3D列印技術之父：Charles W. Hull

3D列印技術之父：Charles W. Hull

查理斯·胡爾（Charles W. Hull， 也有人稱他為Chunk Hull）於1939年5月12日出生於科羅拉多州的克裡夫頓市， 他畢業於科羅拉多州的大章克興中心高中學校，

於1961年從科羅拉多大學獲得工程物理學學士學位。

1983年， 胡爾在紫外線設備生產商UVP公司（Ultraviolet Products）擔任副總裁， 這家公司利用紫外光來硬化傢俱和紙製品表面的塗層。 胡爾每天在公司裡撥弄著各種各樣的紫外線燈， 看著那些原本是液態的樹脂一碰到紫外線就凝固的過程。 某一天他突然意識到， 如果能夠讓紫外線一層一層地掃在光敏聚合物的表面上， 使其一層一層地變成固體， 將這成百上千的薄層疊加在一起， 他就能夠製造任何可以想像的三維物體了。

1984年7月16號， 三名法國人， Alain Le Méhauté， Olivier de Witte和Jean Claude André搶先嘗試註冊SLA的專利， 然而遭到了法國通用電氣公司和CILAS（鐳射聯合會）的拒絕， 理由是“缺乏商業應用價值”。 三周後， 以胡爾為發明人， UVP公司申請了世界上第一件SLA專利。

1986年3月11日， 胡爾獲得專利授權， 專利號為US4575330A。 他在題為“Apparatus for Production of Three-Dimensional Objects byStereolithography”的專利裡面發明了術語“stereolithography”， 簡稱SLA， 也就是後來的立體光固化技術——即利用紫外線催化光敏樹脂， 層層堆疊然後成型。

圖1為Chuck Hull發明的SLA的工作原理示意圖。 高級工程製圖軟體將物體的電腦模型切片成數千個數位橫截面，

然後將資料發送到SLA列印設備。 樹脂槽21中裝滿光敏樹脂液體。 列印平臺29浸沒在樹脂中， 與樹脂液面23保持一段距離（該距離即下層需要列印的層高）。 鐳射26（一般為紫外光）從上方照射在光敏樹脂的液面上。 鐳射在振鏡的反射下， 按照程式畫出每層圖案。 隨著鐳射的照射， 光敏樹脂完成固化。 列印平臺29由軟體控制向下移動一段距離（該距離即下層需要列印的層高）。 光敏樹脂流動直到覆蓋已列印的這層（如果光敏樹脂黏度較大， 流動性較差， 需要刮刀説明塗覆這一層）。 然後將該步驟不斷重複， 直到完成整個物品的列印。

圖1， 胡爾的SLA工作原理示意圖

在美國公司工作的專利最終是屬於公司的， 但是胡爾的老闆沒有更多的能力來支持開發這門新技術。 於是， 胡爾從UVP公司離開， 開始自立門戶， 於1986年在加利福尼亞州成立了3D Systems公司（現今全球最大的兩家3D列印設備生產商之一）， 致力於將SLA技術商業化。 1988年， 3DSystems公司生產出了第一台其自主研發的3D印表機SLA-250，

體型非常龐大， 用的材料是光學照相用的丙烯酸樹脂。 SLA-250的面世成為了3D列印技術發展史上的一個里程碑事件， 其設計思想和風格幾乎影響了後續所有的3D列印設備。 但受限於當時的工藝條件， 其體型十分龐大， 有效列印空間卻非常狹窄。

圖2， 胡爾發明的第一台光固化3D印表機SLA-250

1990年，3D Systems從UVP公司購回了US4575330A專利。胡爾意識到他的技術概念不僅僅限於液體，在重新提交的專利中，特別強調了任何“能夠固化的材料”或“能夠改變其物理狀態的材料”都可以實現SLA技術。1988年，3D Systems賣出了第一台基於SLA技術的3D印表機，此後的幾十年中推出了各種型號的3D印表機，包括適合辦公室和家用的桌面級以及適合工廠應用的工業機。公司註冊地為美國德拉瓦州，於20世紀90年代初期在美國納斯達克上市，2011年公司轉板至紐交所。

經過幾十年的發展，3D Systems擁有近千項專利。在胡爾註冊的所有專利中，涵蓋了當今3D列印技術諸多基本的技術方法，例如利用三角模型（STL檔案格式）進行切片資料準備，以及交替曝光策略等。如今3D Systems公司發明的3D印表機已經進入無數的工業和商業用途，醫療行業利用3D Systems列印設備製造的患者下頜骨或面部結構模型，汽車安全公司用3DSystems的技術生產碰撞試假機器人，手錶行業用3D Systems技術進行原型評估和人體工程學設計。各行各業都在享受著3D Systems的3D列印技術為世界帶來的改變。

在1984年的時候，胡爾可能根本沒有意識到，他的快速製造專利在30多年後能夠如此普及。2014年胡爾被提名歐洲發明家獎，該獎項榮譽頒發給為人類科技發展做出卓越貢獻的個人和團隊。同年，胡爾被評選為美國發明家名人堂（NIHOF），這也意味著胡爾步入亨利·福特和史蒂夫·約伯斯等名人之列，成為了為人類產生持久貢獻的發明家。

如果你想瞭解更多的3D列印文化，請關注【創克加科技】

1990年，3D Systems從UVP公司購回了US4575330A專利。胡爾意識到他的技術概念不僅僅限於液體，在重新提交的專利中，特別強調了任何“能夠固化的材料”或“能夠改變其物理狀態的材料”都可以實現SLA技術。1988年，3D Systems賣出了第一台基於SLA技術的3D印表機，此後的幾十年中推出了各種型號的3D印表機，包括適合辦公室和家用的桌面級以及適合工廠應用的工業機。公司註冊地為美國德拉瓦州，於20世紀90年代初期在美國納斯達克上市，2011年公司轉板至紐交所。

經過幾十年的發展，3D Systems擁有近千項專利。在胡爾註冊的所有專利中，涵蓋了當今3D列印技術諸多基本的技術方法，例如利用三角模型（STL檔案格式）進行切片資料準備，以及交替曝光策略等。如今3D Systems公司發明的3D印表機已經進入無數的工業和商業用途，醫療行業利用3D Systems列印設備製造的患者下頜骨或面部結構模型，汽車安全公司用3DSystems的技術生產碰撞試假機器人，手錶行業用3D Systems技術進行原型評估和人體工程學設計。各行各業都在享受著3D Systems的3D列印技術為世界帶來的改變。

在1984年的時候，胡爾可能根本沒有意識到，他的快速製造專利在30多年後能夠如此普及。2014年胡爾被提名歐洲發明家獎，該獎項榮譽頒發給為人類科技發展做出卓越貢獻的個人和團隊。同年，胡爾被評選為美國發明家名人堂（NIHOF），這也意味著胡爾步入亨利·福特和史蒂夫·約伯斯等名人之列，成為了為人類產生持久貢獻的發明家。

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