Wer hat den 3D-Druck erfunden?

Leserfrage: Wer hat den 3D-Druck erfunden? Wer ist der Erfinder des 3D-Drucks?
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Antwort:

Wer hat den 3D-Druck erfunden? Wer ist der Erfinder des 3D-Drucks bzw. der Erfinder des ersten 3D-Druckers? Wie begann die Entwicklung des 3D-Drucks? Diese Fragen werden im vorliegenden Text ausführlich und auf Grundlage umfangreicher Recherche beantwortet.

Die Geschichte des 3D-Drucks reicht bis in die 1980er Jahre zurück. Mindestens drei Personen forschten damals an der Entwicklung des 3D-Drucks. Wer diese Personen waren und welchen Anteil sie an der Weiterentwicklung der 3D-Druck-Technologie und an anderen wissenschaftlichen Forschungsarbeiten haben, erfahren Sie in diesem Beitrag.

In den Jahren 1980/81 entwickelte der Japaner Hideo Kodama am Nagoya Municipal Industrial Research Institute das erste funktionierende AM Photopolymer Rapid Prototyping System. Gerade in Deutschland und Europa sind aber andere von ihm mitentwickelte bzw. designte Produkte wesentlich bekannter, auf die wir noch weiter eingehen werden. Hideo Kodama hatte sich auch mit weiteren Verfahren, die dem 3D-Druck zugerechnet werden, beschäftigt. Leider hatte er die Unterlagen nicht fristgerecht beim Patentamt eingereicht, sodass Charles Hull offiziell als Erfinder der Stereolithographie (SLA) bezeichnet wird. Dieser reichte sein Patent 1984 ein und bekam es 1987 zugesprochen. Drei Wochen bevor Hull die Unterlagen einreichte, meldete zudem der Franzose Alain Le Mehaute mit seinem Forscherteam ein Patent für die Stereolithographie an. Dieses Patent wurde jedoch aufgegeben und Le Mehaute kaum noch als Erfinder dieser 3D-Druck Technologie erwähnt.

Hideo Kodama

Hideo Kodama wurde 1944 in Japan geboren. Er studierte unter anderem an der Tama Fine Arts University in Tokio. Da General Motors damals als „Design-Mekka“ der Automobilwelt galt, bewarb er sich mit einigen Fahrzeugskizzen in Detroit. General Motors plante damals, bei Opel eine große Konstruktionsabteilung aufzubauen. Da Japaner als Kleinwagenspezialisten galten, wurde er 1966 nach Rüsselsheim geschickt. Dort war vier Jahre vorher ein neues Design Center eröffnet worden. Hier war Kodama war unter anderem an der Entwicklung des legendären Opel Manta beteiligt und für die Entwicklung der zweiten und dritten Generation des Opel Corsa zuständig.

Zuerst arbeitete er im Atelier des Entwicklers Erhard Schnell und war hier mit für das Design des Opel Mantas zuständig. Schnell schuf die erste Version des Corsa, während Kodama das Konzeptfahrzeug Corsa Spider entwickelte. Danach war er für die zweite und dritte Corsa-Generation zuständig, das im Gegensatz zur Vorgängerversion einige Änderungen erfuhr. Vom Corsa wurde dann auch der Opel Tigra abgewandelt.

Der Opel Manta war die Antwort auf den Ford Capri. Ursprünglich sollte er als Kadett Coupé bzw. Ascona Coupé auf den Markt kommen und auch im Motorsport eingesetzt werden. Der stellvertretende Leiter des Design Studios, besuchte in Paris den Meeresbiologen Jacques Cousteau, der ihm einiges über den Mantarochen zu berichten wusste.

Neben seiner Tätigkeit bei der Adam Opel AG war er unter anderem am Nagoya Municipal Industrial Research Institute tätig. Hier entwickelte er im Jahr 1981 das AM Photopolymer Rapid Prototyping System.

