Como Chuck Hull inventou a impressão 3D

A impressão 3D teve origem em 1983 - muito antes do que as pessoas começaram a usar a World Wide Web em massa. Mas a Internet há muito se tornou uma parte cotidiana da vida, e as tecnologias aditivas ainda não podem ser consideradas difundidas.

Ao mesmo tempo, o inventor da impressão 3D, Chuck Hull, acredita que já passamos o período de hype e só agora estamos começando a entender o campo real da aplicação da tecnologia. Este post é sobre como Chuck (Charles) Hull inventou e patenteou a estereolitografia a laser em uma pequena sala de serviço público e como ele agora avalia sua invenção.

Spoiler: Como os robôs industriais , a indústria automobilística ajudou muito o desenvolvimento da impressão 3D.

Bancadas e prototipagem

Tudo começou nos anos 80. Então Chuck trabalhou como tecnólogo nos produtos Ultra Violet da Califórnia. A empresa produziu resina de cura UV para bancadas. Não havia dúvida de uma alta velocidade de trabalho - levou meses para desenvolver e testar até pequenos detalhes. As responsabilidades de Chuck como responsável pela organização do processo de produção incluíram prototipagem. O inventor procurava um método que lhe permitisse acelerar o processo.

Uma de suas idéias era aplicar várias centenas de camadas de plástico e dar-lhes uma certa forma usando radiação ultravioleta. Seria relativamente barato e rápido criar um protótipo. Com essa idéia, ele foi para a liderança da UVP. Chuck, é claro, não tinha permissão para fazer a invenção durante o horário de trabalho - mas eles alocavam instalações e equipamentos.

Após um ano de horas extras, o inventor criou o primeiro protótipo de uma impressora 3D de eletrólitos. Ele trabalhou com um fotopolímero - uma substância que pode mudar de um líquido para um estado sólido sob a influência dos raios ultravioleta. Hull aprendeu a escrever código para programar a impressora para prototipar uma forma geométrica específica. O primeiro objeto impresso em 3D foi um pequeno copo de plástico.


Primeira impressora 3D SLA-1

"Vista-se e venha para o laboratório agora mesmo"

A noite em que a descoberta foi feita, impressa para sempre na memória da esposa de Chuck - Antoinette Hull. Em uma entrevista para o The Telegraph, ela até chama a hora exata - 20:39 na quarta-feira, 9 de março de 1983.

"Naquela noite, eu estava em casa e tive que olhar o relógio quando o telefone tocou", disse ela. "Eu já estava de pijama e me preparando para dormir, mas Chuck ainda estava trabalhando."

"Vista-se e venha para o laboratório agora", disse Chuck por telefone. Ela entrou no carro e chegou ao laboratório - uma pequena sala que a Ultra Violet Products alocou para Hull para pesquisa.

Nele, Antoinette viu o primeiro objeto impresso em 3D no mundo. “Segurando esse detalhe estranho na mão, ele disse que o fez e o mundo nunca mais será o mesmo. Naquela noite, eu sabia que ele havia conseguido algo grandioso.


Chuck Hull com sua esposa

A empresa onde Chuck trabalhava não tinha fundos para financiar o desenvolvimento. Ele lembra: “Eu obtive uma patente para uma impressora 3D em 86. Por isso, chego ao chefe da empresa e digo: "Precisamos encontrar uma aplicação comercial para isso". Ao que ele responde: "Claro, mas não podemos pagar". Como não tinha escolha, decidi criar minha própria empresa. Este foi o começo dos sistemas 3D. ” Os primeiros clientes de sua empresa foram General Motors e Mercedes-Benz.

A empresa ainda está trabalhando. Chuck, que agora tem 79 anos também. "Meu trabalho é muito interessante para desistir", ele disse certa vez em entrevista à CNN. Em outro, ele relatou mais detalhes: “No final dos anos 90, eu realmente me aposentei. Um novo líder veio à minha casa e, cerca de três meses depois, ele me ligou e disse: “Chuck, tudo está ruim. Você pode voltar e ajudar a resolver alguns problemas técnicos? ” Desde então, estou lá novamente, continuando a fazer coisas interessantes. ”

A 3D Systems agora está focada em sistemas de moldagem por injeção programáveis ​​que permitirão a impressão de objetos sem antes projetar moldes. Além de trabalhar na 3D Systems, Chuck dá palestras e fala em conferências. Por exemplo, ele se tornou um dos principais oradores da ASME do ano passado - o congresso internacional de engenharia mecânica.

Chuck Hull continua sendo uma pessoa muito modesta. Em 2014, o Escritório Europeu de Patentes lhe concedeu o prêmio como o melhor inventor que trabalha fora da Europa. Para isso, ele respondeu apenas: “Tenho o prazer de receber reconhecimento dos meus méritos. Eu trabalhei duro e duro, e é o que farei a seguir. ”

Ele raramente se comunica com a mídia. Abaixo está uma de suas poucas entrevistas dadas pela Industry Week . É 2013, mas não está totalmente traduzido para o russo. Nele, Chuck Hall contou como ele próprio não acreditava no sucesso comercial de sua invenção há muito tempo e se poderia competir com a produção tradicional.

Você inventou a estereolitografia em 1983. Após 30 anos, o mercado de fabricação de aditivos começou a crescer rapidamente. Parece que as pessoas são algum tipo de fenômeno novo. O que você acha desse boom? É tarde demais para começar?

Quando começamos a imprimir em 3D, eu não conseguia imaginar por um longo tempo que se tornaria tão popular.

