История 3Д печати. Слой за слоем⁠⁠

В современном мире аддитивные технологии прочно заняли свое место среди различных компаний, мастеров и просто энтузиастов. Хоть 3Д печать и является достаточно новым методом изготовления деталей, она уже обзавелась своей историей, в которой были личности и события, стоящие в основе зарождения технологии.

Мне стало интересно изучить эту тему и заодно решил написать свой первый пост – и тут обычно пишут прошу не…но я попрошу ругать, чтобы я не расслаблялся и дальше писал лучше и интересней (вдруг зайдет). И так, поехали, калибруем первый слой.

Предшественниками современных AM (Additive Manufacturing) технологий считают две оригинальные технологии, появившиеся в XIX в. Первый кого потревожим это француз Огюст Франсуа Виллем, называл себя художником, скульптором, фотографом, гением, миллиардером...вот он

Родился Виллем 27 мая 1830 года в городе Седан, Франция, был сыном продавца винных напитков, брал уроки рисования в местной школе. Позже его семья переехала в Париж, там он поступил в Парижскую школу изящных искусств, где начал изучать скульптуру. В возрасте 20 лет Виллема увлекла фотография, в первую очередь, для документирования своих статуэток. Собственной же фотографией не обзавелся, что довольно необычно для художника и фотографа.

Небольшое отступление. Фотография – это превращение реального трехмерного мира в двухмерный, плоский. Эта двухмерная иллюзия вызывает в памяти трехмерный мир. Воспринимаемую глубину изображения можно преобразовать в реальные, правильные размеры, просто измерив расстояния на фотографии.

Что же сделал Виллем? Он, в своей лаборатории-ротонде, разместил 24 камеры по кругу, а в центре поставил объект. Затем, все камеры одновременно делали снимок и получался набор профилей – 24 фотографии представления предмета в 3-х измерениях.

Вот так примерно выглядел результат:

Далее требовалось получить информацию из фотографий. Для этого, каждое изображение проецировалось на экран через проектор. Получался контур объекта. Каждый контур по сути представлял из себя слой, содержащий путь, по которому мог бы двигаться инструмент.

Прибор, способный копировать путь из одного места в другое называется пантограф.

Виллем использовал модифицированный пантограф, а именно способ Ашиля Колла – одним концом двигался по контуру на экране, другим концом пантографа, к которому был прикреплен резак, точно таким же движением вырезал лист дерева. Затем слои дерева собирались в один грубый каркас, заливались глиной и обрабатывались вручную до естественного сходства.

Пантограф позволял делать разрезы разного размера относительно исходного изображения на экране. У заказчика был выбор размера скульптуры и он мог получить статуэтку, размером около 50 см, медальон меньшего размера или бюст в полный или половинный размер. Цена скульптуры, в зависимости от размера и использованных материалов, составляла от 270 до 500 франков, а время изготовления 2-4 дня. Например, первая копия скульптуры высотой 40 см стоила 200 франков, вторая - 70 франков, а начиная с третьей копии - 20 франков. Бюсты в натуральную величину стоили 500 франков. Глиняные модели оставались собственностью компании Виллема и могли быть изготовлены из мрамора, бронзы, глины или бисквитного фарфора в соответствии с требованиями заказчика. Для сравнения, обычному скульптору нужно было 3-4 месяца и около 3000 франков для создания бюста в натуральную величину. Пример работы Виллема:

Виллем представил свое изобретение Французскому фотографическому обществу 17 мая 1861 года и назвал его фотоскульптура. Ему потребовалось еще два года, чтобы открыть большую студию недалеко от Триумфальной арки в Париже. Виллему нужны были финансы и одним из основных акционеров компании был внук Якоба-Родрига Перейра, создателя счетной машины Перейра, которая использовалась для обучения счету глухонемых детей. Студия имела современный огромный купол, построенный из железных стоек с синими и белыми стеклянными панелями.

Мастерскую Виллема посещала императорская чета и ее окружение, деятели художественного и литературного мира, светские женщины. Мода на фотоскульптуру вышла даже за французские границы: аналогичные мастерские открылись в Лондоне и Нью-Йорке. В 1866г. Виллем был приглашен в Мадрид для создания портретов королевской семьи Испании и был награжден Королевским Достопочтенным Орденом Карлоса III.

Год спустя фотоскульптура Виллема была успешно представлена на Всемирной выставке искусства и промышленности в Париже, но в то время страсть к фотоскульптуре уже иссякла, и бизнес пришел в упадок. Смысл был в том, чтобы сэкономить на квалифицированной рабочей силе, а этого не произошло.

Студия Виллема обанкротилась в 1868 году. От нее не осталось фотографии, а нынешнее здание на Авеню де Ваграм, 42, было построено гораздо позже. После ухода Виллема его деятельность продолжил филиал на Бульваре Капуцинок, 35, который действовал примерно до августа 1874г.

Изобретение Виллема зарегистрировано патентом США №43822:

Многие художники того времени критиковали метод Виллема. Они утверждали, что у каждого разные представления о красоте и пропорциях воспроизводимой скульптуры и вообще скульптура – это искусство, а не прямое копирование объекта. Однако многие сходились во мнении, что скульптуры Виллема очень хорошо передают динамику, запечатленную в моменте времени, удачно получались скульптуры с обнаженной натуры.

C технологией фотоскульптуры экспериментировал в 1930-е годы английский фотограф Маркус Адамс, который известен как детский фотограф и фотограф британской королевской семьи.

Видео ниже даст больше понимания о процессе фотоскульптуры:

Может показаться, что изобретение Виллема чем-то напоминает прототип 3Д принтера, но я считаю, что это не совсем так. Метод 3Д печати принципиально основан на additive – то есть на добавлении материала при изготовлении деталей. Виллем же вырезал слои из заготовки, то есть использовал удаление материала. А вот сам метод француза очень похож на аналог 3Д сканирования, однако это уже тема для другого поста.

Подведем итог. Мы рассмотрели зарождение некоторых основ 3Д принтера – у нас есть объект, этот объект разделен на набор слоев, содержащих информацию по движению инструмента.

Однако есть еще один молодой человек немецкого происхождения, которого нужно потревожить.

P.S. Продолжать? + бонус в комментариях