3D štampa nije izum jednog čoveka jedne noći. Sedam istraživača, inženjera i studenata s tri kontinenta dao je po jedno parče, i niko od njih često nije znao šta drugi rade u isto vreme. Priča počinje 1981. u japanskoj laboratoriji s čovekom koga je istorija skoro zaboravila. Završava se 2012. u praškoj fabrici gde štampači grade sami sebe. A presudni datum između ta dva momenta je 2009.
| Godina | Ko | Ključni doprinos |
|---|---|---|
| 1981 | Hideo Kodama | Opisao princip sloj-po-sloj štampanja, propustio rok za patent |
| 1984 | Chuck Hull | Patentirao SLA, izmislio .stl format, osnovao 3D Systems |
| 1986 | Carl Deckard i Joe Beaman | SLS tehnologija, prototip „Betsy“, UT Austin |
| 1989 | Scott Crump | FDM tehnologija, patent Stratasys |
| 2005 | Adrian Bowyer | RepRap – open-source samoreplicirajući štampač |
| 2009 | – | FDM patent istekao, cene padaju, industrija se otvara |
| 2012 | Josef Průša | Prusa i3, proglašen najpopularnijim 3D štampačem do 2016. |
Ko je zaista bio prvi? Hideo Kodama i propuštena istorija (1981)
Zvanični odgovor na pitanje „ko je izmislio 3D štampu“ je Chuck Hull. Ali četiri godine pre njega, japanski istraživač Hideo Kodama napisao je nešto što je trebalo da bude presudno.
Kodama je radio u Nagoya Municipal Industrial Research Institute. 1981. opisao je funkcionalni sistem za građenje trodimenzionalnih predmeta sloj po sloj: UV svetlost očvršćava tečni fotopolimer, jedan mikrotanki sloj po sloj, odozdo prema gore. Princip je bio identičan onome što je Hull par godina kasnije patentirao. Razlika je bila jedino u tome što je Hull stigao na vreme.
Problem je bio čisto birokratski: Kodama je propustio rok za podnošenje patentne prijave za godinu dana. Rad je ostao priznat u akademskim krugovima i citiran u literaturi, ali bez patenta nema komercijalne vrednosti i nema nastavka.
Kodama se danas zove „zaboravljeni otac 3D štampe“. Nije pogrešno ime.
Ko je 3D štampu pretvorio u industriju? Chuck Hull, 1984.
Charles "Chuck" Hull radio je u maloj kompaniji za UV lakove i svako malo mu je trebao fizički prototip nekog dela za testiranje i korekciju dizajna. Problem je bio uvek isti: naruči, čekaj nedeljama, testiraj, popravi, naruči opet. Samo jedan krug promena mogao je da traje mesecima.
- odlučio je da to reši sam, u garaži. Ideja: UV laser stvrdnjava tečni fotopolimer, sloj po sloj, i objekat raste odozdo nagore, tačno onako kako danas radi svaki resin štampač. Hull je to nazvao stereolitografija.
- odštampao je prvi pravi deo. 1986. patentirao je SLA tehnologiju i osnovao 3D Systems. Iste godine izmislio je i .stl format (Standard Triangle Language) za opis geometrije 3D modela, format koji se koristi i danas, gotovo četiri decenije bez izmena.
.stl format koji šaljete kad naručujete 3D štampu izmislio je Hull 1986. Gotovo četiri decenije, format se nije promenio.
Hull se zove „ocem 3D štampe“, i to zasluženo, mada nije bio prvi koji je imao ideju. Bio je prvi koji je tu ideju pretvorio u patent, kompaniju, format koji traje i industriju vrednu milijardi dolara. Tu je razlika.
Kako je nastala SLS tehnologija? Carl Deckard, Joe Beaman i „Betsy“ (1986)
Dok je Hull 1984. odštampavao prve delove na tečnom fotopolimeru, na drugom kraju Amerike student Carl Deckard razmišljao je o fundamentalno drugačijem pristupu. Zašto se ograničiti na tečnost? Prah, plastični, metalni, keramički, mogao bi laserom biti stopljen i slepljen sloj po sloj u čvrst, funkcionalan predmet. Teorija je bila elegantna. Ali Deckard je imao 23 godine, bio je student i nije imao ni laboratoriju, ni novac, ni patent.
