile mit vielen verschiedenen Parametern benötigen, kann der 3D-Druck nützlich sein.

Die medizinische Verwendung ist für den 3D-Druck selbstverständlich, da alle Körper unterschiedlich sind. Wenn Sie beispielsweise versuchen, etwas für die Zähne zu tun, ist dies für verschiedene Patienten unterschiedlich. Gleiches gilt für Knie und andere Gelenke.

Wenn Sie in die Zukunft des 3D-Drucks schauen, dann sind dies wahrscheinlich Teile mit komplexen Formen und Mustern, selbst bei einem großen Produktionsvolumen. Die Geschwindigkeit und die wirtschaftlichen Vorteile des 3D-Drucks nehmen ständig zu. Dies bedeutet, dass sie immer mehr mit der traditionellen Produktion konkurriert.

Rückblick auf diese 30 Jahre - was würden Sie als Ihre größte Errungenschaft bezeichnen, wenn Sie die Technologie selbst nicht berücksichtigen?

In den 80-90er Jahren war klar, dass die Produktion das Land allmählich verlassen würde. Dies galt nicht nur für die Vereinigten Staaten - alle gingen in Länder mit billigen Arbeitskräften. Ich fand das immer schlecht. Meiner Meinung nach sollte die Herstellung eine Schlüsselkompetenz sein, insbesondere für die Vereinigten Staaten. Heute ist eine Rückkehr zur Produktion im Land mit höheren technologischen Fähigkeiten verbunden. Mir gefällt, dass 3D-Druck und digitale Produktion dazu beitragen.



Vom 12. bis 13. Oktober veranstalten wir in Moskau eine Ausstellung über additive Technologien und 3D-Scannen - 3D Print Expo. Sie wird die sechste in Folge sein.

Diesmal haben wir das Format geändert und uns auf die Praxis konzentriert. In diesem Jahr wird es keine Konferenz geben - es wird eine Ausstellung und einen Hörsaal geben. Natürlich bleiben Meisterklassen, eine Galerie mit 3D-gedruckten Objekten und Zeichnungen mit 3D-Stiften.

Details und das Programm finden Sie auf der offiziellen Website .