Comment Chuck Hull a inventé l'impression 3D

L'impression 3D est née en 1983 - bien avant que les gens n'utilisent massivement le World Wide Web. Mais Internet est depuis longtemps devenu une partie de la vie quotidienne, et les technologies additives ne peuvent toujours pas être qualifiées de généralisées.

Dans le même temps, l'inventeur de l'impression 3D, Chuck Hull, estime que nous avons déjà dépassé la période de battage médiatique et que nous commençons à peine à comprendre le vrai domaine de l'application technologique. Cet article explique comment Chuck (Charles) Hull a inventé et breveté la stéréolithographie laser dans une petite buanderie et comment il évalue maintenant son invention.

Spoiler: Comme les robots industriels , l'industrie automobile a grandement contribué au développement de l'impression 3D.

Plans de travail et prototypage

Tout a commencé dans les années 80. Ensuite, Chuck a travaillé comme technologue dans les produits ultra violets de Californie. L'entreprise a produit de la résine durcissable aux UV pour les comptoirs. Il n'était pas question d'une vitesse de travail élevée - il a fallu des mois pour développer et tester même de petits détails. Les responsabilités de Chuck en tant qu'organisateur du processus de production incluaient le prototypage. L'inventeur recherchait une méthode qui lui permettrait d'accélérer le processus.

L'une de ses idées était d'appliquer plusieurs centaines de couches de plastique et de leur donner une certaine forme en utilisant le rayonnement ultraviolet. Il aurait été relativement bon marché et rapide de créer un prototype. Avec cette idée, il est allé à la direction de l'UVP. Chuck, bien sûr, n'était pas autorisé à faire l'invention pendant les heures de travail - mais ils ont alloué des locaux et du matériel.

Après un an d'heures supplémentaires, l'inventeur a créé le premier prototype d'imprimante 3D à électrolyte. Il a travaillé avec un photopolymère - une substance qui peut passer d'un liquide à un état solide sous l'influence des rayons ultraviolets. Hull a appris à écrire du code pour programmer l'imprimante afin de prototyper une forme géométrique spécifique. Le premier objet imprimé en 3D était une petite tasse en plastique.


Première imprimante 3D SLA-1

"Habille-toi et viens au laboratoire maintenant"

La nuit où la découverte a été faite, à jamais gravée dans la mémoire de la femme de Chuck - Antoinette Hull. Dans une interview pour The Telegraph, elle appelle même l'heure exacte - 20h39 le mercredi 9 mars 1983.

"Cette nuit-là, j'étais à la maison et j'ai dû regarder l'horloge lorsque le téléphone a sonné", a-t-elle déclaré. "J'étais déjà en pyjama et je me préparais pour le lit, mais Chuck travaillait toujours."

"Habille-toi et viens au laboratoire en ce moment", a déclaré Chuck au téléphone. Elle monta dans la voiture et arriva au laboratoire - une petite pièce que Ultra Violet Products alloua à Hull pour la recherche.

Antoinette y a vu le premier objet imprimé en 3D au monde. «En tenant cet étrange détail dans sa main, il a dit qu'il l'avait fait et que le monde ne serait plus jamais le même. Cette nuit-là, je savais qu'il avait accompli quelque chose de grand. »


Chuck Hull avec sa femme

L'entreprise où Chuck travaillait n'avait pas de fonds pour financer le développement. Il se souvient: «J'ai obtenu un brevet pour une imprimante 3D en 86. Et donc je viens à la tête de l'entreprise et je dis: "Nous devons trouver une application commerciale pour cela." A quoi il répond: "Bien sûr, mais nous ne pouvons pas nous le permettre." Je n'avais pas le choix, j'ai donc décidé de créer ma propre entreprise. Ce fut le début des systèmes 3D. » Les premiers clients de son entreprise ont été General Motors et Mercedes-Benz.

