2018-07-17

不要放弃︰ 3D打印技术发明者Chuck Hull讲述他的故事

新科学家 By Michael Brooks

19 October 2016

查克•哈尔（Chuck Hull）怎样发明了3D 打印技术︰一个坚持、别出心裁和赢胜的故事

世界各地，数千失去了四肢的人正戴着适合自己的义肢。在手术室，外科医生正在使用患者病灶的3D模型来指导手术。这是那种使查克•哈尔非常快乐的事——因为他发明了使这些成为可能的技术。哈尔说："我被在医疗保健中已启用的3D 打印技术的进展深深感动，这是一种对拯救并改善生命做出贡献的感觉"。

三十年前这是不可想象的。制作像假肢一样的东西甚至塑料部件是极为困难的。哈尔说："每个工程师知道它是多么的单调乏味，首先你需要设计一个部件，然后需要一名机械师去注这个的模"。如果模具有问题的话，你不得不再次经历整个过程。制造商渴望一个更好的方式，哈尔说："对此没有人有一个解决方案，这就是当时3D打印技术的出发点，想法是简单的来制造原型塑料件。"

哈尔通常是谦虚的︰时间回溯到1983年，那时他的想法也是灵光一现。当时，他正在为一个美国的小公司工作，工作内容是使用高强度紫外线光来把液体塑料固化成固体，它的产品之一是涂层一个桌子。哈尔说："在某个时候我想到了我们正在固化的塑料薄片，我想也许我能通过堆积这些薄片来创建一个原型部件"。

如果能使这个方案投入使用的话，它将把生产时间从几个月削减到几天。"我很激动的找到公司的老板。”

尽管哈尔充满热情，但他的老板是不愿意把宝贵的资源赌注在分层制造塑料的未来。但哈尔坚持了他的方案。他说，"我很自信我能弄清楚怎样来做它"。最终，他的老板同意让他有一个在这栋楼后面空的实验室，但他不能在公司的工作时间使用它，于是他不得不在晚上和周末的时间来实现自己的想法。

他从在笔式绘图仪发现了的电机开始，笔式绘图仪是绘制像建筑图之类的机器，并在一台原始计算机上使用BASIC语言编程使它们运动。这是辛苦的工作，他回忆道："你不得不在你的头脑中来想象它并一行一行的编写出你想要的程序"。

为了能自己制造这些物体，他把两个 UV灯集中在一大桶液体塑料上并用两个马达来引导这个光跨过它的表面，把一个塑料条子固化成扁平的形状。然后第三个电机降低这个固化了的片，再把它淹没在液态塑料中，准备添加下一层。

起初，哈尔挣扎于让层黏住并把形状保持在一起。他说："我造了很多的垃圾"。

夜复一夜他坚持了下来。慢慢的这个形状改进了，直到他最后制造了他已经设计了的东西为止。

"我制造的第一个实际的部件只是一个小杯子的形状"。但它已经足够了。这个想法已经准备好要到一个新的水平，"我们得到了专利的应用并且我们的专利律师很兴奋，他认为这可能是一个真正的突破。公司的一批工程师也对它感到兴奋"。哈尔很快又回到他老板的办公室，推行他的想法。他说，是这个公司来商业化光固化快速成形的时候了。

然而这项技术并没有马上起飞，推进该项目将意味着在时间和资源的巨大投入，并且他的老板决定不值得冒这个险。

这可能是正确的决定，尽管是出于错误的原因。当时他们俩都不知道是有人早在他们之前已经到了那儿。三个星期之前，法国通用电气公司由阿兰·勒莫豪特领导的团队已经提出了本质上几乎相同过程的专利申请。

"当你想做某些新的东西时，几乎没有几个人看到它的智慧"

没有专利没有支持，难道哈尔的梦就此结束了吗？哈尔说："技术的历史告诉你当有人发明某些东西时，你能相当的肯定在世界上另外有人也在接近它"。

但先出来与获胜是不一样的。勒莫豪特的老板原来是比哈尔的老板更加厌恶风险，通用电气公司放弃了这个专利申请，因为没有看到这项技术的潜力。哈尔的专利获准，他决定独自将它产业化。1986年他成立了自己的公司3D Systems。哈尔说："当你想做某些新的东西时，几乎没有几个人能看到它的智慧，但我是一个相当积极的人，我会听那些所有反对者的声音，但这些并不会影响我"。

第一个看到这项技术潜力的人是汽车制造商，当时美国的汽车制造商严重落后于它们的日本竞争对手。"他们真的很热心，关于这个技术能为他们公司做些什么，因此我们很快就开始制造设备、培训他们怎样来使用它和安装它。

自那时以来，3D打印技术已经不断增长。已经发明了几种方法，并且3D扫描仪使完全重新创建物体成为可能。让你用你的手机扫描一个项目并打印一个副本的应用程序正在被开发。并不再是只对塑料的，这个技术已适应于各种材料，甚至是巧克力。去年，私人勘探公司SpaceX公司使用了3D打印技术来建造一台火箭发动机。也许最令人印象深刻的材料是人体细胞，现在有可能打印要更换的血管、皮肤和心脏组织，并且3D打印的器官正在经历它们的第一次临床试验。

从哈尔33年前打印了小杯子，这是一条很长的路。

简介

查克•哈尔（Chuck Hull）是3D Systems的创始人兼首席技术官。他在1986年获得了SLA光固化快速成形工艺的专利。