Veröffentlicht wurden seine Arbeiten unter folgenden Titeln: „A Scheme for Three-Dimensional Display by Automatic Fabrication of Three-Dimensional Model,“ IEICE Transactions on Electronics (Japanese Edition), vol. J64-C, No. 4, pp. 237–41, April 1981 und „Automatic method for fabricating a three-dimensional plastic model with photo-hardening polymer,“ Review of Scientific Instruments, Vol. 52, No. 11, pp. 1770–73, November 1981.

Vor ein paar Jahren ist er nun in den Ruhestand getreten und genießt das Leben als Rentner in der rheinland-pfälzischen Landeshauptstadt. Zuhause hat er sich ein Atelier eingerichtet, in dem er auch heute noch zeichnet, denn sein Interesse an Design und Formen ist natürlich nicht abhanden gekommen.

Chuck Hull / Charles W. Hull

Chuck Hull (bürgerlicher Name Charles W. Hull) wurde am 12. Mai 1939 in Clifton (US-Bundesstaat Colorado) geboren. Er war Mitbegründer, Executive Vice President und auch Cheftechnologe von 3D Systems. Er erfand die Stereolithographie (Solid Imaging Processes), die erste kommerziell nutzbare Rapid Prototyping Technologie und das STL-Dateiformat. Des Weiteren ist er an mehr als 60 US-Patenten und weiteren weltweiten Patenten auf dem Gebiet der Ionenoptik und des Rapid Prototypings beteiligt. Im Jahr 2014 wurde ihm die Ehre zuteil, in die National Inventors Hall of Fame aufgenommen zu werden, 2017 in die TCT Hall of Fame.

Mit dem Verfahren der Stereolithographie beschäftigte er sich erstmals, als er im Jahr 1983 mit Hilfe eines UV-Lichts Tischbeschichtungen aushärtete.

Er entwickelte mit der Stereolithographie ein Verfahren, mit dem feste Objekte gefertigt werden konnten, indem man dünne Schichten eines mit UV-Licht härtbaren Materials übereinander druckt. Hull beschreibt in seinem 1984 eingereichten Patent einen konzentrierten, aus ultraviolettem Licht bestehenden Strahl, der auf die Oberfläche einer Wanne gerichtet ist. In dieser Wanne befindet sich ein flüssiger Photopolymer. Dieser Strahl bewegt sich  durch die Computersteuerung und bringt jede Schicht auf die Oberfläche der Flüssigkeit. Trifft der Strahl auf die Oberfläche, verändert das Photopolymer seinen Zustand und härtet zu einem Festkörper aus. Zuvor schneidet eine CAD Software das Computermodell mathematisch in ein Anzahl dünner Scheiben. Der Auftrag erfolgt schichtweise und beginnt am unteren Ende des zu fertigenden Objektes. Die Bauplatte wird nach dem Verfestigen des Filaments leicht herabgesenkt und dann die nächste Schicht aufgetragen.

Im Jahr 1986 gründete Hull 3D Systems. Er bemerkte, dass sein Verfahren sich nicht allein auf Flüssigkeiten beschränkte, weshalb er sich für den Gattungsnamen „Stereolithographie“ entschied. Zugleich erweiterte er die Patentansprüche auf „verfestigungsfähiges Material“ auch auf „Material, das seinen physikalischen Zustand verändern kann“. Er entwickelte auch die Datenaufbereitung für triangulierte Modelle als STL-Dateiformat, das Slicing und verschiedene Belichtungsstrategien, zu denen beispielsweise wechselnde Straffurrichtungen gehören. Hull wurde für seine Forschungsergebnisse mehrfach ausgezeichnet. So erhielt er unter anderem 2014 den vom Europäischen Patentamt vergebenen Europäischen Erfinderpreis in der Kategorie „Außereuropäische Länder“ und 2015 den vom Industrial Research Institute vergebenen IRI Achievement Award für die Erfindung der Stereolithographie.

