Die Geschichte der Schichtbauverfahren beginnt weit vor der Einführung des Begriffes Stereolithografie. Verschiedene Technologien lieferten Denkanstöße. Bereits um 1900 hatte sich ein „grober“ Vorläufer der Stereolithografie etabliert. Modelltischler schufen Modelle, in dem sie eine Konstruktion in einzelne Schichten zerlegten. Die einzelnen Schichten wurden auf Holz aufzeichnet, ausgeschnitten und anschließend positionsrichtig wieder miteinander verleimt. Die so entstandenen Modelle kamen bei der Entwicklung von Maschinen und Anlagen oder einfach als Gießereimodelle zum Einsatz.
Verfahren zur Herstellung kleinster Strukturen waren aus der Halbleitertechnik bekannt. 1959 zeigte Jack Kilby eine Schaltung bestehend aus verschiedenen Komponenten auf einem Substrat (Transistoren und Widerstände). Hergestellt wurde der IC auf Basis einer Kombination von fotolithografischen Verfahren und Diffusionsprozessen.
1970/71 folgten die ersten Mikroprozessoren, der Intel 4004, der Texas Instruments (TI) TMS 1000 und der Garrett AiResearch „Central Air Data Computer“ (CADC). Hier wurden definierte Schichten auf die Oberfläche eines Wafers bearbeitet, abgeschieden und aufwendig strukturiert. Mehrere Schichten waren möglich. Kaum einer hätte hier von einem Körper oder ähnlichen gesprochen, war die Z-Dimension doch verschwindend klein und über kleinste Körper im Mikrobereich wurde damals nicht nachgedacht, die Zielfunktion war eine andere.
Aber es war ein Schichtbauverfahren…
Der Grundgedanke zur Stereolithografie wurde bereits von dem Japaner H. Kodama 1981formuliert.
In den USA entwickelte Chuck Hull 1982 das Konzept des 3-dimensionalen Druckens. Zu dieser Zeit war er Vizepräsident der UVP Inc., die sich auf die Anwendung von UV Technologien im Druck spezialisiert hatte. UV-Beschichtungen in der Druckindustrie wurden zu dünnen Folien verarbeitet. 1984 erhielt Hull ein Patent auf das Verfestigen eines flüssigen Polymers durch Polymerisation. Er kam zu der Erkenntnis, dass durch genügend viele Folien letztendlich ein 3D-Körper entsteht.
Für die Herstellung der 3D-Modelle wurde eine 3D-taugliche Rechentechnik benötigt. Am MIT in Boston hatte bereits 1963 Ivan Sutherland an einfachen Radarbildschirmen mit Lichtstift und Tastatur erste einfache Zeichnungen erstellt und geändert. Der Anfang für CAD-Systeme war getan. Der Übergang vom 2D zum 3D erfolgte Mitte der 1980er Jahre mit dem deutschen 3D-CAD-System PYTHA. Der erste Farb-Renderer kam auf dem Markt.
1986 erhielt die UVP das Patent auf den Prozess, aufgrund eines Versehens wurde der Begriff Stereolithografie an sich nicht geschützt.
1997 wird sich Hull während seines Besuches von 3D-Schilling in Oberspier erinnern, dass ihm der Gedanke für die Stereolithografie beim Ausdrucken eines Dokumentes gekommen ist. Er beobachtete, dass sich bedruckte Blätter im Drucker übereinander schoben und so ein primitiver 3D-Körper entstand, der ihm zu der grundlegenden Idee verhalf.
Ende der 70er Jahre waren die Voraussetzungen für die Entwicklung der Stereolithografie günstig: Die Mechanismen der Photopolymerisation wurden tiefgründig untersucht und erste UV- lichthärtende Materialien hergestellt. 1988 stiegen sowohl Dupont als auch Huntsmann in die Materialherstellung für die Stereolithografie ein.
Genial war die Beschreibung der 3D-Oberflächen mittels STL-Format. Fälschlich wird unter STL eine irgendeine Abkürzung mit Bezug auf die Stereolithografie vermutet. Richtiger weise steht aber STL für „Standard Transformation Language“. Als dieses Format im Sommer 1994 STL als ein Standard für ISO/ANSI akzeptiert wurde, fanden die jahrelanger Forschungsarbeiten bei Hewlett-Packard von Bjarne Stroustrup, Alexander Stepanov und Meng Lee ihre Bestätigung. Wer das STL-Format initiiert hatte, wessen grundlegende Idee es war, kann heute nur noch schlecht nachvollzogen werden. Fakt ist, dass das STL-Format heute ein Standard-Übergabeformat für die generativen Fertigungsverfahren ist und im ersten Schritt von für Stereolithografie genutzt wurde. Die Datenaufbereitung für generative Verfahren läuft weitgehend nach dem gleichen Schema ab:
Zusammenfassend kann man sagen, dass 1988 alle wesentlichen Voraussetzungen für Schichtbauverfahren vorhanden waren: 3D-Konstruktionen waren möglich, die Oberflächen der konstruierten Körper konnten mit einem einfachen Datenaustauschformat (STL) beschrieben werden und die grundlegende Herangehensweise war erarbeitet: Gezieltes Erzeugen einer konturierten Schicht, die sich mit den darüber und den darunter liegenden Schichten zu einem Körper zusammensetzte.
Das Entwickeln von Verfahren, die diese Schichten aus einer Flüssigkeit (Stereolithografie), Pulver (Lasersintern), aus extrudierten Fäden (FDM) oder aus Papier bzw. Folien entstehen ließen, waren nur eine Frage der Zeit…
In den letzten Jahren konzentrierte sich die Entwicklung von Stereolithografiemaschinen auf Genauigkeit, Effektivität und neuartige Materialien. So stellte 3D-Systems mit der VIPER eine Maschine für höchste Präzision vor.
Mit Envisiontec trat ein Newcomer vor ca. 10 Jahren auf den Plan. Das Konzept deren Anlagen war zunächst völlig neu: Unter Verwendung des DLP-System von Texas Instruments kommen ein oder mehrere Projektoren zum Einsatz. Gemäß Hersteller werden bei hoher Baugeschwindigkeit Teile in engen Toleranzen gefertigt.
2008 überraschte Huntsmann – ein traditioneller Materiallieferant – auf der Euromold mit einem eigenes Stereolithografie System vor: Aradilte Digitalis. Gemäß Flyer können mit dem System zeitgleich viele komplexe Teile produziert werden. Die Präzision ist weit höher als die anderer Systeme oder – wie der Hersteller es ausdrückt - bisher nicht erhältlicher, hoher Präzision. Die Belichtungseinheit ist ein neuartiges mikroelektronisches Shuttersystem (MEMS). Das patentierte MLS MicroLightSwitch® ist ein computergesteuertes System zur „Lenkung der elektromechanischen Verdunklung“. Mit dem Belichtungssystem wird gleichzeitig und punktgenau eine größere definierte Oberfläche gehärtet.
Die Möglichkeiten der 3D-Printer scheinen unbegrenzt: Farbe ist ebenso kein Problem wie die unterschiedlichsten Materialien. So hat die Fa. Objekt Geometries mit der Connex 500 einen Drucker auf dem Markt gebracht, der Bauteile aus einem digitalen Material herstellt: Zwei Materialien können miteinander kombiniert werden, so dass in einem Bauprozess 2K-Teile entstehen, oder die Shorehärte sich innerhalb eines Bauteils nach Vorgabe kontinuierlich ändern kann.
