В начале 1980-х экономика США переживала спад: росла безработица, доходы падали, треть промышленных предприятий простаивала. Экономический кризис пошатнул веру в традиционные технологии — предприятия нуждались в модернизации, неожиданных и свежих решениях. Всем было очевидно, что будущее за компьютерами и микроэлектроникой — осталось найти людей, которые совместили бы IT-технологии и конвейерное производство. Миру снова были нужны изобретатели.

В 1983 году Чарльз «Чак» Халл работал в компании Ultraviolet Products (UVP). В отличие от взбалмошных гениев той эпохи Стива Джобса и Билла Гейтса, отличающихся чем угодно, только не терпением, Чак не стремился во что бы то ни стало покорить мир. Его путь к изобретательству напоминал жизнь Иоганна Гутенберга — немецкого ювелира и чеканщика монет, пытливый ум которого привел к созданию первого печатного станка. Как и Гутенберг, Халл до 40 лет был обычным современным «ремесленником» — инженером с хорошим университетским образованием и стандартной карьерой. Попутешествовав по стране, в конце 70-х Чак с семьей осел в Сан-Габриэле, небольшом городке в Калифорнии, где занял должность вице-президента по разработкам UVP.

Компания Ultraviolet Products занималась решениями, связанными с ультрафиолетом: производством оборудования, ламп, разработкой светочувствительных полимеров. Технологии UVP покупали мебельные фабрики — такие материалы заменяли обычные лаки и краски для дерева. Специальный полимер наносился на столешницу или деревянную плиту, а затем застывал под действием ультрафиолета. Получался прочный пластиковый каркас, аналог деревянного шпона.

В UVP Халл работал над производством тех самых мебельных красок УФ-отверждения. Проводя испытания очередного полимера, Чак Халл подумал: что произойдет, если последовательно воздействовать ультрафиолетом не на один, а на несколько слоев пластика. Если формировать слои, поочередно отверждая их УФ-излучением, можно скомпоновать пластиковое изделие абсолютно произвольной формы. Для этого необходимо, чтобы процессом управлял компьютер — тогда вероятность брака будет ничтожна. Так появилась первая мысль совместить компьютерное моделирование и фотохимию.

Чтобы начать работу, Чаку потребовалась лаборатория. Имея под рукой только служебное оборудование, инженер обратился за помощью к своему боссу. Президент UVP не разделил восторгов подчиненного: в конце концов, его фирма выпускает ультрафиолетовые лампы, а не репликаторы из «Звездного Пути». Если Халл хочет заниматься изобретательством, пусть делает это в свободное от работы время. Так и договорились: днем Халл выполнял прямые обязанности, тогда как ночи и выходные посвящал самостоятельным исследованиям.

Код, который передает принтеру инструкции о необходимом количестве слоев, Халл написал в одиночку. Поэтому первоначально устройство могло изготавливать конструкции только очень простой формы. Да и по виду первый в мире 3D-принтер не блистал изяществом. Чак охарактеризовал его словом «клудж» — так техники называют бессмысленный по виду, но работоспособный хлам: «3D-принтер выглядел постапокалиптическим, как часть оборудования из фильма «Водный мир».

9 марта 1983 года считается датой рождения 3D-печати — в этот день «монстр» Халла выдал что-то похожее на первую 3D-модель. Тогда Чак, как обычно, засиделся в лаборатории допоздна, экспериментируя с настройками аппарата. В последнее время полимер хоть и отвердевал равномерно, но превращался в спагетти из-за низкой спекаемости слоев. Но не в этот раз. Настройки были верными, клудж не подвел, и через 45 минут жужжания аппарат воспроизвел небольшую чашу.

В интервью Халл вспоминал: «Я назвал её чашкой для глаз, потому что она была похожа на инструмент для закапывания капель в глаза, который постоянно носила моя жена. Антуанетте она показалась чашей для причастия. Должно быть, именно Бог направлял мои усилия». Но в эту ночь Чак точно не чувствовал себя монахом — скорее средневековым алхимиком, создавшим кусок золота из жидкой слизи.