Pomogao mu je mentor, profesor Joe Beaman na Univerzitetu u Teksasu u Austinu. Beaman je odmah prepoznao kuda to može da ide i pristao da bude partner. Zajedno su do 1986. razvili i patentirali SLS (Selective Laser Sintering) tehnologiju i napravili prvi funkcionalni prototip koji su nazvali „Betsy„. Univerzitet je licencirao tehnologiju 1988., a 1989. Deckard i Beaman osnovali su DTM Corporation za komercijalnu primenu.
- 3D Systems, Hullova kompanija, kupila je DTM za 45 miliona dolara.
SLS danas nije tehnologija za hobiste. Sinterovani delovi od nylona ili metalnog praha mehanički su bliski livenim delovima, zbog čega SLS pronalazi primenu u avio-industriji, medicini i svuda gde deo mora da izdrži stvarno opterećenje.
Ko stoji iza FDM-a koji danas svi koriste? Scott Crump, 1989.
Godine 1988. Scott Crump pokušavao je da napravi igračku žabu za svoju ćerku. Uzeo je pištolje za topljenje lepka, mešao polietilen s voskom, dodavao materijal sloj po sloj. Žaba nije ispala naročito lepa. Ali princip koji je izašao iz te kuhinjske eksperimentacije bio je upotrebljiv: topljeni materijal koji se nanosi u tankim slojevima, hladi se i stvrdnjava na mestu.
To je postalo FDM tehnika (Fused Deposition Modeling), ekstruzija topljenog materijala sloj po sloj, tačno onako kako rade svi moderni hobi štampači. Stratasys je patentnu prijavu podneo 1989., a patent je odobren 1992. Sa njim je počeo dvadesetogodišnji monopol: FDM mašine koštale su od desetine do stotine hiljada dolara i stajale su u korporativnim laboratorijama, ne u kućama.
A onda, 2009., patent je istekao.
Šta je RepRap i zašto je bitan? Adrian Bowyer menja pravila igre (2005)
Dr. Adrian Bowyer bio je predavač na Univerzitetu u Batu u Engleskoj kada je 2005. sebi postavio pitanje koje je na kraju promenilo sve: šta ako bi 3D štampač mogao da odštampa sebe?
To je postao RepRap projekat (Replicating Rapid-prototyper): open-source mašina koja može da reprodukuje većinu sopstvenih plastičnih delova. Bowyer je sve postavio besplatno na internet, crteže, kod, specifikacije, uputstvo. Ništa nije zadržao za sebe.
Odgovor zajednice bio je jak. Hiljade volontera počelo je da doprinosi, poboljšava dizajn, pravi sopstvene verzije. Bowyer je taj proces opisivao kao digitalnu evoluciju: bolji dizajn preživljava, slabiji se odbacuje, a iteracije dolaze jedna za drugom.
Iz RepRap zajednice potiče šala koja i danas kruži: *“Kupiš 3D štampač da bi napravio drugi 3D štampač, pa vratiš prvi.“*
Bowyer nije čekao 2009. da bi počeo. Ali kad je patent istekao, RepRap zajednica je već imala četiri godine iskustva i otvorenih dizajna i bila je potpuno spremna.
Zašto je 2009. godina sve promenila?
Maja 2009. Stratasysov FDM patent je istekao, i taj datum se u industriji 3D štampe pamti kao prekretnica.
Do tada, FDM tehnologija bila je zaštićena i dostupna samo kompanijama s licencom. Kada je patent istekao, stotine firmi, hobista i startapova krenulo je da gradi vlastite mašine. Cene su pale za red veličine, sa desetine hiljada na nekoliko stotina dolara. RepRap zajednica je u tom trenutku imala gotove dizajne i godinama proveren okvir. Kompanije kao Ultimaker, MakerBot i mnogi kineski brendovi izrasle su direktno iz te zajednice.
