Geschichte des 3D-Drucks

Innerhalb der letzten Jahrzehnte zählt der 3D-Druck bis heute zu den innovativsten Methoden im Bereich der Fertigung. Das Geniale an diesem Verfahren: Immer wieder entstehen neue Gebiete, in denen der 3D-Drucker zum Einsatz kommt.

Innovativ und zugleich mit einer langen Historie versehen – was die wenigsten Nutzer allerdings wissen. Gerade jüngere Anwender sind der Ansicht, dass es sich beim 3D-Druck um ein neues Verfahren handelt.

Dem ist allerdings nicht so, wie wir in unserem folgenden Beitrag: „Die Geschichte des 3D-Drucks – von den Anfängen bis heute“ näher zusammenfassen möchten.

Das Wichtigste zur Technologie in aller Kürze

Ehe wir mit der Geschichte beginnen, die übrigens im 19. Jahrhundert begann, möchten wir einen kurzen Blick auf die Technologie des 3D-Drucks werfen. Beim 3D-Druck handelt es sich um ein Verfahren, dass sich dem Schichtaufbau bedient.

Der Aufbau erfolgt somit schichtweise, wobei jede einzelne Phase zunächst miteinander verklebt wird. Dies ist der Grundgedanke, den die Technologie verfolgt. Darauf basierend entsteht ein Objekt, welches den vorab definierten Strukturen entspricht.
Mit den 3D-Druckern der heutigen Zeit haben Nutzer die Möglichkeit, selbst komplexe Designobjekte spielend einfach zu verwirklichen – wobei User kreativ denken und ihre Designfantasien unbeschränkt realisieren können.

In der heutigen Zeit erfreut sich der 3D-Druck als Fertigungsverfahren gerade in der Medizintechnik einer großen Beliebtheit. Aber nicht nur dort, denn auch in anderen industriellen Zweigen fungiert der 3D-Druck als additive Fertigung und erfreut sich eines großen Zuspruchs.

Die Anfänge des heutigen 3D-Drucks

Die Geburtsstunde erfolgte in den 80er-Jahren des 20. Jahrhunderts und sind auf den japanischen Wissenschaftsexperten Hideo Kodama zurückzuführen. Dieser entwickelte im Jahr 1980 das Verfahren Rapid-Prototyping. Damit ist er die erste Person, der sich den wesentlichen Zügen des heutigen 3D-Drucks beschäftigte und einen Ansatz für die schichtweise Herstellung fand.

Dieser grundlegende Ansatz diente für die weitere Entwicklung als enorme Stütze und gilt als Vorläufer für die SLA-Methode (Stereolithographie). Hierbei bediente er sich eines lichtempfindlichen Harzes, welches auf Basis von UV-Licht polymerisiert wurde.
Unglücklicherweise versäumte Kodama es, die Anfrage für das Patent fristgerecht einzureichen. Nur vier Jahre danach war es Charles Hull, der seinen Fokus auf das additive Verfahren richtete. Noch im selben Jahr meldete er sein Patent an, welches das Amt für Patentrecht zwei Jahre später genehmigte.

Hull war es übrigens auch, der in diesem Jahr sein Unternehmen 3D Systems gründete und das Modell SLA-1 veröffentlichte.

Ein weiteres Verfahren wurde gerade mal zwei Jahre später veröffentlicht und mit einem Patent versehen – dies gelang dem Wissenschaftler Carl Deckard, der an der Universität Texas lehrte und ein Patent für das SLS-Verfahren (Selektive Lasersintern) anmeldete. Diese Art des 3D-Drucks bediente sich eines Lasers, der die verwendeten Pulverkörner zum Schmelzen brachte.

Hinzu kam im Jahr 1989 ein weiteres Patent, welches vom Stratasys-Mitbegründer Scott Crump angemeldet wurde. Das dahinterstehende Verfahren fiel ebenfalls unter den Bereich des additiven Verfahrens und trug die Bezeichnung FDM (Fused Deposition Modelling).

Folglich lässt sich mit Fug und Recht behaupten, dass die drei wichtigsten Verfahren des heutigen 3D-Drucks in nicht mal zehn Jahren entstanden.

Die Fortsetzung in den 90er-Jahren

In den 90er-Jahren wurde die Entwicklung konstant fortgeführt. So brachte das in Europa ansässige Unternehmen EOS GmbH mit dem EOSINT P350 die erste SLA-Lösung auf den Markt.

Dies war das erste System, welches den Seriendruck und das industrielle Prototyping ermöglichte. In der heutigen Zeit hat sich dieses System bewährt und gilt als Grundlage für das inzwischen weltweit bekannte SLS-Verfahren.
Im Jahr 1992 erhielt Stratasys das Patent für das FDM-Verfahren. Damit erhielt das Unternehmen die Bestätigung und entwickelte in der Folge eine vielfältige Produktpalette an 3D-Druckern für Unternehmen und private Personen.

