تاریخچه چاپ سه‌بعدی

اواخر سال ۱۹۸۰ بود که اولین نمونه‌های فن‌آوری چاپ سه‌بعدی در دسترس قرار گرفتند. در آن زمان به آن‌ها، فناوری‌ نمونه سازی سریع (Rapid prototyping) گفته می‌شد. دلیل این نام‌گذاری به این خاطر بود که این فرآیند اساسا روشی بسیار سریع و مقرون به صرفه برای ساخت گسترده نمونه‌های مورد نیاز در صنعت گسترده بود.

دکتر هیدئو کوداما

دکتر هیدئو کوداما

به عنوان یک اتفاق جالب، اولین درخواست ثبت حق اختراع فناوری RP توسط دکتر کداما در می ۱۹۸۰ در کشور ژاپن پر شده بود. از بخت بد، دکتر کداما ویژگی‌های کامل پتنت را در مدت یکساله‌ای که داشت پر نکرد. این موضوع اتفاق ناپسندی برای او که مالک اختراع هم بود، به نظر می‌رسد.

در شرایط واقعی ردپای چاپ سه‌بعدی را می‌توان در سال ۱۹۸۶ یافت. زمانی که اولین پتنت برای دستگاه استریولیتوگرافی (SLA) امضا شد. این پتنت متعلق به فردی با نام چارلز (چونک) هول بود که اولین بار دستگاه SLA خود را در ۱۹۹۳ اختراع کرد. هول به یکی از شرکای شرکت تری‌دی سیستمز تبدیل شد که امروزه یکی از بزرگترین و نیرومند‌ترین سازمان‌های فعال در بخش چاپ سه‌بعدی است. تری‌دی‌سیستمز اولین سیستم RP تجاری خود را با نام SLA-1 در ۱۹۸۷ مرفی کرد و بعد از انجام آزمایش‌های دقیق این محصول را در۱۹۸۹ به فروش رساند. با این که این محصول نمونه‌ای معمولی با فناوری جدید بود، اما SLA می‌توانست ادعا کند که اولینی بود که آینده را آغاز کرده. در آن زمان تنها فناوری RP در حال توسعه نبود. در ۱۹۸۷ کارل دکارد که مشغول به کار در دانشگاه واشینگتن بود، پتنتی را در ایالات متحده امریکا برای پخت لیزری انتخابی (SLS) فرآیند RP ثبت کرد.

این پتنت در سال ۱۹۸۹ صادر شد و SLS بعدا تحت مجوز سازمان DTM قرار گرفت. این سازمان بعدا توسط تری‌دی سیستمز خریداری شد.

سال ۱۹۸۹ همچنین سالی بود که اسکات کرومپ، شریک استاراتاتیس پتنتی را برای مدل سازی رسوب ذوب شده (FPM ) ثبت کرد، فناوری اختصاصی که همچنان تا به امروز در دست این شرکت قرار دارد. البته این فرآیند در بسیاری از دستگاه‌های سطح پایین (برپایه مدل رپ‌رپ متن‌باز) استفاده می‌شود که امروزه پر کاربرد است. پتنت FPM در سال ۱۹۹۲ برای استراتاسیس صادر شد. در اروپا، سال ۱۹۸۹ شاهد شکل گیری EOSGmbH توسط هانس لانگر در آلمان بود. بعد از دستکاری فرآیند، SL بخش تحقیق و توسعه EOS بر روی فرآیند‌های پخت لیزری (LS) تمرکز کرد، که هر روزه توانمند‌تر می‌شد.

امروزه در سرتاسر جهان ای‌او‌اس سیستمز به خاطر خروجی با کیفیتش در نمونه سازی صنعتی و کاربرد‌های تولیدی چاپ سه‌بعدی شناخته می‌شود. EOS اولین سیستم استریو خود را در سال ۱۹۹۰ به فروش رساند. فرآیند مستقیم پخت لیزری فلز (DMLS) این شرکت نتیجه انجام پروژه‌ای با شعبه الکترولوکس فنلاند بود که بعد‌ها توسط EOS خریداری شد.

سایر فرآیند‌ها و فناوری‌های چاپ سه بعدی هم در این سال‌ها در حال ظهور بودند. ازجمله ساخت ذرات بالتیک (BPM) که توسط ویلیام مسترز پتنت شد، ساخت اشیا چند لایه (LOM) که توسط مایکل فیگن پتنت شد، پخت جامد زمین (SGC) که توسط ایچاک پمرانتز و همکاران پتنت شد و چاپ سه‌بعدی (3DP) که توسط امانوئل ساچس و همکاران پتنت شد.

