WIE AUSLAUFENDE PATENTE DIE NÄCHSTE GENERATION DES 3D-DRUCKS EINLÄUTEN - TECHCRUNCH - PRESSEMELDUNGEN - 2019

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Filemon Schoffer

Filemon Schoffer ist der Leiter der Community bei 3D Hubs.

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Das Jahr 2016 entwickelt sich schnell zu einer der heißesten Jahre für 3D-Druck-Innovationen. Obwohl es immer noch viel Hype um den 3D-Druck gibt und darum, ob es sich um die nächste industrielle Revolution handelt oder nicht, ist eines sicher: Die Druckkosten werden weiter sinken, während die Qualität der 3D-Drucke weiter steigt.

Diese Entwicklung ist auf fortgeschrittene 3D-Drucktechnologien zurückzuführen, die aufgrund des Auslaufens von Schlüsselpatenten auf bereits bestehende industrielle Druckverfahren zugänglich werden.

Diese auslaufenden Patente, von denen viele kurz vor der Jahrhundertwende ausgestellt wurden und das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, lösen die monopolistische Kontrolle über die Prozesse aus, die von den ursprünglichen Pionieren der 3D-Druckindustrie seit langem betrieben werden.

Als beispielsweise das FDM-Druckprozess-Patent 2009 auslief, fielen die Preise für FDM-Drucker von über 10.000 auf weniger als 1.000 US-Dollar, und eine neue Generation verbraucherfreundlicher 3D-Druckerhersteller, wie MakerBot und Ultimaker, ebnete den Weg Weg für zugänglichen 3D-Druck.

Die nächste Generation der additiven Fertigungstechnologien dringt ähnlich wie FDM vom Desktop-Markt auf Desktops von Verbrauchern und Händlern zurück. Dazu gehören Patente für drei spezifische 3D-Drucktechnologien: flüssigkeitsbasierte, pulverbasierte und metallbasierte Druckverfahren.

Flüssigkeitsbasierte Technologie

Aktuelle Beispiele sind: Carbon M1, Formlabs Form 2 und Autodesk Ember.

Der flüssigkeitsbasierte Stereolithographie (SLA) -Druckprozess gilt als der beste existierende Desktop-Druckprozess, wenn es darum geht, hochdetaillierte Präzisionsteile herzustellen, und hat kürzlich mit der Ankündigung des M1 3D-Druckers von Carbon Wellen in den Mainstream-Nachrichten ausgelöst.

Obwohl Carbon den Stereolithographie-Prozess zu einem schnelleren Prozess gemacht hat - ein Prozess, der Continuous Liquid Interface Production (CLIP) genannt wird - stammt er aus einem Verfahren, das Charles (Chuck) W. Hull 1986 patentierte, kurz bevor er 3D aufbaute Systems Inc, um es zu kommerzialisieren.

Der Stereolithographieprozess arbeitet, indem aufeinanderfolgend dünne Schichten eines Objekts unter Verwendung eines Ultraviolett (UV) -Lasers, der auf einen Behälter aus flüssigem Harz fokussiert ist, "gedruckt" werden. Unabhängig von der genauen Produktionsmethode wurden fast alle der flüssigkeitsbasierten Technologien, die wir in letzter Zeit gesehen haben, durch das Auslaufen des Patents von Hull ermöglicht.

Einer der beliebtesten Namen im 3D-Druck - Formlabs - ist ein Pionier, der SLA-3D-Druck zu einem erschwinglichen Preis auf den Desktop bringt.

Dieser neue freie Markt ist jedoch nicht ohne Unebenheiten auf der Straße. 3D Systems verklagte Formlabs im Jahr 2012 wegen Patentverletzung, nachdem das Unternehmen seine äußerst erfolgreiche Kickstarter-Kampagne gestartet hatte und weitere 3 Millionen US-Dollar für seinen 3D-Drucker für Form 1 sammelte. Im Dezember 2014 hat Formlabs sich abgemeldet und zahlt nun für jedes verkaufte Produkt eine Lizenzgebühr in Höhe von 8% an 3D Systems.