In den folgenden Jahren traten weitere Methoden und Unternehmen auf den Markt. So zum Beispiel Z Corp, welches inzwischen von 3D Systems erworben wurde. Das Unternehmen hat unter anderem das Verfahren Binder-Jetting entwickelt.
Dazu ist der Drucker Z402 auf das Unternehmen zurückzuführen – ein Modell, welches auf den grundlegenden Strukturen des Tintenstrahl-Druckverfahrens basierte.
Die Firma Arcam, einer der wichtigsten Fabrikanten der heutigen Zeit, trat ebenfalls in Erscheinung und brachte die Verfahren, MCP und SLM hervor. Neue Unternehmen kamen also zur Genüge auf, das war aber längst nicht alles.

In den 90er-Jahren gab es mehr und mehr Spezialisten, die sich mit CAD-Programmen beschäftigten. Sanders Prototype zählte beispielsweise zu den Ersten, die spezifische Software-Lösungen entwickelten und diese für die additive Fertigung herausbrachten.
In demselben Jahrzehnt entdeckten die Forscher der Medizinbranche den 3D-Druck für sich – womit der Weg für vielfältige Anwendungsbereiche im 3D-Druck geebnet war. Der medizinische Fortschritt war dabei ein besonders wichtiger, denn dadurch war der 3D-Druck von künstlichen Organen möglich.

Die Fortsetzung in den 2000er-Jahren

In den 2000er-Jahren erfuhr der 3D-Druck eine deutlich größere mediale Bekanntheit. Speziell das Jahr 2000 war ein wichtiger Schritt, denn dort gelang den medizinischen Forschern die Entwicklung der ersten funktionalen 3D-Druck-Niere.

Es dauerte noch etwa 13 Jahre, bis ein solches Transplantat in einen Patienten gelang, dennoch herrschte damals grenzenlose Freude. Die Folge war eine noch intensivere Forschung, um diesen revolutionären Schritt mit aller Konsequenz voranzutreiben.

Im selben Jahr führte MCP Technologies die Technologie SLM ein, ehe 2004 ein weiterer Meilenstein in der Geschichte des 3D-Drucks gelang.

In dem Jahr wurde die Replicating Rapid Protyper entwickelt und herausgebracht. Hierbei handelte es sich um ein innovatives Modell, welches deutlich größere Dimensionen ermöglichte.

Dieses Projekt aus dem Bereich Open-Source sorgte dafür, dass die mediale Aufmerksamkeit kontinuierlich wuchs. Zudem entdeckten Unternehmen den 3D-Drucker in Kombination mit dem FDM-Verfahren für sich.

Im Jahr 2005 brachte Z Corp. mit dem Modell Spectrum Z510 den ersten 3D-Farbdrucker heraus, der die Eigenschaft hochauflösend besaß. 2009 war die Geburtsstunde von Sculpteo, einem der Pioniere auf dem heutigen boomenden Markt.

Das Unternehmen war von Beginn an mitverantwortlich dafür, dass der Zugang in den Bereich 3D-Druck enorm erleichtert wurde.

Der Beginn einer rasanten Entwicklung

Inzwischen ist der 3D-Druck essenziell und unverzichtbar, hat sich längst bewährt. Diese Phase begann spätestens mit dem Ablauf des FDM-Patents, welches im Jahr 2009 ablief. Dadurch wurde das Patent frei, womit der industrielle Sektor anfing, sich mit dem 3D-Druck zu beschäftigen.

In der gesellschaftlichen Wahrnehmung erfuhr die Technologie einen immensen Anstieg und sorgte für eine leichte Veränderung des Konsumverhaltens. Im Jahr 2010 wurde mit Urbee der erste 3D-Druck des Automobilprototyp herausgebracht.

In der Folge brachten weitere industrielle Bereiche erste Prototypen heraus, wobei die Technologie wie auch die Qualität bis heute stetig weiterentwickelt werden. 2011 und 2012 waren in der Geschichte des 3D-Drucks besonders prägende.

So begann die Cornell University mit der Entwicklung eines dreidimensionalen Lebensmitteldruckers. In der Zahntechnik gelangen die ersten 3D-Drucks einer Kieferprothese – inklusive anschließender Transplantation.

Für den wohl größten medialen Hype und wichtigsten Schritt in Richtung Boom sorgte der damalige US-Präsident Barack Obama. Er erwähnte den 3D-Druck im Rahmen seiner State of the Union-Rede als hoffnungsvolles Verfahren.

In der Folgezeit brachte Carbon3D im Jahr 2015 den innovativen CLIP-3D-Drucker heraus – dieser wird bis heute als Revolution bezeichnet und begeistert mit einer ultraschnellen Geschwindigkeit.

Daniel Kelly gelang der erste Druck von 3D-Knochen und mittlerweile gibt es ein vielfältiges Spektrum an Bildungsangeboten, welche interessierte Nutzer in Anspruch nehmen können.

Klar ist: Die Entwicklung ist noch lange nicht am Zenit, quasi täglich entdecken hiesige Forscher und Experten neue revolutionäre Bereiche. Es lohnt sich also, die Fortschritte stetig im Auge zu behalten.

© 2021 Additiv3D UG (haftungsbeschränkt) | Alle Rechte vorbehalten.