به این ترتیب در اوایل دهه نود، بازار شاهد تعداد فزاینده‌ای از شرکت‌های رقیب در بازار RP بود. البته امروزه تنها ۳ شرکت از موارد ذکر شده باقی مانده‌اند. تری‌دی سیستمز، EOS و استراتاسیس.

در طول دهه ۹۰ و ابتدای ۲۰۰۰ دسته‌ای از فناوری‌های جدید معرفی شدند و همچنان تنها بر روی کاربرد‌های صنعتی متمرکز بودند، در حالی که همچنان برای کاربرد‌های نمونه‌سازی، فرآیند‌های بزرگی بودند. همچنان تحقیق و توسعه توسط ارائه دهندگان فناوری پیشرفته‌تری برای قالب سازی، ریخته‌گری و کاربرد‌های مستقیم در تولید انجام می‌شد. این موضوع باعث ظهور اصطلاحات جدید با نام‌های قالب گیری سریع (RT)، ریخته گری سریع و ساخت سریع (RM) بود.

در رابطه با فعالیت‌های تجاری «ساندرس پروتپتایپ» (بعد‌ها با نام «سالید اسکپ») و رد کرپریشن در سال ۱۹۹۶ تشکیل شدند. «آرکام» در سال ۱۹۹۷ تشکیل شد، آبجکت جئومتریس در ۱۹۹۸ ایجاد شد، ام‌سی‌پی تکنولوژیز (که ریخته گری خلا OEM را ایجاد کرد) فناوری SLM را در سال ۲۰۰۰ معرفی کرد. انویسون تک در سال ۲۰۰۲ ایجاد شد، «آکس وان » در سال ۲۰۰۵ به عنوان یک شعبه از شرکت اکسترود هان و موسسه اسکیاکی در فرآیند افزایشی خود بر پایه فناوری جوشکاری پرتو الکترونیکی اختصاص‌اش پیشگام شد. تمامی این شرکت‌ها به بالا بردن امتیاز فعالیت شرکت‌های غربی در بازار جهانی خدمت کردند.

قابل ذکر است که همزمان در نیم‌کره شرقی نیز تحولات موازی در حال شکل‌گیری بود. با این حال اگرچه این فناوری‌ها در میان خودشان قابل توجه بودند و از برخی موفقیت‌های داخلی خوشنود می شدند اما واقعا بازار جهانی را در آن زمان تحت تاثیر قرار ندادند.

در میان دهه اول قرن بیستم، نشانه‌هایی از تفکیک حوزه به دو بخش خاص دیده می‌شد، که امروزه این دو بخش واضح‌تر شده‌اند.

اول بخشی است که در آن چاپ سه‌بعدی بسیار پیشرفته است. این سیستم‌ها همچنان گران‌قیمت هستند و به سمت تولید قسمت‌های باارزش، بسیار مهندسی شده و ابزارهای پیچیده حرکت می‌کنند. این حوزه همچنان در حال پیشرفت است و اکنون درکاربرد‌های تولیدی مثل هوافضا، خودرو، پزشکی و جواهرات ارزشمند به ازای سال‌ها تحقیق و توسعه و احراز صلاحیتی که اکنون در حال پرداخت آن است، در حال رویت است.

مقدار گسترده‌ای از محصولات هنوز پشت درهای بسته یا تحت موافقت‌نامه عدم افشای اطلاعات محرمانه (NDA) هستند. در سوی دیگر این طیف، برخی تولید کنندگان سیستم‌های چاپ سه‌بعدی در حال توسعه و پیشرفت «مدل سازی‌های مفهومی » هستند. این اسمی است که اکنون به آن‌ها اطلاق می‌شود. به طور خاص این چاپ‌گر‌های سه‌بعدی هستند که بر بهبود مفهوم توسعه نمونه‌سازی کاربردی، تمرکز کرده‌اند. این تمرکزها به طور خاص بر توسعه سیستم‌های کاربرپسند و مقرون به صرفه معطوف شده اند.

با نگاهی به گذشته این تنها آرامشی قبل از طوفان بوده است.

در قسمت ارزان قیمت بازار، چاپ‌گر‌های سه‌بعدی متوسطی که امروزه دیده می‌شوند، جنگ قیمت را با بهبود تدریجی در دقت چاپ، سرعت و مواد با هم پدید آورده‌اند.