Alain Le Méhauté

Alain Le Mehaute (im englischsprachigen Wikipedia verwendete Schreibweise)

Alain Le Mehaute wurde am 21. November 1947 in Frankreich geboren und war als Ingenieur-Chemiker tätig. In den Bereichen Geometrie, Physik und Chemie hat er zahlreiche Forschungen betrieben und wissenschaftliche Literatur verfasst. Le Mehaute entwickelte gemeinsam mit Olivier de Witte und Jean Claude André die Stereolithographie und meldeten diese als Erste zum Patent an. Offiziell wird aber Chuck Hull als Erfinder der Stereolithographie und der 3D-Druck-Technologie bezeichnet.

Nach seinem Studium war Le Mehaute als Hauptingenieur bei Alcatel-Alstrom tätig. Danach wurde er an die Universität Nantes berufen und war hier als Professor für Mathematik tätig. Auch die Universität Paris-Süd verpflichtete ihn. Von 1996 bis 2010 war er am Institute of Modern Materials (ISMANS) in Le Mans als Direktor tätig. Nachdem er in den Ruhestand ging, nahm er eine Gastprofessur an der Universität von Kasan an.

Seine wissenschaftliche Arbeit ist in mehr als 100 Artikeln dokumentiert, die meisten davon haben physikalische Themen zum Inhalt. Das United States Patent und Trademark Office erklärte, dass Le Mehaute an insgesamt 23 Patenten beteiligt beziehungsweise dessen Autor ist. Er entwickelte unter anderem einen Generator, der auf Lithiumbasis arbeitet, sowie eine Vorrichtung zum Dämpfen von Vibrationen, die das Schuhwerk bei der Bewegung auf den Nutzer überträgt. Nur bei der Anmeldung der Stereolithographie zum Patent scheint etwas schiefgelaufen zu sein.

Am 16. Juli 1984 meldete Alain Le Mehaute gemeinsam mit Olivier de Witte und Jean Claude André die Stereolithographie zum Patent an. Drei Wochen später reichte Chuck Hull sein eigenes Patent ein. Da es beim Patent, welches Le Mehaute gemeinsam mit de Witte und André eingereicht hatte, zu Problemen kam, gilt Hull heute als Erfinder dieser 3D-Druck-Technologie. Die französische General Electric Company, die heute zu Alcatel-Alstrom gehört, und das CILAS Konsortium hatten die französischen Erfinder – angeblich „mangels Geschäftsperspektive“ – nicht mehr angemeldet. Alain Le Mehaute äußerte sich in einem Interview zum Engagement, welches zur Patentanmeldung geführt hat, als „Ergebnis einer theoretischen Verpflichtung“. Dazu gehören „mathematische Ordnung, Leidenschaft für transdisziplinäre Wissenschaften und den Glauben an das explosive kommerzielle Potenzial.

„Zuerst flog das Team hoch, bis sie (durch Gerüchte aus zweiter Hand) erfuhren, dass ihre Patentanmeldung aufgegeben worden war, weil ihre Arbeitgeber die Größe des kommerziellen Potenzials nicht wahrnehmen konnten.“

Natürlich brachte er sein Bedauern darüber zum Ausdruck, dass seitens der Europäischen Union allein Chuck Hull als Erfinder der Stereolithographie ausgezeichnet wurde. Gleichzeitig würdigte er Hulls Weitsicht mit folgenden Worten: „Ich habe großen Respekt vor Hull, der den Mut hatte, 1986 die Entwicklung von 3D Systems einzuleiten. Ich bewundere auch sehr die Fähigkeit der USA, Türen in die Zukunft zu öffnen, auch wenn sie nur theoretische Annäherungen an den Wert verstehen können. Das ist etwas, worüber unsere französischen Finanzexperten auch heute noch lachen würden… Wir sehen die Folgen dieser Einstellungen jeden Tag und die 3D-Technologie ist nur ein Beispiel für unser gemeinsames Scheitern“.

Schon der Start der 3D-Druck-Technologie war sehr spannend. Auch in Zukunft wird sie eine gewichtige Rolle spielen – sowohl im privaten als auch im industriellen Sektor. Wir von 3D-grenzenlos informieren Sie in unseren täglich erscheinenden Berichten über Beispiele aus der Praxis, aber auch über Neuentwicklungen bei den 3D-Druckern selbst, den für den Betrieb nötigen Filamenten und dergleichen mehr.

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