Negli anni ’70, Joseph Henry Condon e altri ai Bell Labs svilupparono l’Unix Circuit Design System (UCDS), automatizzando il compito laborioso e soggetto a errori di convertire manualmente i disegni per fabbricare schede di circuiti per scopi di ricerca e sviluppo.
Negli anni ’80, i politici e i manager industriali statunitensi furono costretti a prendere atto che il dominio dell’America nel campo della produzione di macchine utensili era evaporato, in quella che fu chiamata la crisi delle macchine utensili. Numerosi progetti cercarono di contrastare queste tendenze nell’area tradizionale del CNC CAM, che era iniziata negli Stati Uniti. Più tardi, quando i sistemi di prototipazione rapida uscirono dai laboratori per essere commercializzati, si riconobbe che gli sviluppi erano già internazionali e le aziende statunitensi di prototipazione rapida non avrebbero avuto il lusso di lasciarsi sfuggire un vantaggio. La National Science Foundation era un ombrello per la National Aeronautics and Space Administration (NASA), il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, il Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti NIST, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), e l’Office of Naval Research coordinavano studi per informare i pianificatori strategici nelle loro delibere. Uno di questi rapporti era il 1997 Rapid Prototyping in Europe and Japan Panel Report in cui Joseph J. Beaman, fondatore della DTM Corporation, fornisce una prospettiva storica:
Le radici della tecnologia di prototipazione rapida possono essere rintracciate nelle pratiche di topografia e fotoscultura. Nell’ambito della TOPOGRAFIA Blanther (1892) suggerì un metodo a strati per fare uno stampo per mappe topografiche di carta a rilievo, il processo prevedeva il taglio delle linee di contorno su una serie di lastre che venivano poi impilate. Matsubara (1974) di Mitsubishi propose un processo topografico con una resina fotopolimerica indurente per formare strati sottili impilati per fare uno stampo di colata. La FOTOSCULTURA era una tecnica del XIX secolo per creare repliche tridimensionali esatte di oggetti. Il più famoso è Francois Willeme (1860), che mise 24 macchine fotografiche in una serie circolare e fotografò simultaneamente un oggetto. La silhouette di ogni fotografia era poi usata per scolpire una replica. Morioka (1935, 1944) sviluppò un processo ibrido di scultura fotografica e topografica usando la luce strutturata per creare fotograficamente le linee di contorno di un oggetto, che potevano poi essere sviluppate in fogli e tagliate e impilate, o proiettate su materiale da intagliare. Il processo Munz (1956) riproduceva un’immagine tridimensionale di un oggetto esponendo selettivamente, strato per strato, un’emulsione fotografica su un pistone di abbassamento. Dopo il fissaggio, un cilindro solido trasparente contiene l’immagine dell’oggetto.
– Joseph J. Beaman
“Le origini della Prototipazione Rapida – RP deriva dalla sempre crescente industria CAD, più specificamente, il lato della modellazione solida del CAD. Prima dell’introduzione della modellazione solida alla fine degli anni ’80, i modelli tridimensionali venivano creati con wireframe e superfici. Ma solo con lo sviluppo della vera modellazione solida è stato possibile sviluppare processi innovativi come l’RP. Charles Hull, che ha contribuito a fondare 3D Systems nel 1986, ha sviluppato il primo processo RP. Questo processo, chiamato stereolitografia, costruisce oggetti curando sottili strati consecutivi di certe resine liquide sensibili alla luce ultravioletta con un laser a bassa potenza. Con l’introduzione della RP, i modelli solidi CAD potevano improvvisamente prendere vita”.
Le tecnologie indicate come Solid Freeform Fabrication sono quelle che oggi riconosciamo come prototipazione rapida, stampa 3D o produzione additiva: Swainson (1977), Schwerzel (1984) ha lavorato sulla polimerizzazione di un polimero fotosensibile all’intersezione di due raggi laser controllati dal computer. Ciraud (1972) ha considerato la deposizione magnetostatica o elettrostatica con fascio di elettroni, laser o plasma per il rivestimento di superfici sinterizzate. Queste sono state tutte proposte, ma non si sa se sono state costruite macchine funzionanti. Hideo Kodama del Nagoya Municipal Industrial Research Institute fu il primo a pubblicare un resoconto di un modello solido fabbricato usando un sistema di prototipazione rapida in fotopolimero (1981). Il primissimo sistema di prototipazione rapida 3D basato sul Fused Deposition Modeling (FDM) fu realizzato nell’aprile 1992 da Stratasys, ma il brevetto non fu rilasciato fino al 9 giugno 1992. Sanders Prototype, Inc ha introdotto la prima stampante 3D desktop a getto d’inchiostro (3DP) utilizzando un’invenzione del 4 agosto 1992 (Helinski), Modelmaker 6Pro alla fine del 1993 e poi la più grande stampante 3D industriale, Modelmaker 2, nel 1997. La Z-Corp che usa la polvere del MIT 3DP per il Direct Shell Casting (DSP) inventato nel 1993 è stato introdotto sul mercato nel 1995. Anche in quella prima data la tecnologia era vista come avente un posto nella pratica di produzione. Un output a bassa risoluzione e bassa resistenza aveva valore nella verifica del design, nella costruzione di stampi, nelle maschere di produzione e in altre aree. Gli output sono progrediti costantemente verso usi con specifiche più elevate. Sanders Prototype, Inc. (Solidscape) ha iniziato come produttore di stampa 3D di prototipazione rapida con il Modelmaker 6Pro per la realizzazione di modelli termoplastici sacrificali di modelli CAD utilizza la tecnologia a getto d’inchiostro a ugello singolo Drop-On-Demand (DOD).
Le innovazioni sono costantemente ricercate, per migliorare la velocità e la capacità di far fronte alle applicazioni di produzione di massa. Uno sviluppo drammatico che l’RP condivide con le aree CNC correlate è l’open-sourcing freeware di applicazioni di alto livello che costituiscono un’intera catena di strumenti CAD-CAM. Questo ha creato una comunità di produttori di dispositivi a bassa risoluzione. Gli hobbisti hanno anche fatto incursioni in progetti di dispositivi più impegnativi con effetto laser
La prima lista di processi RP o tecnologie di fabbricazione pubblicata nel 1993 è stata scritta da Marshall Burns e spiega ogni processo molto accuratamente. Nomina anche alcune tecnologie che sono state precursori dei nomi della lista sottostante. Per esempio: Visual Impact Corporation ha prodotto solo un prototipo di stampante per la deposizione della cera e poi ha dato in licenza il brevetto a Sanders Prototype, Inc. La BPM ha usato gli stessi getti d’inchiostro e gli stessi materiali.