در سال ۲۰۰۷ اولین سیستم چاپ سه‌بعدی زیر ۱۰۰۰۰ دلار به بازار معرفی شد. اما این قیمتی نبود که بازار توقعش را داشتالبته تا حدودی ناشی از خود سیستم هم بود، همین طور از بازار‌های دیگر نیز تاثیر پذیرفته بود.

در آن زمان هدف مقدس خرید چاپ‌گر سه‌بعدی زیر ۵۰۰۰ دلار بود. این هدف از طرف بسیاری از افراد درون صنعت، کاربران، تفسیر کننده‌گان دنبال می‌شد تا امکان استفاده ازچاپ سه‌بعدی را برای طیف گسترده‌ای از مخاطبان باز کنند.

برای سال‌های متمادی، آمدن کارخانه رومیزی بسیار مورد انتظار بودبسیاری پیش‌بینی می‌کردند تحقق آن هدفی مقدس استاین هدف برای افراد منتظر، یک منادی بوداین هدف به جایی نرسید، به این خاطر که سازمان‌ در مدت رسیدن به تولید دچار لغزش شدکارخانه رومیزی و رهبر آن، کتی لویس، همراه با IP در سال 2008 توسط تری‌دی‌سیستمز خریداری شدند. البته همه آن‌ها از بین رفتند.

همان طور که مشخص شد، ۲۰۰۷سالی بود که واقعا بازار در فناوری چاپ سه‌بعدی به نقطه عطفی رسید. اگرچه معدود افرادی این مساله را در آن زمان درک کردند. در آن سال‌ها پدیده «رپ‌رپ» جان گرفتدکتر بویر مفهوم«رپ‌رپ» را که یک چاپگر سه‌بعدی متن‌باز، خود تکرار شونده بود در سال ۲۰۰۴ شکل داد. حاصل کار آن در این سال‌ها با تلاش بسیار گروهش، به طور ویژه ویک اولیور و ریز جونس جوانه زد.

سال ۲۰۰۷ سالی بود که شاخه‌های این جوانه به دیده شد. در این سال حرکت چاپ سه‌بعدی به سمت متن‌باز هدایت شد. اما تا سال ۲۰۰۹ به طول انجامید تا اولین چاپ‌گر سه‌بعدی بر اساس مفهموم «رپ‌رپ» به شکل کیت آماده فروش شود. این دستگاه BfB RapMan بود. دستگاه مذکور توسط صنایع ماکربوت در آوریل همان سال دنبال می‌شد. بنیانگذاران این شرکت بسیار از توسعه «رپ‌رپ» الگو گرفته بودند، تا این که آن‌ها از فلسفه متن‌باز به خاطر سرمایه‌گذاری گسترده‌ای که انجام شد، فاصله گرفتند.

نکته جالب این دوگانگی در این جا است که، در حالی که پدیده «رپ‌رپ» در حال تبدیل شدن به یک بخش جدید تجاری چاپ‌گر‌های ابتدایی است. ویژگی جامعه «رپ‌رپ» کلا در مورد توسعه متن‌باز برای چاپ سه‌بعدی و حفظ تجاری‌سازی است.

۲۰۱۴ سالی بود که فرآیند‌های چاپ سه‌بعدی جایگزین برای سطوح مبتدی به بازار معرفی شدندBgcreator (از فناوری DLP استفاده می‌کرد) اولین باز در ماه ژوئن آمد، به دنبال آن form1 (از استرولیتوگرافی استفاده می‌کرد) در ماه دسامبر معرفی شدهر دو این دستگاه‌ها از طریق وب سایت kickstarter تامین مالی شدند و هر دو نیز به موفقیت بزرگی دست یافتند.

۲۰۱۲ همچنین سالی بود که بسیاری از کانال‌های رسانه‌ای جریان ساز جور وا جور متوجه فنآوری شده بودند۲۰۱۳ سال رشد چشمگیر و تثبیت بود. یکی از قابل توجه ترین حرکت‌های کسب و کار خرید ماکربوت توسط استراتاسیس بود.که می‌توان آن را به عنوان انقلاب دوم سوم یا حتی چهارم در نظر گرفتآن چیزی را که نمی‌توانیم نفی کنیم، تاثیری است که چاپ سه‌بعدی بر بخش صنعت گذاشت و ظرفیت گسترده‌ای که چاپ سه‌بعدی برای آینده به مشتریان نشان می‌دهد.

Shortlink:

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *