HISTORIA DRUKU 3D – CZĘŚĆ 2: początki branży druku 3D na świecie, czyli jak Stratasys sprzedawał drukarki 3D do metalu, a EOS produkował drukarki 3D do żywic

Tak jak druk 3D nie jest nową technologią, tak i branża druku 3D nie powstała wczoraj… Chociaż segment niskobudżetowych drukarek 3D wciąż jest relatywnie świeży i liczy sobie niespełna 5-6 lat, znakomita większość firm produkujących maszyny wysokobudżetowe powstała jeszcze w latach 90-tych. Przez minione ćwierć wieku producenci przeżywali wzloty i upadki, współpracowali ze sobą, bądź prowadzili spory patentowe. Część z nich upadła, część została przejęta przez innych graczy. Najciekawsze w tym wszystkim jest jednak to, że początki tej branży w niczym nie odbiegały od tego z czym mamy do czynienia dziś w segmencie niskobudżetowym. Nawet najwięksi byli kiedyś mali…

Niniejszy artykuł jest drugą częścią naszego cyklu wprowadzającego Was w arkana technologii przyrostowych. Tydzień temu opisywaliśmy historię pierwszych zgłoszeń patentowych dotyczących druku 3D oraz zapoznaliśmy Was z człowiekiem, który jako pierwszy wpadł na pomysł nazwania tej technologii w taki sposób i przyrównania jej do tradycyjnego drukowania na papierze. Dziś poznamy ich dalsze losy oraz wprowadzimy na scenę całą rzeszę nowych postaci…

Lata 80’te – pierwsi gracze na rynku: 3D Systems oraz… DuPont, Loctite, Mitsubishi i Sony!

Pierwszą firmą, która oficjalnie rozpoczęła działalność w branży technologii przyrostowych było 3D Systems, założone w 1986 roku przez Charlesa Hulla, uznanego za ojca druku 3D. Pierwszą drukarką 3D – a raczej „aparaturą stereolitograficzną”, jak nazywał ją wtedy jej twórca, było SLA-1, prekursor popularnego później urządzenia o nazwie SLA 250. Maszyna drukowała z żywicy światłoutwardzalnej i służyła do szybkiego prototypowania. W 1988 roku 3D Systems nawiązało współpracę z firmą Ciba-Geigy w kwestii opracowania nowego rodzaju żywic akrylowych, dedykowanych technologiom przyrostowym.

Zanim Hull założył swoją firmę, pełnił obowiązki prezesa działu technologicznego w kalifornijskiej firmie UVP Inc. Gdy w marcu 1986 roku patent na stereolitografię został oficjalnie opublikowany, Hull wraz z Raymondem Freedem założyli 3D Systems. W tym samym czasie – Yehoran Uziel, pracujący dla izraelskiego Operatecha, opracował w Izraelu maszynę również wykorzystującą technologię stereolitografii. Gdy zapoznał się z pracami Hulla, przyleciał do USA i spotkał się z nim. Trzy lata później dołączył do firmy jako szef działu technologicznego.

Pierwsze „aparatury stereolitogrficzne” w wersji beta trafiły do klientów pod koniec 1987 roku, a finalne, produkcyjne egzemplarze zostały dostarczone w kwietniu 1988 roku. Były to zarazem pierwsze w historii, komercyjne instalacje systemów addatywnych na świecie.

W tym samym roku stereolitografią zainteresowało się dwóch potentatów branży chemicznej – DuPont i Loctite (amerykański producent klejów, należący od 1997 roku do Henkela). Obydwie firmy zaprezentowały własne urządzenia drukujące z żywic. DuPont prowadziło działalność w tej branży do roku 1999 gdy sprzedało cały dział firmie DSM, z kolei Loctite zakończyło swoją przygodę w tej branży wcześniej, ponieważ już w roku 1993. Technologia DuPont nosiła nazwę Somos i była przez wiele lat licencjonowana wielu firmom na świecie.

DuPont wszedł zresztą w ostry spór patentowy z Charlesem Hullem, zarzucając mu skopiowanie rozwiązań opatentowanych wcześniej przez Japończyka Hideo Kodamę i doprowadzając do tego, że w 1988 urząd patentowy odrzucił jego patent na stereolitografię. Rok później 3D System przedstawiło mocne dowody na to, że rozwiązania Hulla są unikalne, a jego prace były prowadzone niezależenie od badań Kodamy. Ostatecznie patent został przywrócony.