Pareceu-me que esse caminho levaria cerca de 25 anos, se não mais. Esta é a história de todas as invenções. Não aconteceu que você inventou algo como uma impressora 3D e uma multidão de clientes imediatamente começou a explodir à sua porta. Leva muito tempo para entender o que você inventou e como ele pode ser aprimorado.

Impressão 3D não é fácil. Você vê o dispositivo pronto. Você acha que usá-lo é muito fácil, mas não é. Nós da 3D Systems refinamos a primeira impressora por 10 anos. Durante esse período, conseguimos passar da ideia para a incorporação do dispositivo acabado no campo industrial.

Mas os últimos anos me surpreenderam. O fato de as pessoas terem reconhecido a impressão 3D como uma área comum, é claro, foi uma surpresa.

Quando você teve a ideia de criar impressão 3D? Como você criou o método da estereolitografia?

Comecei como engenheiro de design. O desenvolvimento das novas peças moldadas por injeção plástica em que estávamos envolvidos foi um processo muito trabalhoso e caro. No início, você desenvolveu a aparência da peça, fez desenhos, discutiu tudo com o fabricante da ferramenta, que fez o molde da peça plástica. Em seguida, este formulário foi enviado ao fundidor que fabricou a peça de reposição. Todo o processo levou 6-8 semanas.

A fabricação levou muito tempo, além da primeira peça resultante nunca ter sido perfeita. Ela teve que refazê-lo e iniciar o ciclo de produção novamente. Muitos meses se passaram antes de você receber uma peça que pode ser testada.

Naturalmente, tentamos fazer algo a respeito.

Decidi verificar se poderia encontrar uma maneira de obter essa primeira parte mais rapidamente, para que todos os ciclos repetidos passassem rapidamente e depois obtivessem rapidamente a versão final para produção.

Examinei várias idéias que não funcionaram e depois cheguei ao que acabou se tornando estereolitografia. Em 9 de março de 1983, produzi a primeira parte usando esse método.

Então você solicitou uma patente, obtida em 1986, e tornou-se co-fundadora da 3D Systems. Mas quem eram seus clientes? Alguma indústria viu potencial em um estágio tão inicial?

Quando começamos a empresa, imediatamente enviamos "olheiros" para entender se havia algum interesse da indústria. E ele estava. De fato, o interesse em prototipar era enorme, principalmente devido a preocupações com automóveis.

As empresas automobilísticas da época tentavam produzir carros de alta qualidade. As preocupações americanas na época eram bastante lentas. Eles não puderam lançar rapidamente novos modelos e a qualidade da produção estava perdendo na competição global.

Portanto, eles tinham um grande interesse em qualquer tecnologia que pudesse melhorar a situação. Começamos imediatamente a avançar nessa direção, a desenvolver tecnologia para a indústria automotiva. Logo depois, muitos fabricantes seguiram o mesmo caminho.

Também naqueles anos, desenvolvemos métodos de prototipagem para peças metálicas. Nossa tecnologia deveria oferecer uma alternativa à fundição por cera perdida tradicional, e este foi o primeiro grande ramo da prototipagem de peças plásticas.

Chamamos o método desenvolvido Quick Cast. Ele permitiu derramar rapidamente peças de metal de uma variedade de ligas, e ela ainda é usada. Principalmente nas indústrias aeroespacial e afins.

Agora que fabricantes e clientes perceberam o valor total da impressão 3D, o que acontecerá a seguir? Ela será capaz de competir com a produção tradicional?

Não sou futurista e não tenho uma bola de cristal de vidente - não sei o que acontecerá a seguir. Mas eu sei que quando pessoas inteligentes o suficiente trabalham em algo, algo sempre melhora.

As principais vantagens das tecnologias aditivas agora são o ajuste fino e a capacidade de trabalhar com projetos complexos. Se você precisar de muitas peças no processo de produção ou de peças com muitos parâmetros diferentes, a impressão 3D pode ser útil.

O uso médico é natural para impressão 3D, porque todos os corpos são diferentes. Quando você tenta fazer algo pelos dentes, por exemplo, isso será diferente para diferentes pacientes. O mesmo vale para joelhos e outras articulações.

Se você está olhando para o futuro da impressão 3D, provavelmente essas são peças com formas e padrões complexos, mesmo com um grande volume de produção. A velocidade e os benefícios econômicos da impressão 3D estão aumentando constantemente. Isso significa que ela está cada vez mais propensa a competir com a produção tradicional.

Olhando para esses 30 anos - como você chamaria sua maior conquista, sem levar em conta a própria tecnologia?

Nos anos 80-90, ficou claro que a produção sairia gradualmente do país. Isso não se aplicava apenas aos Estados Unidos - todos foram para países com mão-de-obra barata. Eu sempre pensei que isso era ruim. Na minha opinião, a manufatura deve ser uma habilidade essencial, especialmente para os Estados Unidos. Hoje, um retorno à produção no país está associado a maiores capacidades tecnológicas. Eu gosto que a impressão 3D e a produção digital contribuam para isso.



De 12 a 13 de outubro, realizaremos uma exposição de tecnologias aditivas e digitalização 3D em Moscou - 3D Print Expo. Ela será a sexta consecutiva.

Desta vez, mudamos o formato e nos concentramos na prática. Este ano não haverá conferência - haverá uma exposição e uma sala de palestras. Obviamente, haverá master classes, uma galeria de objetos impressos em 3D e desenho com canetas 3D.

Procure detalhes e o programa no site oficial .