3D Druck Geschichte & Entwicklung – Wie alles begann

Die Geschichte des 3D-Drucks ist älter als gedacht. Sie reicht nämlich zurück bis ins 19. Jahrhundert. threedom nimmt dich mit in eine Zeitreise, in der es unter anderem auch um einen Mord geht.

Ja, wirklich!

19. Jahrhundert: Frühere Anfänge als gedacht

1859: François Willème erfindet den ersten 3D Scanner

Der französische Bildhauer/Fotograf François Willème aus Paris stellt den weltweit ersten 3D-Scanner vor, der zum Vorläufer der Photogrammetrie wurde. Er fotografierte hierbei mit 4 Kameras ein Objekt aus mehreren Perspektiven, um daraus ein 3D Modell mithilfe der Pantografie erstellen zu können. 

Der Erfinder gibt im Jahr 1864 im Rahmen seiner Patentschrift selbst dem United States Patent Office gegenüber an, dass sein Verfahren es auch ungelernten Menschen ermöglicht, Skulpturen von lebenden oder nicht lebenden Vorlagen zu erstellen. Seiner Meinung nach geschieht das mit einer höheren Geschwindigkeit und zu geringeren Kosten als bei herkömmlichen Verfahren. Darüber hinaus schreibt er, dass sein Verfahren auch kleinere oder größere Objekte als das Original generieren kann.

Patent US43822A – Photographing Sculpture – Skulpturen Fotografieren

François Willème Invents Photosculpture: Early 3D Imaging

1892: Jospeh E. Blanther: Soldat, Ritter, Visionär, Trickser, Mörder und dann Lehrer?

Im Jahr 1892 erfand der aus Österreich stammende Joseph E. Blanther ein Verfahren zu Erstellung von Relief-Landkarten. Diese wurden durch das Laminieren von Wachsplatten und das anschließende Schneiden der Form aus den Wachsplatten erstellt, indem diese anschließend übereinander geklebt wurden. So wurde wie heute beim 3D-Druck schichtweise eine 3D-Landkarte erzeugt.

 

Leider scheint seine Erfindung nicht den gewünschten Erfolg gebracht zu haben. Er lebte aber dennoch auf großem Fuß. Seinen „Lifestyle“ finanzierte er sich durch „Freundschaften“ zu reichen Frauen und Witwen. Sein Leben als Visionär endete womöglich in dem Moment, als er eine seiner Partnerinnen in ihrem Haus ermordete.

Erst zwei Jahre später wurde er dann gefasst, nachdem ein Mann sein Bild in der Sheriff-Station in einer texanischen Kleinstadt sah und ihn erkannte. Joseph war inzwischen Lehrer in einem Ort namens Koppearl und hatte sich in Archibald Forbes umbenannt. Nachdem seine wahre Identität aufflog und er gefasst wurde, brachte er sich in seiner Zelle mit einem Giftcocktail um. Anscheinend war er auf seine Gefangennahme vorbereitet und hatte das Gift in seinem Hut versteckt.

Patent US473901A – Manufacture of contour relief maps – Herstellung von Relief-Landkarten

Zeitungsartikel zum Mordfall aus Sacramento Daily Union, Band 91, Nummer 87, 24. Mai 1896

The Knight Falls: The Murder of Mrs. Langfeldt, 1896, San Francisco 

20. Jahrhundert: Das Jahrhundert des 3D-Drucks (bisher)

Im 20. Jahrhundert erlebte der 3D-Druck laut Recherchen zunächst eine lange Durststrecke. Nach der Erfindung der Relief-Landkarten wurden zunächst keine innovativen Weiterentwicklungen der Technik verzeichnet (Stand 03/2020 – Recherchiere hier aber noch weiter, um vielleicht doch noch was zu finden)

Hier muss ich zugeben, dass ich lange Zeit Chuck Hull als DEN Erfinder des 3D-Drucks beschrieben habe. Aus dem Grund werde ich einige Texte im Blog diesbezüglich noch abändern. Wie du sehen wirst, gibt es eigentlich keinen Erfinder in dem Sinne, weil unterschiedliche Wendungen in der Geschichte dazu geführt haben, dass manche früheren Erfindungen vor Chuck Hulls Patent einfach nicht die nötige Akzeptanz erfuhren.

1980: Hideo Kodama (SLA)

Dr. Hideo Kodama vom Nagoya Municipal Industrial Research Institute in Japan war einer der ersten Forscher, der sich dem Prinzip der Aushärtung von Flüssigkeiten mithilfe eines Laserstrahls annahm. Er reichte bereits 1980 sein Patent mit der Nummer JPS56144478A hierzu ein. Das Prinzip beschrieb er in seiner Patentanmeldung wie folgt: 

„Ein Bottich mit Photopolymermaterial wird UV-Licht ausgesetzt. Dieses Licht härtet das im Bottich befindliche Material und erzeugt so schichtweise ein Modell.“

Nach diesem Verfahren arbeitet auch die Stereolithographie. Leider hatte er Probleme mit der Finanzierung seines Patents und konnte dieses nicht mehr in der einjährigen Frist nach Einreichung vollständig anmelden.

Bildquelle: Koichi Kitayama

Mehr erfahren: Hideo Kodama – Erfand er den ersten SLA-Drucker? 