L'entreprise fonctionne toujours. Chuck, qui a maintenant 79 ans aussi. "Mon travail est trop intéressant pour être abandonné", a-t-il déclaré un jour dans une interview à CNN. Dans un autre, il a rapporté plus de détails: «À la fin des années 90, j'ai vraiment pris ma retraite. Un nouveau chef est venu chez moi et environ trois mois plus tard, il m'a appelé et m'a dit: «Chuck, tout va mal. Pouvez-vous revenir et aider à résoudre certains problèmes techniques? » Depuis lors, j'y suis retourné, continuant à faire des choses intéressantes. »

3D Systems se concentre désormais sur des systèmes de moulage par injection programmables qui permettront d'imprimer des objets sans avoir d'abord conçu des moules. En plus de travailler chez 3D Systems, Chuck donne des conférences et prend la parole lors de conférences. Par exemple, il est devenu l'un des principaux orateurs de l'ASME de l'année dernière - le congrès international de génie mécanique.

Chuck Hull reste une personne très modeste. En 2014, l'Office européen des brevets lui a décerné le prix du meilleur inventeur travaillant hors d'Europe. À cela, il a seulement répondu: «Je suis heureux de recevoir la reconnaissance de mes mérites. J'ai travaillé dur et dur, c'est ce que je vais faire ensuite. »

Il communique rarement avec les médias. Vous trouverez ci-dessous l'une de ses quelques interviews données par Industry Week . Il s'agit de 2013, mais pas entièrement traduit en russe. Dans ce document, Chuck Hall a expliqué comment lui-même n'avait pas cru au succès commercial de son invention depuis longtemps et si elle pourrait jamais rivaliser avec la production traditionnelle.

Vous avez inventé la stéréolithographie en 1983. Après 30 ans, le marché de la fabrication additive a commencé à croître rapidement. Il semble aux gens qu'il s'agit d'une sorte de nouveau phénomène. Que pensez-vous de ce boom? Est-il trop tard pour commencer?

Quand nous avons commencé l'impression 3D, je ne pouvais pas imaginer longtemps qu'elle deviendrait si populaire.

Il me semblait que ce chemin prendrait environ 25 ans, sinon plus. C'est l'histoire de toutes les inventions. Il n’arrive pas que vous ayez inventé quelque chose comme une imprimante 3D, et une foule de clients a immédiatement commencé à éclater à votre porte. Il faut beaucoup de temps pour comprendre ce que vous avez inventé et comment il peut être amélioré.

L'impression 3D n'est pas facile. Vous voyez l'appareil terminé. Vous pensez que son utilisation est très facile, mais ce n'est pas le cas. Chez 3D Systems, nous avons affiné la première imprimante depuis 10 ans. Pendant ce temps, nous avons réussi à passer de l'idée à la réalisation du dispositif fini dans le domaine industriel.

Mais les dernières années m'ont surpris. Le fait que les gens aient reconnu l'impression 3D comme un espace commun a bien sûr été une surprise.

Quand avez-vous eu l'idée de créer l'impression 3D? Comment avez-vous trouvé la méthode de stéréolithographie?

J'ai commencé comme ingénieur de conception. Le développement des nouvelles pièces moulées par injection plastique auxquelles nous avons participé a été un processus très laborieux et coûteux. Dans un premier temps, vous avez développé l'apparence de la pièce, réalisé des dessins, discuté de tout avec l'outilleur, qui a réalisé le moule de la pièce plastique. Ce formulaire a ensuite été envoyé au fondeur qui a fabriqué la pièce de rechange. L'ensemble du processus a pris 6-8 semaines.

La fabrication a pris beaucoup de temps, d'ailleurs la première pièce résultante n'a jamais été parfaite. Elle a dû la refaire et recommencer le cycle de production. Plusieurs mois se sont écoulés avant de recevoir une pièce qui peut être testée.

Naturellement, nous avons essayé de faire quelque chose.

J'ai décidé de vérifier si je pouvais trouver un moyen d'obtenir cette première partie plus rapidement, afin que tous les cycles répétés se déroulent rapidement, puis obtiennent rapidement la version finale pour la production.

J'ai passé en revue un tas d'idées qui n'ont pas fonctionné, puis je suis arrivé à ce qui est finalement devenu la stéréolithographie. Le 9 mars 1983, j'ai réalisé la première partie en utilisant cette méthode.

