In de ogen van veel mensen is 3D-printen een printer die drie-dimensionale objecten kan printen. Net als de animatie "Ma Liang" die we zagen toen we jong waren, wat we ook maar willen in onze geest, een penseel kan werkelijkheid worden. Het is alleen dat Ma Liang's penseel slechts een utopische wens is. De komst van 3D-printers kan de wens van "Ma Liang's magische pen" vervullen.
We waren aangenaam verrast door het nieuws dat NASA 3D-printtechnologie gebruikte om de hele beeldtelescoop te vervaardigen, Local Motors de eerste 3D-geprinte auto produceerde en deze met succes op de weg zette, en Pi-Top de eerste ter wereld werd 3D geprint notitieboekje. Computers, General Electric heeft 3D-printtechnologie gebruikt om de efficiëntie van zijn straalmotoren te verbeteren, en 3D-printers van American 3D Systems kunnen snoepjes en muziekinstrumenten printen... Lijkt het almachtig?
In feite is de internationale professionele naam voor 3D-printen 'additive manufacturing'. 3D-printen is stuk voor stuk printen en vervolgens over elkaar heen leggen om een drie-dimensionaal object te worden. Simpel gezegd, de punten worden opgestapeld in vlakken, en dan worden de vlakken opgestapeld in entiteiten.
Dus, waar komt deze "self-contained light" 3D-printer vandaan? Waar wil je heen?
Het concept van 3D-printen verscheen al aan het einde van de 19e eeuw. In 1892 stelde de Amerikaanse geleerde Blanther voor het eerst het idee voor om trapsgewijs gieten te gebruiken om topografische kaarten in het openbaar te maken. Dit idee om dunne lagen op elkaar te stapelen om drie-dimensionale objecten te maken, is ook het kernidee van 3D-printen.
Het was echter pas in 1984, 92 jaar later, dat Michael Feygin de technologie voor het vervaardigen van gelaagde objecten (Laminated Object Manufacturing, kortweg LOM) voorstelde. LOM gebruikte dunne plaatmaterialen, lasers en smeltlijmen om objecten te maken. Feygin richtte Helisys op in 1985, in een poging om LOM te commercialiseren en te industrialiseren. Het duurde vijf jaar om het eerste commerciële model LOM-1015 rond 1990 te ontwikkelen.
Maar slechts twee jaar later, in 1986, pionierde de Amerikaan Charles W. Hull op een unieke manier en de uitvinder van de stereolithografietechnologie (Stereo Lithography, SLA) kreeg een patent. Hull heeft ook het nu-gebruikelijke STL-bestandsformaat ontwikkeld. In hetzelfde jaar richtte Charles W. Hull 3D Systems op en in 1988 lanceerde hij de eerste commerciële printer SLA-250 voor het publiek, waarmee hij in twee jaar Helisys overtrof.
Ook in 1988 werd een nieuwe 3D-printtechnologie ontwikkeld. Scott Crump vond een goedkopere 3D-printtechnologie uit: Fused Deposition Modeling (FDM)-technologie, en richtte Stratasys op in 1989. Stratasys lanceerde de eerste op FDM-gebaseerde technologie na 3 jaar van oprichting (1992). De industriële 3D-printer markeert het commerciële stadium van FDM-technologie. Twee reuzen op het gebied van 3D-printen zijn begonnen op te duiken.
In 1989 vond CR Dechard van de Universiteit van Texas in Austin de SLS-technologie (selectieve lasersintering) uit. SLS-technologie is om het poeder voor te verwarmen tot een temperatuur die iets lager is dan het smeltpunt, en vervolgens het poeder af te vlakken, een laserstraal onder computerbesturing te gebruiken om selectief laag voor laag te sinteren volgens de informatie van de gelaagde dwarsdoorsnede, en dan te verwijderen na al het sinteren. Overtollig poeder en uiteindelijk gesinterde onderdelen.
In 1992 lanceerde DTM de commerciële productieapparatuur Sinter Sation van het SLS-proces.
In 1993 verkreeg het Massachusetts Institute of Technology (MIT) Emanual Sachs het 3DP (driedimensionaal printen, drie-dimensionaal printen) technologieoctrooi, dat gebruikmaakt van poedervormige materialen zoals keramisch poeder en metaalpoeder. Het verschil met SLS is dat het materiaalpoeder niet gesinterd is. Verbonden, maar door het mondstuk met lijm (zoals silicagel) om het poeder in vorm te binden. Het werd in 1995 in licentie gegeven aan Z Corporation (in 2012 overgenomen door 3D Systems).
In 1995 bracht het Duitse EOS-bedrijf de directe metaallaser-sintertechnologie DMLS (direct metal-laser-sintering) uit die rechtstreeks metaalprinten kan gebruiken en de printer EOSINT M 250, wat een doorbraak is in 3D-printmaterialen.