1984: Alain le Méhauté, Olivier de Witte und Jean-Claude André (SLA)

Alain le Méhauté forschte an fraktalen Geometrien und suchte nach einer Möglichkeit, seinen skeptischen Kollegen zu beweisen, dass seine Gleichungen richtig waren. Aus diesem Grund forschte er nach einem Verfahren, mit dem er seine errechneten Objekte auch plastisch zeigen konnte.

So ergaben mehrere Gespräche mit Olivier de Witte und Jean-Claude André die Idee eines Geräts, welches Flüssigkeiten härtete, wenn diese mit Licht bestrahlt werden. Ihr erstes Druckobjekt war eine Wendeltreppe. Sie meldeten ihr Patent für das Stereolithographieverfahren drei Wochen vor dem Amerikaner Chuck Hull an. 1986 wurde das französiche Patent erteilt und der Name Stereolithographie ging in die Geschichte ein. Nicht zuletzt auch durch die uns bekannte Dateiendung .STL.

Verkanntes Potenzial führt zu Fehlentscheidungen

Ihre Erfindung fand aber nicht die Unterstützung, die sie sich erhofften. Das Institut, in dem sie arbeiteten, sah darin kein Vermarktungspotenzial, wodurch keine weiteren Finanzmittel bereitgestellt wurden, um ein marktreifes Produkt herzustellen. Das Institut sah in der Erfindung keinen 3D-Drucker, sondern eine Maschine zur plastischen Umsetzung von komplexen Geometrien und Gleichungen.

Bildquelle: Andrew Kovalev

Mehr erfahren: Franzosen erfinden die Stereolithographie, aber keinen kümmert’s… 

1984: Chuck W. Hull (SLA)

Anfang der 1980er-Jahre arbeitete Chuck W. Hull bei einem kleinen Unternehmen, welches mittels UV-Licht Tische mit einer robusten Oberfläche aus Kunststoff ausrüstete und Tischdecken, Fußbodenbeläge und Ähnliches reparierte. Das faszinierte Chuck so sehr, dass er seine Abende und Wochenenden in dem kleinen Labor verbrachte, welches seine Firma ihm zur Verfügung stellte.

Er untersuchte das Verhalten von Photopolymeren unter UV-Licht und hatte eines Nachts die optimalen Einstellungen gefunden, um ein richtiges Objekt damit herzustellen. 1984 meldete er sein Patent für die Stereolithographie an und gründete 1986 das heute weltweit bekannte Unternehmen 3D Systems.

Der Erfinder des 3D-Drucks: Chuck W. Hull
Bildquelle: industryweek.com

Mehr erfahren: Chuck Hull

1987: Carl R. Deckard (SLS)

In den 1980er-Jahren war Carl R. Deckard Maschinenbaustudent an der University of Texas und arbeitete zugleich bei dem Unternehmen TRW Mission, welches Produkte für die Ölgewinnung herstellte. Die Produktionsmaschinen waren zwar auf dem neuesten Stand der Technik und es wurde bereits auch CAD verwendet. Doch aus Carls Sicht wurden dennoch zu viele Gussteile und somit Gussformen verwendet.

Carl Deckards Erfindung wird in der Zeitung Austin-American-Statesman als „revolutionär“ betitelt.

Er arbeitete mehrere Jahre an der Umsetzung seiner Idee, Objekte ohne Gussformen herstellen zu können. Die Universität erkannte das Potenzial seiner Arbeit und so konnte er sich während des Masterstudiums und anschließend als Doktorand der Verbesserung seiner Technologie widmen.

Ein Patent, welches die Universität liebte

Das Patent für das Selektive Lasersintern (SLS) wurde 1987 angemeldet und 1989 erteilt. Externe Unternehmen lizenzierten die Technologie und brachten der University of Texas über mehrere Jahre hinweg die höchsten Patenteinnahmen all ihrer Patente ein.

Carl R. Deckard verstarb leider am 23. Dezember 2019.

Mehr erfahren:  Carl R. Deckard – Der Erfinder des Selektiven Lasersinterns 

1989: Steven Scott Crump (FDM)

Als der Maschinenbauingenieur Steven Scott Crump für seine zweijährige Tochter einen Spielzeugfrosch herstellen wollte, verband er dies mit seiner Idee für eine Maschine, die 3D Objekte erstellen sollte. So begann er in der Küche seines Hauses, Wachs mit Kunststoff zu vermischen.

Heißklebepistole als Ausgangsbasis für eine erfolgreiche Geschichte

Mit einer Heißklebepistole schaffte er es, 3D Objekte zu produzieren. Überlieferungen zufolge sah der Frosch mehr nach geschmolzenem Plastik aus, als nach einem richtigen Frosch. Im Laufe der Zeit kam ihm die Idee, seine Heißklebepistole an eine Apparatur mit XYZ-Achsen anzubringen, um die Produktion zu automatisieren.

So erfand er das Fused Deposition Modeling (FDM) und patentierte das Verfahren 1989. 1992 kam der erste voll funktionsfähige FDM-Drucker auf den Markt. Seine Frau Lisa und er gründeten das Unternehmen Stratasys, in dessen Aufsichtsrat er heute noch sitzt.

Mehr erfahren:  S. Scott Crump – Der Erfinder des FDM Verfahrens

 

➡ To Be Continued…