Состоявшийся «отец 3D-печати» позвонил супруге и срочно попросил приехать ее в лабораторию. В ответ он услышал сердитый голос Антуанетты: «В твоих интересах, чтобы это стоило моего внимания». Когда жена вошла, Чак продемонстрировал первый объект, напечатанный на 3D-принтере. Это была обычная чашка, ничем не примечательная, кроме круговых сечений на стенках. Годы спустя Антуанетта рассказала о событиях той ночи: «Он держал эту чашку в руке и говорил — «У меня получилось, теперь мир никогда не будет прежним». Мы смеялись, плакали и не спали всю ночь, просто фантазируя о будущем».

Свое детище Халл назвал стереолитографией: «Я сидел ночью и пытался придумать имя новой технологии. Мне хотелось, чтобы название обязательно включало термин «литография», как синоним печати, и греческое слово «стерео», что означает «объемный», «пространственный». Тогда я просто сложил два этих слова в одно».

Убедившись в жизнеспособности метода, Чак корпел над устройством в своей маленькой лаборатории. Через год ему удалось довести разработку до патентования: «Как только я получил нормально работающую машину, я сразу обратился к адвокату. Он написал документ для патентного ведомства». Патент США 4,575,330 под названием «Аппарат для создания трехмерных объектов с помощью стереолитографии» был зарегистрирован 8 августа 1984 года. В заявке Чак описал стереолитографию как технологию создания твердых предметов с помощью последовательной печати тонких слоев материала и обработки ультрафиолетовым излучением. Автором разработки числился Халл, права на изобретение отошли к компании UVP.

Крупнейший производитель 3D-принтеров в мире вполне мог носить имя Ultraviolet Products, но сложилось иначе. Компанию коснулся экономический кризис — продажи резко упали, и для сохранения основного бизнеса руководство решило пожертвовать перспективными направлениями. Во время встречи с президентом изобретатель настаивал на продолжении исследований, но тот не смог выделить средства на доработку аппарата и маркетинг. Тогда Халл предложил начальнику зарегистрировать новую компанию и стать партнерами: общее руководство и продвижение ложилось на плечи Чака, тогда как президент получал право на часть прибыли. Видя серьезность намерений уже бывшего подчиненного, босс согласился и уступил лицензию на изобретение Халлу.

В 1986 году партнеры основали первую компанию по производству 3D-принтеров и назвали ее 3D Systems. Так как Чак никогда не занимался бизнесом, ему пришлось приложить много времени и усилий, чтобы раскрутиться: «Я был спокоен за технологию, никогда не сомневался, что 3D-печать станет популярной. Но я никогда не отличался уверенностью в себе, поэтому сначала было сложно». Он посещал научные форумы, консультировался с коллегами из ведущих вузов США, ездил на светские мероприятия, чтобы завести полезные контакты. Его активность принесла отдачу — канадский инвестор согласился вложить в 3D Systems 6 млн долларов.

Доработка первоначального устройства до товарного вида длилась еще год, до 1987 года. Первый серийный 3D-принтер получил название SLA-1. Огромный и тяжелый шкаф не слишком подходил для презентаций, поэтому для демонстрации возможностей 3D-принтера Халл записал короткие видеоролики: «Эти фильмы были довольно банальны, но мы получили огромный отклик от наших клиентов».

Большую надежду Халл возлагал на автопроизводителей. В 80-е годы автомобильная промышленность США сильно отставала от японской, и американские компании отчаянно нуждались в секретном оружии. Им стал 3D-принтер. С помощью 3D-печати инженеры могли быстро изготавливать прототипы мелких деталей, например, ручек дверей и рычагов переключения передач. Прогнозы Халла полностью оправдались: General Motors и Mercedes-Benz вскоре внедрили стереолитографию для изготовления и испытания прототипов.

Несмотря на успех 3D Systems, изобретение 3D-печати поначалу не произвело индустриальной революции, как это случилось с компьютерами. Настоящий бум аддитивного производства (как и признание заслуг самого изобретателя) произошел позже, в XXI веке. Но слава и известность никогда не беспокоили Халла — он всегда отличался терпением. В свое время разработчик сказал жене, что технологии 3D-печати потребуется 25-30 лет, чтобы занять достойное место на рынке, но после этого она сыграет важную роль в промышленности. Оба предсказания Халла оказались верными.