In 1996 lanceerden 3D Systems, Stratasys en Z Corporation (hierna ZCorp genoemd) elk een nieuwe generatie rapid prototyping-apparatuur. Sindsdien wordt rapid prototyping in de volksmond '3D-printen' genoemd.
In 1998 ontwikkelde Optomec met succes de LENS-laser-sintertechnologie.
In 2000 heeft Objet zijn SLA-technologie geüpdatet, met behulp van geïntegreerde ultraviolette lichtdetectie en droplet jet-technologie om de nauwkeurigheid van de productie aanzienlijk te verbeteren.
In 2001 ontwikkelde Solido de eerste generatie desktop 3D-printers.
In 2005 lanceerde Z Corp 's werelds eerste hoge-precieze 3D-kleurenprinter Spectrum Z510, waardoor 3D-printen sindsdien briljant en kleurrijk is.
In 2008 startte Adrian Bowyer, een hoofddocent aan de Universiteit van Barn in het Verenigd Koninkrijk, het open source 3D-printerproject in 2005-de eerste open source desktop 3D-printer RepRap werd uitgebracht, met als doel een zelfreplicerende 3D-printer. Het doel van het project is om de industriële productie te democratiseren, zodat iedereen over de hele wereld RepRap-assemblages tegen lage kosten kan afdrukken en de printer vervolgens kan gebruiken om de dagelijkse benodigdheden te maken.
In 2009 leidde Bre Pettis het team bij de oprichting van het beroemde desktop 3D-printerbedrijf ─ MakerBot, MakerBot-printer is ontstaan uit het open source-project RepRap. MakerBot verkoopt doe-het-zelfkits en kopers kunnen de 3D-printer zelf in elkaar zetten.
In december 2010 onthulde Organovo, een onderzoeksbureau voor regeneratieve geneeskunde dat zich richt op bioprinttechnologie, de eerste gegevensbron voor het printen van complete bloedvaten met behulp van bioprinttechnologie.
In 2011 werden 's werelds eerste 3D-geprinte vliegtuig, 's werelds eerste 3D-geprinte auto Urbee, 's werelds eerste 3D-chocoladeprinter, 14K goud en standaard sterling zilver 3D-printers ontwikkeld en geproduceerd.
In september 2012 kondigden Stratasys en het Israëlische Objet, de twee toonaangevende 3D-printbedrijven, hun fusie aan. De gecombineerde bedrijfsnaam blijft Stratasys, waarmee Stratasys' leiderschap in de snelgroeiende 3D-print- en digitale productie-industrie verder wordt versterkt. In hetzelfde jaar werd ZCorporation overgenomen door 3D Systems, en het gecombineerde bedrijf werd het eerste bedrijf dat in staat was een uitgebreid platform te bieden met een verscheidenheid aan 3D-printtechnologieën, 3D-inhoud en 3D-ontwerpdiensten.
In maart 2015 bracht Carbon3D uit de Verenigde Staten een nieuwe licht-uithardingstechnologie-Continuous Liquid Interface Production (CLIP) uit: het gebruikt zuurstof en licht om modellen continu uit harsmaterialen te werpen. Deze technologie is 25-100 keer sneller dan alle huidige 3D-printtechnologieën.
Aan de andere kant bevindt 3D-printen zich in China nog in de technologische ontwikkelingsfase. Tegelijkertijd is 3D-printen door technologische beperkingen nog steeds minder betrokken bij nieuwe businessmodellen. De gehele 3D-printmarkt kan worden onderverdeeld in upstream 3D-printgrondstoffen, midstream 3D-printerproductie, downstream 3D-printservices en perifere technische training.
Volgens de verschillende gebruikte grondstoffen, kan 3D-technologie worden onderverdeeld in 3D-printen van metaal, 3D-printen van polymeren, keramisch 3D-printen, biologisch 3D-printen, enz. Onder hen is 3D-printtechnologie van metaal meestal van industriële kwaliteit en zijn de barrières veel hoger dan polymeer 3D-printen; terwijl keramische en biologische 3D-printtechnologieën zich nog grotendeels in de staat van onderzoek en ontwikkeling bevinden.
Al met al werd de eerste generatie 3D-printers midden en eind jaren tachtig geboren, voornamelijk om modellen af te drukken, mallen te ontwikkelen en rapid prototyping. De tweede-generatie 3D-printers hebben zich de afgelopen jaren ontwikkeld tot functionele producten met hoge-precisie en worden veel gebruikt in de ruimtevaart. De derde generatie 3D-printers kan in de komende 10 jaar geboren worden. Tegen de achtergrond van intelligente productie wordt 3D-printtechnologie gecombineerd met andere geavanceerde technologieën zoals big data, internet der dingen, cloud computing, robotica, slimme materialen, enz., om een aantal intelligente productie te worden. Een bepaald deel van het platform.