Trotz dieses Rückschlags hat sich das Unternehmen zu einem der erfolgreichsten und angesehensten Desktop-3D-Drucker-Hersteller der Branche entwickelt.

Pulverbasierte Technologie

Sintratec-Kit. Foto mit freundlicher Genehmigung von Flickr / Simon Litwan.

Aktuelle Beispiele: Sintratec und Sinterit

Das Pulver-basierte Druckverfahren Selective Laser Sintering (SLS) wurde 1984 von Dr. Carl Deckard und seinem akademischen Berater Dr. Joe Beaman an der University of Texas in Austin entwickelt und patentiert. Ähnlich wie Chuck Hull gingen Deckard und Beaman dorthin um ein Unternehmen mit dem Ziel zu gründen, ihre neue Technologie durch den Bau und Verkauf von SLS 3D-Druckern zu vermarkten.

Obwohl sie der Stereolithographie ähnlich sind, indem sie beide einen Laser verwenden, um ein Material zu einem gewünschten Objekt zu härten, beruht der SLS-Prozess auf einem Pulvermaterial, um mit dem Laser statt mit Flüssigkeit zu interagieren. Während jeder Durchgang mit dem Laser durchgeführt wird, wird das Pulver auf jeder nachfolgenden Schicht "gesintert" oder "geschmolzen", um die endgültige Form aufzubauen.

3D Systems erwarb später die Technologie von ihren Mitbewerbern, aber das Patent lief im Jahr 2014 aus. Ähnlich wie es bald nach dem Auslaufen von FDM- und SLA-3D-Druckpatenten der Fall war, hat dies zu einem Anstieg von neuen 3D-Druckerherstellern geführt, die diese teuere Industrie anstreben Druckprozess auf die Desktops einer großen Anzahl von Benutzern. Der Fortschritt war bisher langsamer als mit SLA und ein SLS-Gegenstück eines Formlabs-ähnlichen Druckers ist noch nicht erschienen.

Metallbasierte Technologie

SpaceX Crew Dragon

Von vielen als der "Heilige Gral" der additiven Fertigungsprozesse betrachtet, werden Metall-3D-Drucktechnologien - genauer gesagt, Selektives Laserschmelzen (SLM) und Direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS) - bereits verwendet, um kundenspezifische Metallteile für eine Eine breite Palette von Fertigungsanwendungen reicht von kundenspezifischen Rennwagenbauteilen bis hin zu Teilen, die von SpaceX für den Start in die Außenatmosphäre verwendet werden.

Während große Autohersteller und Elon Musk leicht in der Lage sind, die Rechnung für eine Industrie-Maschine zu bezahlen, um nach ihrem freien Willen zu verwenden, sind die Kosten für Besitz und Wartung für die meisten anderen außer Reichweite.

Interessanterweise wird im Dezember 2016 ein Gründungspatent für selektives Laserschmelzen des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik auslaufen.

Genau wie wir es bei flüssigen und pulverbasierten Technologien gesehen haben, wird erwartet, dass der Ablauf eine neue Gruppe von Herstellern mit sich bringt, die die Kosten dramatisch senken werden.

Es ist zwar noch zu früh, um zu sagen, wie sich dies auf lange Sicht auf die Industrie auswirken wird, aber die Auswirkungen könnten enorm sein, da kein anderes 3D-Druckverfahren zuverlässig zuverlässige Teile produziert, die funktional wie Metall-3D-Druck verwendet werden können.

Mit einem Anstieg des Verbrauchs von 3D-Druckern im Jahr 2003 - fast 200.000 Stück wurden allein im Jahr 2015 mit 5.000 US-Dollar oder weniger verkauft - erwartet die Branche selbst von einem Wachstum von etwa 4, 1 Milliarden US-Dollar im Jahr 2015 auf 16, 2 Milliarden US-Dollar in den nächsten vier Jahren; Es ist klar, dass Desktop-3D-Druck mit dem Zerfall von Monopolen und Preisunterbrechungen über den Hype hinausgeht. Unnötig zu erwähnen, dass der Traum vom Desktopdruck in Industriequalität immer noch sehr lebendig ist.