Na przełomie 1988 i 1989 roku tematem zajęły się dwie kolejne firmy – japońskie NTT Data CMET, którego udziałowcem było Mitsubishi oraz D-MEC – spółka joint venture współtworzona przez Sony. Pierwsza nazwała swój proces mianem Solid Object Ultraviolet Plotter (SOUP), a druga Solid Creation System (SCS). Technologia była oparta o podobne rozwiązania technologiczne co stereolitografia Hulla, jednakże źródłem jej powstania były niezależne prace naukowo-badawcze prowadzone przez Japończyków – przede wszystkim wspomnianego Hideo Kodamę, Takashi’ego Moriharę i Yoji Marutani. Pierwsze prace Kodamy w tym obszarze sięgają wczesnych lat 80-tych XX wieku. W latach 1989-1990 Mitsubishi sprzedało 9 systemów drukujących w technologii SOUP. NTT Data, w której koncern miał swoje udziały w 2000 r. sprzedała swoją technologię innej japońskiej firmie – Teijin Seiki, która utworzyła nową markę CMET Inc.

Sony sprzedawało z powodzeniem swoje systemy SCS przez całe lata 90-te, wkraczając z nimi na początku lat 00-nych do USA. W 2002 r. w wyniku sporu patentowego z 3D Systems Sony wykupiło licencję na technologię SLA, dzięki czemu mogło kontynuować sprzedaż w Ameryce Północnej. Ostatecznie w 2007 r. koncern zaprzestał produkcji i sprzedaży swoich maszyn addatywnych.

Lata 90’te – premiery kolejnych technologii przyrostowych

W pierwszej połowie lat 90-tych, na rynku pojawiło się szereg nowych firm prezentujących całkowicie nowe podejście do technologii przyrostowych. Rok 1991 to debiuty Stratasysa – firmy produkującej drukarki 3D drukujące z termoplastów w technologii FDM, Helisys – firmy drukującej obiekty przestrzenne z folii w technologii LOM (laminated object modeling) oraz Cubital, drukujący z fotopolimerów utwardzanych silnym światłem UV w technologii SGC (solid ground curing).

Warto też wspomnieć, że rok wcześniej swoją pierwszą maszynę sprzedał też niemiecki EOS. Firma kojarzona dziś wyłącznie z produkcji maszyn drukujących ze sproszkowanego metalu (DMLS) i tworzyw sztucznych (SLS), na początku specjalizowała się również w stereolitografii. Jednym z pierwszych klientów firmy było BMW, które zamówiło dwa systemy stereolitograficzne za ok. 1 milion niemieckich marek. Do 1993 roku firma sprzedała łącznie 15 drukarek 3D w Europie i Japonii. W Kraju Kwitnącej Wiśni dystrybucją EOS’a zajmowała się firma Hitachi Zosen Information Systems należąca do koncernu Hitachi Zosen Corporation.

W 1990 roku powstało także belgijskie Materialise – pierwsza firma świadcząca usługi druku 3D w krajach Beneluxu i zarazem jedna z pierwszych na świecie. Równocześnie firma rozpoczęła prace nad własnym oprogramowaniem wspierającym przygotowywanie modeli pod druk 3D. W 1991 firma wypuściła na rynek oprogramowanie medyczne Mimics, a rok później przemysłowe Magics.

W 1992 roku na rynek trafiła technologia SLS, rozwijana przez amerykańską firmę DTM, założoną przez jednego z bohaterów poprzedniego artykułu – Carla Deckarda. Już wkrótce zainteresował się nią także EOS, który w 1994 roku zaprezentował swoją pierwszą maszynę tego typu – EOSINT. W tym samym roku zadebiutowała także firma Sanders Prototype – znana dziś jako Solidscape. Jej flagowym produktem był druk 3D z wosku – technologia dedykowana dla branży jubilerskiej i stomatologicznej.

Termin „drukowanie 3D” oficjalnie pojawił się w 1996 roku za sprawą kolejnej amerykańskiej firmy – Z Corporation, która zaprezentowała technologię o nazwie „druk 3D” (3D printing), polegającą na budowaniu modeli przestrzennych z proszku gipsowego, spajanego selektywnie lepiszczem. 3D Systems sprzedało z kolei swoją pierwszą drukarkę 3D (o nazwie Actua 2100), wykorzystującą technologię natryskiwania materiału (wosku) przy użyciu głowic typowych dla druku atramentowego.