Vous avez ensuite déposé un brevet, obtenu en 1986, et êtes devenu le co-fondateur de 3D Systems. Mais qui étaient tes clients? Une industrie a-t-elle vu un potentiel à un stade aussi précoce?

Lorsque nous venons de démarrer l'entreprise, nous avons immédiatement envoyé des «scouts» pour comprendre s'il y avait un quelconque intérêt de l'industrie. Et il l'était. En fait, l'intérêt pour le prototypage était énorme, principalement en raison de problèmes automobiles.

Les constructeurs automobiles tentaient alors de produire des voitures de haute qualité. Les préoccupations américaines à cette époque étaient plutôt lentes. Ils ne pouvaient pas sortir rapidement de nouveaux modèles, et la qualité de la production perdait dans la concurrence mondiale.

Par conséquent, ils s'intéressaient énormément à toute technologie susceptible d'améliorer la situation. Nous avons immédiatement commencé à aller dans cette direction, à développer des technologies pour l'industrie automobile. Peu de temps après, de nombreux fabricants ont fait de même.

Toujours au cours de ces années, nous avons développé des méthodes de prototypage pour les pièces métalliques. Notre technologie était censée offrir une alternative à la coulée de cire perdue traditionnelle, et ce fut la première émanation majeure du prototypage de pièces en plastique.

Nous avons appelé la méthode développée Quick Cast. Il a permis de couler rapidement des pièces métalliques à partir d'une variété d'alliages, et il est toujours utilisé. Principalement dans l'aérospatiale et les industries connexes.

Maintenant que les fabricants et les clients ont réalisé toute la valeur de l'impression 3D, que se passera-t-il ensuite? Sera-t-elle un jour en mesure de concurrencer la production traditionnelle?

Je ne suis pas futuriste et je n'ai pas la boule de cristal d'une diseuse de bonne aventure - je ne sais pas ce qui va se passer ensuite. Mais je sais que lorsque suffisamment de personnes intelligentes travaillent sur quelque chose, cette chose s'améliore toujours.

Les principaux avantages des technologies additives sont désormais le réglage fin et la possibilité de travailler avec des conceptions complexes. Si vous avez besoin de beaucoup de pièces dans votre processus de production ou si vous avez besoin de pièces avec de nombreux paramètres différents, l'impression 3D peut être utile.

L'utilisation médicale est naturelle pour l'impression 3D, car tous les corps sont différents. Lorsque vous essayez de faire quelque chose pour les dents, par exemple, cette chose sera différente pour différents patients. Il en va de même pour les genoux et autres articulations.

Si vous envisagez l'avenir de l'impression 3D, il s'agit probablement de pièces aux formes et motifs complexes, même avec un volume de production important. La vitesse et les avantages économiques de l'impression 3D ne cessent d'augmenter. Cela signifie qu'elle devient de plus en plus susceptible de concurrencer la production traditionnelle.

En regardant ces 30 ans - comment qualifieriez-vous votre plus grande réussite, sans tenir compte de la technologie elle-même?

Dans les années 80-90, il était clair que la production quitterait progressivement le pays. Cela ne s'appliquait pas qu'aux États-Unis - tout le monde est allé dans des pays où la main-d'œuvre était bon marché. J'ai toujours pensé que c'était mauvais. À mon avis, la fabrication devrait être une capacité clé, surtout aux États-Unis. Aujourd'hui, un retour à la production dans le pays est associé à des capacités technologiques plus élevées. J'aime que l'impression 3D et la production numérique y contribuent.



Du 12 au 13 octobre, nous organiserons une exposition sur les technologies additives et la numérisation 3D à Moscou - 3D Print Expo. Elle sera la sixième d'affilée.

Cette fois, nous avons changé le format et nous sommes concentrés sur la pratique. Cette année, il n'y aura pas de conférence - il y aura une exposition et une salle de conférence. Bien sûr, il restera des master classes, une galerie d'objets imprimés en 3D et le dessin avec des stylos 3D.

Recherchez les détails et le programme sur le site officiel .