Patent des Monats September
35 Jahre 3D-Druck-Technologie
Die computergestützte Fertigung dreidimensionaler Gegenstände, kurz 3D-Druck genannt, ordnen die meisten als eine noch sehr junge Technikentwicklung ein. Tatsächlich jedoch erschien das erste Patent hierzu bereits vor 35 Jahren! Entwickelt wurde die Technologie von dem Erfinder und Ingenieur Charles „Chuck“ Hull, der 1984 den weltweit ersten 3D-Drucker unter US4575330 zum Patent anmeldete – unser Patent des Monats September.
Bereits Anfang der 1980er hatte der US-Amerikaner Hull die Idee, mittels UV-Licht flüssigen Kunststoff zu verfestigen. Zu der Zeit war Kunststoff nur als Oberflächenbeschichtung im Einsatz. Mit der sogenannten Stereolithografie wurden dreidimensionale Objekte additiv gefertigt. Bei diesem Verfahren werden einzelne Lagen eines 3D-Modells mittels eines Lasers auf die Oberfläche eines flüssigen Photopolymers projiziert, die nach einer gewissen Belichtungszeit erstarrten. Hull wird daher als “Vater des 3D-Drucks” bezeichnet; die Stereolithografie als “Mutter aller 3D-Druckverfahren”. Erstmals konnten so neue Kunststoff-Formen hergestellt werden, die mit materialabtragenden Werkzeugen bis dato nicht denkbar waren.
In den späteren 1980-er Jahren folgten zwei weitere erfolgreiche 3D-Druck-Technologien. 1986 meldete Carl R. Deckard das „Selektive Lasersintern (SLS-Druck)“ zum Patent an (US5017753), es ist heute das am häufigsten genutzte additive Verfahren. Hierbei liegt das Druckmaterial in Pulverform vor, die einzelnen Layer werden mithilfe eines Hochleistungs-Lasers (CO2 Laser) unter Schutzatmosphäre verschmolzen.
Es folgte Scrott Crump, der das von ihm entwickelte „Fused Deposition Modeling-Verfahren (FDM)“ 1989 unter US5121329 zum Patent anmeldete. Die Technologie beruht auf dem Verschmelzen eines Kunststoffs (in der Regel ABS oder PLA), der anschließend schichtweise aufgetragen wird. Sie ist auch unter dem Begriff „Schmelzschichtung“ bzw. „Düsenschmelzverfahren“ bekannt und kommt ebenfalls sehr häufig zum Einsatz.
Der Boom der 3D-Druck-Technologien in der industriellen Fertigung, im Modellbau oder in der Forschung stellt sich allerdings erst mehr als zwei Jahrzehnte später um das Jahr 2010 herum ein. Dies ist zum einen darauf zurück zu führen, dass die technische Ausreifung der additiven Verfahren seine Zeit brauchte. Befeuert wurde der Trend aber auch durch das Auslaufen des Patentschutzes der wichtigsten 3D-Druckverfahren nach den üblichen 20 Jahren. Die Erfindungen waren damit frei nutzbar, Lizenzgebühren fielen nicht mehr an.
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Quellen:
Bildquelle: www.pixabay.com
Charles Chuck Hull: Wie alles begann