Dans les années 1970, Joseph Henry Condon et d’autres personnes aux Bell Labs ont développé le système de conception de circuits Unix (UCDS), automatisant la tâche laborieuse et sujette aux erreurs de conversion manuelle des dessins pour fabriquer des cartes de circuits imprimés à des fins de recherche et de développement.
Dans les années 1980, les décideurs politiques et les gestionnaires industriels américains ont dû prendre acte de l’évaporation de la domination de l’Amérique dans le domaine de la fabrication de machines-outils, dans ce qui a été nommé la crise des machines-outils. De nombreux projets ont cherché à contrer ces tendances dans le domaine traditionnel de la FAO CNC, qui avait débuté aux États-Unis. Plus tard, lorsque les systèmes de prototypage rapide sont sortis des laboratoires pour être commercialisés, il a été reconnu que les développements étaient déjà internationaux et que les entreprises américaines de prototypage rapide n’auraient pas le luxe de laisser filer une avance. La National Science Foundation chapeautait la National Aeronautics and Space Administration (NASA), le ministère américain de l’énergie, le ministère américain du commerce NIST, le ministère américain de la défense, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) et l’Office of Naval Research coordonnaient des études afin d’informer les planificateurs stratégiques dans leurs délibérations. L’un de ces rapports est le Rapid Prototyping in Europe and Japan Panel Report de 1997, dans lequel Joseph J. Beaman, fondateur de DTM Corporation, fournit une perspective historique :
Les racines de la technologie de prototypage rapide peuvent être retracées dans les pratiques de topographie et de photosculpture. Dans le domaine de la TOPOGRAPHIE, Blanther (1892) a proposé une méthode de fabrication de moules en couches pour les cartes topographiques en papier en relief, qui consistait à découper les lignes de contour sur une série de plaques qui étaient ensuite empilées. Matsubara (1974) de Mitsubishi a proposé un procédé topographique avec une résine photopolymère photodurcissable pour former de fines couches empilées pour faire un moule de coulée. La PHOTOSCULPTURE était une technique du XIXe siècle permettant de créer des répliques tridimensionnelles exactes d’objets. Le plus célèbre d’entre eux, François Willeme (1860), a placé 24 appareils photo en cercle et a photographié simultanément un objet. La silhouette de chaque photographie était ensuite utilisée pour sculpter une réplique. Morioka (1935, 1944) a mis au point un procédé hybride de photo-sculpture et de topographie, utilisant une lumière structurée pour créer photographiquement les lignes de contour d’un objet, qui pouvaient ensuite être développées en feuilles, découpées et empilées, ou projetées sur du matériel à sculpter. Le procédé Munz (1956) reproduit une image tridimensionnelle d’un objet en exposant sélectivement, couche par couche, une émulsion photographique sur un piston abaissant. Après fixation, un cylindre transparent solide contient l’image de l’objet.
– Joseph J. Beaman
« Les origines du prototypage rapide – Le RP découle de l’industrie de la CAO qui ne cesse de croître, plus précisément du côté de la modélisation solide de la CAO. Avant l’introduction de la modélisation solide à la fin des années 1980, les modèles tridimensionnels étaient créés à l’aide de grillages et de surfaces. Mais ce n’est qu’avec le développement d’une véritable modélisation solide que des procédés innovants tels que le RP ont pu être mis au point. Charles Hull, qui a participé à la fondation de 3D Systems en 1986, a mis au point le premier procédé de RP. Ce procédé, appelé stéréolithographie, construit des objets en durcissant de fines couches consécutives de certaines résines liquides sensibles à la lumière ultraviolette à l’aide d’un laser de faible puissance. Avec l’introduction du RP, les modèles solides de la CAO pouvaient soudainement prendre vie ».
Les technologies désignées sous le nom de Solid Freeform Fabrication sont ce que nous reconnaissons aujourd’hui comme le prototypage rapide, l’impression 3D ou la fabrication additive : Swainson (1977), Schwerzel (1984) ont travaillé sur la polymérisation d’un polymère photosensible à l’intersection de deux faisceaux laser contrôlés par ordinateur. Ciraud (1972) a envisagé un dépôt magnétostatique ou électrostatique avec un faisceau d’électrons, un laser ou un plasma pour un revêtement de surface fritté. Tous ces procédés ont été proposés, mais on ignore si des machines fonctionnelles ont été construites. Hideo Kodama, de l’Institut municipal de recherche industrielle de Nagoya, a été le premier à publier le compte rendu d’un modèle solide fabriqué à l’aide d’un système de prototypage rapide en photopolymère (1981). Le tout premier système de prototypage rapide 3D reposant sur la modélisation par dépôt en fusion (FDM) a été fabriqué en avril 1992 par Stratasys, mais le brevet n’a été délivré que le 9 juin 1992. Sanders Prototype, Inc. a lancé la première imprimante 3D de bureau à jet d’encre (3DP) en utilisant une invention du 4 août 1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro fin 1993, puis la plus grande imprimante 3D industrielle, Modelmaker 2, en 1997. Z-Corp, qui utilise la liaison par poudre 3DP du MIT pour le moulage en coquille directe (DSP) inventé en 1993, a été introduit sur le marché en 1995. Même à cette époque, on considérait que la technologie avait sa place dans les pratiques de fabrication. Un produit de faible résolution et de faible résistance était utile pour la vérification de la conception, la fabrication de moules, les gabarits de production et d’autres domaines. Les sorties ont régulièrement évolué vers des utilisations plus spécifiques. Sanders Prototype, Inc. (Solidscape ) a commencé comme fabricant d’impression 3D de prototypage rapide avec le Modelmaker 6Pro pour la fabrication de modèles thermoplastiques sacrificiels de modèles CAO utilise la technologie jet d’encre à buse unique Drop-On-Demand (DOD).
Les innovations sont constamment recherchées, pour améliorer la vitesse et la capacité à faire face aux applications de production de masse. Un développement spectaculaire que le RP partage avec les domaines CNC connexes est l’open-sourcing freeware des applications de haut niveau qui constituent une chaîne d’outils CAD-CAM entière. Cela a créé une communauté de fabricants de dispositifs à faible résolution. Les amateurs ont même fait des incursions dans la conception de dispositifs à effet laser plus exigeants
La première liste de procédés de RP ou de technologies de fabrication publiée en 1993 a été rédigée par Marshall Burns et explique chaque procédé de manière très détaillée. Il nomme également certaines technologies qui ont été des précurseurs des noms de la liste ci-dessous. Par exemple : Visual Impact Corporation n’a produit qu’un prototype d’imprimante pour le dépôt de cire et a ensuite cédé le brevet à Sanders Prototype, Inc à la place. BPM a utilisé les mêmes jets d’encre et les mêmes matériaux.