Chi ha inventato la stampante 3D?

Potresti aver sentito parlare della stampa 3D annunciata come il futuro della produzione. E con il modo in cui la tecnologia si è evoluta e diffusa commercialmente, potrebbe benissimo essere all'altezza della campagna pubblicitaria che la circonda. Quindi, cos'è la stampa 3D? E chi l'ha inventato?

Il miglior esempio per descrivere come funziona la stampa 3D viene dalla serie TV Star Trek: The Next Generation. In quell'universo futuristico immaginario, l'equipaggio a bordo di un'astronave usa un piccolo dispositivo chiamato replicatore per creare praticamente qualsiasi cosa, come in qualsiasi cosa, dal cibo e bevande ai giocattoli. Ora, mentre entrambi sono in grado di eseguire il rendering di oggetti tridimensionali, la stampa 3D non è così sofisticata. Mentre un replicatore manipola particelle subatomiche per produrre qualunque piccolo oggetto venga in mente, le stampanti 3D "stampano" materiali in strati successivi per formare l'oggetto.

Sviluppo precoce

Storicamente parlando, lo sviluppo della tecnologia è iniziato nei primi anni '80, anche prima del suddetto programma televisivo. Nel 1981, Hideo Kodama dell'Istituto municipale di ricerca industriale di Nagoya è stato il primo a pubblicare un resoconto di come i materiali chiamati fotopolimeri che induriti quando esposti alla luce UV possono essere utilizzati per fabbricare rapidamente prototipi solidi. Sebbene la sua carta abbia gettato le basi per la stampa 3D, non è stato il primo a costruire una stampante 3D.

Quel prestigioso onore va all'ingegnere Chuck Hull, che ha progettato e creato la prima stampante 3D nel 1984. Aveva lavorato per un'azienda che utilizzava lampade UV per realizzare rivestimenti resistenti e durevoli per i tavoli quando ha avuto l'idea di sfruttare l'ultravioletto tecnologia per realizzare piccoli prototipi. Fortunatamente, Hull ha avuto un laboratorio per armeggiare con la sua idea per mesi. 

La chiave per far funzionare una stampante del genere erano i fotopolimeri che rimasero allo stato liquido fino a quando non reagirono alla luce ultravioletta. Il sistema che alla fine Hull avrebbe sviluppato, noto come stereolitografia, utilizzava un raggio di luce UV per tracciare la forma dell'oggetto da una vasca di fotopolimero liquido. Man mano che il raggio di luce induriva ogni strato lungo la superficie, la piattaforma si spostava verso il basso in modo che lo strato successivo potesse essere indurito.

Ha depositato un brevetto sulla tecnologia nel 1984, ma tre settimane dopo un team di inventori francesi, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte e Jean Claude André, hanno depositato un brevetto per un processo simile. Tuttavia, i loro datori di lavoro hanno abbandonato gli sforzi per sviluppare ulteriormente la tecnologia a causa della "mancanza di prospettiva commerciale". Ciò ha permesso a Hull di tutelare il copyright con il termine "stereolitografia". Il suo brevetto, intitolato "Apparato per la produzione di oggetti tridimensionali mediante stereolitografia" è stato rilasciato su 11 marzo 1986. Quell'anno, Hull formò anche sistemi 3D a Valencia, in California, in modo da poter iniziare rapidamente la prototipazione commerciale.

Espandersi in diversi materiali e tecniche

Mentre il brevetto di Hull riguardava molti aspetti della stampa 3D, inclusi il design e il software operativo, le tecniche e una varietà di materiali, altri inventori avrebbero sviluppato il concetto con approcci diversi. Nel 1989, un brevetto è stato assegnato a Carl Deckard, uno studente laureato dell'Università del Texas che ha sviluppato un metodo chiamato sinterizzazione laser selettiva. Con SLS è stato utilizzato un raggio laser per legare materiali in polvere personalizzati, come il metallo, insieme per formare uno strato dell'oggetto. La polvere fresca verrebbe aggiunta alla superficie dopo ogni strato successivo. Altre varianti come la sinterizzazione laser diretta dei metalli e la fusione laser selettiva vengono utilizzate anche per la fabbricazione di oggetti metallici.

La forma più popolare e riconoscibile di stampa 3D è chiamata modellazione a deposizione fusa. FDP, sviluppato dall'inventore S. Scott Crump, stabilisce il materiale a strati direttamente su una piattaforma. Il materiale, generalmente una resina, viene erogato attraverso un filo metallico e, una volta rilasciato attraverso l'ugello, si indurisce immediatamente. L'idea è venuta a Crump nel 1988 mentre cercava di creare una rana giocattolo per sua figlia distribuendo la cera di candela attraverso una pistola per colla.

Nel 1989, Crump ha brevettato la tecnologia e con sua moglie ha co-fondato Stratasys Ltd. per produrre e vendere macchine da stampa 3D per la prototipazione rapida o la produzione commerciale. Hanno reso pubblica la loro azienda nel 1994 e, nel 2003, FDP è diventata la tecnologia di prototipazione rapida più venduta.