长久以来,科学家和技术工作者一直有着一个用机器制作立体模型的设想,科幻电影中也常出现这样的镜头,成龙的《十二生肖》中制作生肖头像的神奇技术让大家大为惊奇。这个神奇的技术思想来源就是3D打印,3D打印技术的核心制造思想在美国早已经出现。
1892年,J.E.Blanther在其美国专利中建议用分层构造法构建立体地形图,首创了叠层制造原理。
1902年,Carlo Baese的专利提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理。
1904年,Perera提出了将硬纸板切割出轮廓线,再将这些纸板粘接成三维地形图的方法。
20世纪50年代后,出现了几百个有关3D打印的专利。尤其在80年代后期,3D打印技术有了根本性的发展,出现的专利更多,仅在1986—1998年间注册的美国专利就有24个。1982年,日本名古屋市工业研究所首次公开实现实体模型的印制;1986年,查尔斯·W.赫尔(Chuck Hull)发明的立体光刻成型技术(Stereolithography Appearance,SLA,也被称为光固光成型)被授予了专利,所以我们认为发明“现代”3D打印机的人是查尔斯·W.赫尔;1988年,Feygin发明了分层实体制造;1989年,美国得克萨斯州大学奥斯汀分校的Deckard博士发明了选择性激光烧结技术(Selective Laser Sintering,SLS),其实在1979年,类似的过程已经由RF Housholder得到专利,但没有被商业化;1992年,Crump发明了熔融沉积制造技术(Fused Deposition Modeling,FDM),随后美国麻省理工学院(MIT)的E.M.Scans和M.J.Cima等首先提出了3D打印技术的概念,并创建了3D打印企业ZCorp。
随着3D打印专利技术的不断发明,相应地用于生产的设备也被研发出来。
1988年,美国的3DSystems公司根据查尔斯·W.赫尔的专利,生产出了第一台现代3D打印设备——SLA-250(光固化成型机),开创了3D打印技术发展的新纪元。
在此后的十年中,3D打印技术蓬勃发展,涌现出了十余种新工艺和相应的3D打印设备。
1991年,Stratasys公司的FDM设备、Cubital的实体平面固化(Solid Ground Curing,SGC)设备和Helisys的LOM(Laminated Object Manufacturing,分层实体制造)设备都实现了商业化。(www.xing528.com)
1992年,DTM(现在属于3DSystems公司)的SLS技术研发成功。
1994年,德国公司EOS推出了EOSINT选择性激光烧结设备。
1996年,3D Systems公司使用喷墨打印技术制造出其第一台3D打印机——Actua2100。同年,Z Corp也发布了Z402 3D打印机。
近年来,随着3D打印技术的推广和媒体的广泛报道,除了军工、工业制造等传统领域,3D打印机开始走向民用,国内外出现了巧克力、陶瓷、黏土、纸张等多种材料、小型化的3D打印机,甚至连面向教育界的儿童3D打印机都已经问世,如图1-1、图1-2所示。
图1-1 巧克力3D打印机
图1-2 儿童3D打印机
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