W 1998 roku w branży druku 3D pojawiła się pierwsza chińska firma – Beijing Yinhua Laser Rapid Prototypes Making & Mould Technology Co., Ltd., która oferowała technologie zbliżone do FDM i innych procesów technologicznych. Zostały one oryginalnie opracowane rok wcześniej przez Uniwersytet Tsinghua w Pekinie.

W marcu 1999 roku 3D Systems wypuściło na rynek dwa bardzo ważne urządzenia – szybszą i tańszą wersję Actua 2100 o nazwie ThermoJet oraz SLA 7000 – jedną z najdroższych drukarek 3D w tamtym czasie, kosztującą 800 tysięcy dolarów. W kwietniu Extrude Hone AM (znane dziś jako Ex One) zainstalowało w Motoroli swoją pierwszą maszynę drukującą z metalu – ProMetal RTS-300.

Lata 00’ne – pierwsze istotne przejęcia oraz debiuty Objeta, EnvisionTEC i czołowych producentów drukarek 3D do metalu

Wraz z wejściem w nowy wiek, w branży druku 3D pojawiło się kilku bardzo ważnych graczy, doszło także do pierwszych poważnych przejęć, które miały istotny wpływ na układ sił w przyszłości. Lata 2000-2009 to również ostatnia dekada, gdy rynek druku 3D był zdominowany przez drogie technologie o charakterze profesjonalnym, a o jego istnieniu wiedziało wąskie grono specjalistów. Już wkrótce o drukarkach 3D miał usłyszeć cały świat – póki co, w roku 2000 wciąż obowiązywał stary porządek świata…

W kwietniu 2000 roku miało miejsce szereg ważnych premier. Izraelska firma Objet Geometries zaprezentowała maszynę o nazwie Quadra, drukującą z fotopolimerów utwardzanych światłem UV, natryskiwanych na stół roboczy przy pomocy 1536 głowic. Sanders Prototype, które we wrześniu tego samego roku zmieniło oficjalnie nazwę na Solidscape, przedstawiło PatternMaster, drukarkę 3D zdolną drukować niezwykle precyzyjne obiekty z wosku. Z Corporation wypuściło na rynek Z402C – pierwszą drukarkę 3D drukującą w pełnym kolorze. Z kolei Precision Optical Manufacturing (POM), pokazało technologię DMD (direct metal deposiotion) wykorzystywaną do tworzenia i naprawiania metalowych detali przy użyciu sproszkowanego metalu. Stratasys zaprezentował drukarkę 3D Prodigy, drukującą obiekty z ABS.

Materialise, które potrzebowało drukować modele z żywic światłoutwardzalnych o długości ponad dwóch metrów, stworzyło własne drukarki 3D, drukujące w technologii o nazwie Mammoth Stereolithography (mamucia stereolitografia). Największa maszyna tego typu posiada obszar roboczy na poziomie aż 210 x 70 x 80 cm.

W listopadzie tego samego roku Helisys – twórca technologii LOM, ogłosił zakończenie działalności. W ciągu 9 lat funkcjonowania na rynku firma sprzedała 375 drukarek 3D. Michael Feygin – twórca firmy oraz technologii którą rozwijała, utworzył kolejną – Cubic Technologies. W tym samym roku z branżą druku 3D pożegnała się także wspomniana wcześniej firma NTT Data, której udziałowcem było Mitsubishi.

W 2001 roku doszło do pierwszego ważnego przejęcia – 3D Systems wykupiło DTM, pioniera technologii SLS. Zwróciło to uwagę Urzędu Antymonopolowego działającego przy Ministerstwie Sprawiedliwości USA, który wszczął w tej sprawie dochodzenie wyjaśniające. W tym samym roku 3D Systems przejęło także małego szwajcarskiego producenta żywic – RPC Limited.

Jesienią, na targach EuroMold w Niemczech, we Frankfurcie nad Mennem, nowa firma – EnvisionTEC, zaprezentowała po raz pierwszy swoje drukarki 3D Perfactory, oparte o nowatorską technologię utwardzania żywic światłem projektora, zwaną potocznie DLP. Kluczową innowacją było tu utwardzanie całej warstwy drukowanego detalu (lub detalów) równocześnie.

Targi EuroMold 2001 były świadkiem premier wielu innych ważnych nowości – Quadra Tempo, nowszej i szybszej drukarki 3D Objeta, DirectSteel 20-V1 – drukarkę 3D drukującą ze stali EOS’a oraz premierową drukarkę 3D Concept Laser.