Skoro svaki hobi 3D štampač koji danas postoji, Bambu Lab, Prusa, Ender serija, duguje sve tome što je 2009. FDM patent istekao i RepRap zajednica već imala spreman okvir. Bez toga, 3D štampa bi ostala u korporativnim laboratorijama verovatno još deceniju.
Ko je 3D štampu doneo u svačiji dom? Josef Průša, 2012.
Josef Průša je 2009. imao 19 godina i pridružio se RepRap zajednici. Nije imao kompaniju ni investitore, ali je imao internet, slobodne dizajne i zajednicu koja je upravo procvetala posle isteka Stratasysovog patenta.
Njegov prvi veći doprinos bio je redizajn RepRap „Mendel“ modela. Mendel je radio, ali bio je komplikovan za sklapanje i imao je previše delova. Průša ga je prepravio: isti kapacitet, manje od polovine originalnih delova, bolje performanse. Zajednica ga je odmah prihvatila.
- objavio je Prusa i3 (Iteration 3), koji je do 2016. proglašen najpopularnijim 3D štampačem na svetu. Iste godine, sa 22 godine, osnovao je Prusa Research u Pragu. Danas ta fabrika ima 700+ štampača koji štampaju delove za nove štampače. Tačno ono što je Bowyer zamišljao 2005.
Česta pitanja
Ko je izmislio 3D štampu?
3D štampu nije izmislio jedan čovek. Hideo Kodama (Japan) opisao je princip sloj-po-sloj štampanja 1981, ali propustio je rok za patentnu prijavu. Chuck Hull (SAD) patentirao je SLA 1984. i komercijalizovao tehnologiju, pa se najčešće naziva „ocem 3D štampe“. Paralelno su Carl Deckard i Joe Beaman razvijali SLS (1986), a Scott Crump FDM (1989), svaki nezavisno, skoro u isto vreme.
Kada su nastale SLA, SLS i FDM tehnologije?
SLA (stereolitografija) nastala je 1984. (Chuck Hull). SLS (selektivno lasersko sinterovanje) patentirano je 1986. (Carl Deckard i Joe Beaman). FDM (topljeno nanošenje materijala) patentirano je 1989. (Scott Crump, Stratasys). Sve tri nastale su u razmaku od svega pet godina.
Zašto su 3D štampači postali dostupni tek posle 2009.?
Stratasysov patent na FDM istekao je 2009. Pre toga, samo licencirane kompanije mogle su da prave FDM mašine, a cene su bile daleko izvan dometa prosečnog korisnika. Kad je patent istekao, stotine firmi i hobista počelo je da pravi vlastite mašine, cene su pale za red veličine, i 3D štampa je postala dostupna svima.
Šta je RepRap projekat?
RepRap (Replicating Rapid-prototyper) je open-source projekat koji je 2005. pokrenuo dr. Adrian Bowyer na Univerzitetu u Batu, Engleska. Cilj je bio napraviti 3D štampač koji može da reprodukuje većinu sopstvenih delova i koji je besplatan za sve. Projekat je privukao hiljade volontera i postavio temelje za skoro sve hobi 3D štampače koji danas postoje.
Koji format fajla za 3D štampu postoji od 1986.?
.stl format (Standard Triangle Language) izmislio je Chuck Hull 1986. Koristi se i danas, gotovo četiri decenije bez suštinskih promena.
Za trideset godina 3D štampa je iz japanske laboratorije stigla do garaža i škola svuda oko nas. To nije bio plan jednog čoveka. Kodama je propustio prijavu. Hull je uzeo ideju i napravio industriju. Patent je istekao. I Průša je imao 19 godina kad je krenuo.
3Dimenzije je deo te priče. Štampamo delove za hobiste, za firme kojima treba funkcionalni prototip i za industrijske naručioce. Ako imate projekat, javite nam se za procenu. Ili pogledajte šta radimo na FDM stampi i resin stampi.
