3Dプリントの誕生【南極クマシリーズ】

この投稿は Little Raccoon によって 2017-3-16 00:00 に最後に編集されました

3Dプリントにより、個々のアイテムを生産するコストは大量生産するコストとほぼ同じになり、規模の経済性が損なわれます。それが社会に及ぼす影響は、1750 年の蒸気機関、1450 年の印刷機、1950 年のトランジスタと同じくらい重大なものになる可能性があり、誰もそれを簡単に予測することはできません。急速に発展しており、あらゆる関連分野に大きな影響を与えています。 ——エコノミスト、2011年2月10日

3Dプリントは現代社会でのみ生まれた技術だと考える人が多いです。実際、3D プリント技術の原型は 19 世紀半ばに登場し、当時はラピッドプロトタイピング技術と呼ばれていました。初期のラピッドプロトタイピング技術は、写真製版と地形図作成という 2 つの技術分野にまで遡ることができます。
1.最も古い3D印刷技術：写真製版 1859年、アメリカ合衆国第16代大統領エイブラハム・リンカーンが就任するちょうど1年前に、フランスのパリの芸術家フランソワ・ウィレーム（1830-1905）は、実際の人物を模倣して彫像を作る方法を研究し始めました。彼の手法はフォトスカルプチャーと呼ばれました。この方法は、3D スキャン、モデル構築、そして階層化製造という、現在 3D プリンティングで使用されているさまざまな技術に非常に近いようです。
彼が最初に直面した困難は、被験者の3次元データをどのように収集するかでした。今日では、コンピュータモデリング CAD ソフトウェアやレーザースキャン装置を使用して「ポイントクラウドデータ」を取得し、完全な 3 次元データを取得できることがわかっています。そして 1859 年当時、3 次元データを取得するのは困難でした。

この問題に直面して、フランソワは写真撮影を利用して対象物の 3 次元データを取得することを考えました。この技術では、円形のプラットフォームを使用し、その中央に実際の人物と実際の物体を配置し、24 台のカメラを 360 度の円状に配置します。2 台のカメラはそれぞれ 15 度ずつ離して配置します。24 台のカメラが同時に撮影し、さまざまな角度から写真を取得します。撮影された画像の解像度は現在に比べると比較的粗いものでしたが、結果として得られた写真コレクションにはすでに被写体の完全な 3 次元データが含まれていました。当社の現在の 3D スキャン技術は、物体の表面から反射された電磁放射を収集して記録し、3 次元モデルのデータを保存します。さて、フランソワの技術を振り返ってみましょう。これは比較的原始的ですが、実は現代の主流の 3D スキャンの原理とそれほど変わりません。それはその時代としては驚くべき発明でした。

3D プリントは、材料を層ごとに追加して積み重ねるプロセスであることはご存じのとおりです。各層の情報データを取得するために、フランソワは撮影した写真をそれぞれ大型スクリーンに投影し、各層のグラフィックを動的なデータに変換する必要がありました。これは、カッティングマシンに接続された比例プロッタという 250 年前の技術を使用して実現されました。これも数値制御の前身です。人々はスケールプロッターの一方の端で各写真の輪郭を追跡して操作し、もう一方の端で木のスライスを切りました。スケールプロッターは元の投影のサイズを変更でき、自由に拡大または縮小できます。最後に、すべての木片を積み重ねて重ね合わせ、熟練した職人やアーティストによって全体として加工します。鮮やかで生きているような立体像が完成します。これは写真製版、またはフォトリソグラフィーです。写真の彫刻からは、フランソワの技術は比較的シンプルであるものの、3Dプリントの原型を示し始めていることがわかります。

ナポレオンのポーランド人妻、マリー・ド・ラ・コンテス・ヴァレフスカの像
フランソワの技術は、今日の 3D プリンティングと非常によく似ています。まず、対象物の 3 次元データを収集し、それをスライスしてレイヤー化します。次に、各レイヤーのスライス情報を使用して実際の材料レイヤーを構築し、オブジェクトが形成されるまでレイヤーごとに積み重ねます。 1864 年、フランソワはこの発明に対して特許 (公開番号 US43822A) を取得しました。

2.地形学の起源：ワックスプレート積層の誕生地図は、私たちが世界を理解するための重要な手段の 1 つです。従来の2次元地図では、人工的または自然の地理的詳細をより詳細に表現することができないため、100年以上前に、人々は3次元構造の地形図を模索し始めました。

元オーストリア軍将校のジョセフ・ブランターは1859年にオーストリアで生まれました。彼は19歳のときにオーストリア軍の中尉になりました。 1878年12月12日、彼は戦闘での優れた功績によりフランツ・ヨーゼフ皇帝からナイトの称号を授けられた。
1892年、ブランサーはワックス板を重ねて等高線地図を作成する技術を発明し、特許を取得しました。地形の輪郭は一連のワックスパネルに刻印され、その後切断され、積み重ねられ、滑らかにされます。この方法では、等高線の表示に基づいて正と負の標高を持つ 3 次元サーフェスを作成できます。これらの表面を適切に裏打ちした後、印刷された圧縮紙を使用してレリーフマップを作成します。

現在、当社の 3D 印刷技術により、一般の人々が自宅であらゆる場所の 3D 地形図を作成できるようになりました。より有名なのは R&D Technologies です。世界的に有名な 3D 印刷会社 Stratasys のニューイングランド代理店の 1 つとして、同社は Google Earth を通じて地形図の 3D データを出力し、直接印刷できる STL ファイルジェネレーターを開発しました。

今日は、ウィレムが開拓した写真彫刻と、ブランテールが発明した立体地図を見てみましょう。当時の技術は今日とは比べものになりませんでしたが、3D プリントのプロトタイプが構築され、3D プリント技術の将来の飛躍的進歩のための良い基盤が築かれました。人類の文明は、何世代にもわたる科学的成果の上に築かれています。私たちが今見ている世界は、昔の人々が科学技術や文化的知識を材料として使い、まるで3Dプリントのように層ごとに構築した結果です。この世界は階層化された文化構造であり、私たちは現在、この文化構造の頂点に立ち、今も進歩を続け、人類文明の成果を積み重ねています。人類の技術の進歩により、3D プリントの展望はより明確になってきています。
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