Targi EuroMold, które dziś dużo straciły pod tym względem na znaczeniu, w latach 00-nych były najważniejszym wydarzeniem dla całej branży druku 3D, podczas którego prezentowano większość nowości rynkowych jakie pojawiały się w danym roku. Na przestrzeni kolejnych lat, kształtowała się czołówka firm, którą znamy obecnie. Prym wiodły 3D Systems, Stratasys, Z Corporation, EOS, Objet i EnvisionTEC. Coraz prężniej zaczynały działać firmy chińskie – coraz ciszej robiło się z kolei wokół firm japońskich, które miały kluczowy wpływ na rozwój technologii przyrostowych w latach 80-tych i 90-tych.

Wśród firm, które pojawiły się w latach 00-nych i mają dziś istotną pozycję rynkową warto wspomnieć o:

• Next Factory (obecnie DWS), które zadebiutowało na EuroMold w 2004 roku prezentując dwie drukarki 3D DigitalWax 010 i DigitalWax 020
• w 2005 r. zadebiutowały firmy MCP Tooling Technologies (która najpierw zmieniła swoją nazwę na MTT, a później podzieliła się na MTT z siedzibą w Wielkiej Brytani i SLM Solutions w Niemczech) oraz Voxeljet Technology GmbH – producent maszyn drukujących gniazda do form do odlewów z piasku; w tym samym roku duński producent wielkoformatowych skanerów – Contex Scanning Technologies, przejął Z Corporation
• w 2007 roku rozpoczął działalność Mcor – producent drukarek 3D drukujących modele przestrzenne z papieru, technologii opartej na podwalinach LOM
• w 2008 roku w Holandii zadebiutował Shapeways – pierwsza firma świadcząca usługi druku 3D ukierunkowana na odbiorców indywidualnych i rynek konsumencki.

Koniec lat 00-nych to zarazem początek dwóch firm, które zapoczątkowały nadchodzącą wielkimi krokami rewolucję. W 2009 roku swoją działalność rozpoczęły brytyjski Bits From Bytes oraz amerykański MakerBot. Obydwie firmy wprowadziły na rynek coś, co jeszcze kilka lat temu wydawało się być absurdalnie niemożliwe – niskobudżetowe, konsumenckie drukarki 3D.

Prawdziwą ciekawostką – oczywiście z dzisiejszego punktu widzenia, jest to, jak poszczególne firmy współpracowały ze sobą na różnych obszarach. W latach 2006-2008 Stratasys był dystrybutorem drukarek 3D do metalu szwedzkiego Arcama i instalował pierwszą maszynę EBM w Stanach Zjednoczonych. Wcześniej, bo w latach 2003-2006 Stratasys dystrybuował w USA także produkty Objeta. ProMetal RCT – oddział ExOne był w latach 2009-2011 amerykańskim dystrybutorem Voxeljeta, tracąc ją później na rzecz 3D Systems.

Jednakże prawdziwą perełką, o której mało kto dziś pamięta była współpraca Stratasysa i HP w latach 2010 – 2012, w ramach której HP sprzedawało drukarki 3D Stratasysa pod własną marką w Europie!

Lata 2010 – 2013

Na początku lat dwutesięcznych-nastych, w branży druku 3D doszło do kilku kluczowych przejęć, które ostatecznie ukształtowały jej obecną formę. Najbardziej obfity w przejęcia był rok 2011:

• w styczniu 2011 roku MTT Technologies (dawne MCP Tooling Technologies) podzieliło się na MTT i SLM Solutions; trzy miesiące później MTT stało się częścią Renishaw
• w maju Stratasys przejął Solidscape
• w grudniu 3D Systems ogłosiło przejęcie Z Corporation (formalnie doszło do tego w styczniu 2012 r.); ponadto tylko w 2011 roku firma dokonała aż siedmiu innych przejęć firm z segmentu druku 3D, produkcji materiałów eksploatacyjnych i oprogramowania!

Jednakże do najważniejszej transakcji tego typu doszło w kwietniu 2012 roku, gdy amerykański Stratasys i izraelski Objet podjęły decyzję o fuzji obydwu przedsiębiorstw. Z uwagi na to, że Stratasys był notowany na amerykańskiej giełdzie, strony uznały że to amerykańska marka będzie oficjalnie głównym podmiotem, chociaż tak naprawdę, to Objet był inicjatorem całej transakcji. Od tamtego czasu Stratasys ma dwie oficjalne siedziby – w USA i w Izraelu.

W 2013 roku doszło do jeszcze jednej istotnej transakcji, której autorem również był Stratasys, jednakże jej kulisy oraz konsekwencje poznacie w następnym odcinku naszej serii…