העתיד כבר כאן – והוא תלת מימדי
טכנולוגיות הדפסה בתלת מימד משנות תחומים רבים ושונים בתעשייה המסורתית ומבשרות שאת המהפכה הזו כבר אי אפשר לעצור. היא בכל מקום. הצצה אל מאחורי הקלעים של אחת התעשיות היותר מסעירות ואל אחת מהנציגות היותר בולטות כיום בזירה העולמית – חברת ההייטק סטרטסיס מרחובות
סיומו המוצלח ביותר של ניתוח מורכב במיוחד ונדיר לא פחות, שבוצע לראשונה בישראל – ניתוח להפרדת תאומות המחוברות בראשן – הפנה את הזרקור לטכנולוגיה שבדרך כלל לא מתייצבת בחזית. הניתוח, התבצע בבית החולים סורוקה, בהובלתו של מנתח הראשי ד"ר מיקי גידון, על ידי צוותים רפואיים של בית החולים, בשילוב עם מומחים בינלאומיים, לאחר היערכות והכנה של חודשים ארוכים. המהלך כולו דרש חודשים של הכנות מקיפות, וכלל שימוש במודלים מודפסים תלת מימדיים שהתבססו על הדמיות ה – MRI, CT ואנגיוגרפיה כדי לדמות בצורה מדויקת להפליא את החיבור של כלי הדם, קרומי המוח, עצמות הגולגולת והעור של התאומות.
בעזרת לימור חביב, מעצבת תעשייתית ובעלת החברה 3D4OP, מדפסות תלת מימד מתקדמות של חברת סטרטסיס (J850) וטכנולוגיה חדשנית (digital anatomy printing DAP), חלקי המודלים הודפסו מחומרים שמדמים בהתנהגותם את הרקמה האנושית: הגולגולת הודפסה מחומר הדומה במאפייניו המכאניים לעצם, כלי הדם הודפסו בחומרים גמישים ומעטפת המוח הודפסה מחומר גמיש ושקוף שאיפשר לבצע את הסימולציה בדיוק כמו שהניתוח יתבצע בפועל.
המודלים המודפסים של ראשי התאומות אפשרו לערוך דיונים על תוכנית הניתוח בין הדיסציפלינות השונות והכירורגים הרבים שהיו מעורבים בניתוח, מגודל החתך שצריך לבצע בעור ועד איך הכי נכון להשכיב את התינוקות בזמן הניתוח – והכל לפי לפי המודלים המודפסים.
המנתחים של סורוקה בניתוח סימולציה ׳על יבש׳, עם המודלים המודפסים של גולגלות התאומות. באדיבות לימור חביב
״מדפסת תלת מימד עוד לפני שהיו לנו שולחנות עבודה״
הניתוח המרשים בסורוקה מהווה רק דוגמא אחת למגוון השימושים ההולך וגדל בהדפסה בתלת מימד בשלל תחומים בעולם. מי שמלווה את הענף מראשיתו, חברת סטרטסיס, שנחשבת כיום ליצרנית הגדולה בעולם בתחום מדפסות התלת מימד (כשבין לקוחותיה ניתן למצוא את וולוו, פורד, סימנס, לוקהיד מרטין, הונדה ואיירבאס). ״מדובר בחלוצה טכנולוגית ומובילת שוק בהדפסה. ברשותינו היום ארגז כלים של 5 טכנולוגיות הדפסה מבוססות אבקה, נוזל, ג'טינג ועוד״, מסביר זיו שדה, מנכ״ל חברת סו-פאד, המייצגת את סטרטסיס בישראל. ״אורך חייהם של המוצרים השונים התקצר מאוד בשנים האחרונות וכתוצאה מכך הביא לקיצור משמעותי גם בזמני הפיתוח והיציאה לשוק. די ברור לרבים במגוון תעשיות, כי מי שלא יהיה שם בזמן, לא יהיה שם בכלל״.
לדברי שדה, שימוש במדפסות תלת מימד מקצועיות במהלך הפיתוח, מאפשר לא רק לקדם את תהליך הפיתוח בקצב גבוה, אלא גם לייעל את תהליך הייצור באמצעות הדפסה של כלים, תבניות, מקבעים ואפילו מוצרים סופיים. ״בשנים האחרונות אנחנו רואים בשוק יותר ויותר מדפסות תלת מימד בסיסיות, המאפשרות דיגום ראשוני. המדפסות המקצועיות, התעשייתיות יותר, נכנסות לתמונה ברגע שעברנו את שלב הקונספט ההתחלתי, כאשר מתחילות לעלות דרישות גבוהות יותר דוגמת: עמידות גבוהה יותר ללחצים וטמפרטורות, לחומרי גלם ספציפיים, הדירות, ניצולת, אמינות, דיוק וראליזם״.
Picodya הישראלית, היא דוגמה יפה לחברה שמיום הקמתה אימצה אסטרטגיית פיתוח בטכנולוגיית בהדפסת תלת מימד. החברה שמפתחת מכשירי בדיקות ואבחון רפואי, עוסקת בתחום טכנולוגי מהפכני, שלמעשה "דוחס" את יכולות האבחון הרפואיות של מעבדות מרכזיות למכשירים קומפקטיים וניידים המאפשרים ביצוע בדיקות גם מחוץ למעבדות מרכזיות – ותוך 15 דקות. מערכות ה- B-Matrix שפיתחה החברה מבוססות על צ'יפים מיקרופלואידיים וטכנולוגיות AI מתקדמות וכבר בשלב ההתחלתי של הפיתוח היה ברור הצורך במדפסות תלת מימד. המדפסת שנבחרה: J35 של סטרטסיס, מדפסת בטכנולוגיית הפוליג'ט, בגרסת מוצר חדשנית, שמביאה לאיכויות הדפסה גבוהות מאוד ותפעולה מאוד פשוט וידידותי למשתמש. ״מדובר במוצר קלאסי שמיועד לשימוש במחלקות הנדסה, או פיתוח מוצר בתוך חברה, או בחברת הנדסה. המדפסת יודעת לתת מענה לתהליכי פיתוח מוצר: רזולוציה גבוהה, דיוק ושילוב חומרים״, אומר אלדד יצחק, מנהל המכירות של סטרטסיס בישראל. ״למדפסת יש יכולת לעבוד בו זמנית עם שלושה חומרי מודל + חומר תומך קל להסרה והחומרים יכולים להיות בעלי איכויות הנדסיות שונות, תלוי בצורך: שקופים, אטומים, גמישים, זולים לשימושים קונספטואליים ועוד״.
"עוד לפני שקנינו כיסא אחד למשרד, כבר רכשנו שתי מדפסות תלת מימד של סטרטסיס… בלעדיהן לא היינו יכולים להגיע לאן שהגענו היום", אומרים יהודה יעבץ-חן, יזם וטכנולוג ראשי וצביקה ברקאי, מנכ"ל Picodya . "פיתחנו עשרות גרסאות של חלקי המערכת השונים תוך ימים. בחלקים שהודפסו עשינו שימוש מעשי לעתים גם בסדרות של מאות ולעיתים אלפים ונהנו מיתרון זמן שלא היה ניתן להשגה בדרכים המסורתיות של עיבוד שבבי, או הזרקה. במילים אחרות, שלוש שנים של פיתוח אינטנסיבי מקבילות למעשה ל-20 שנים של פיתוח בשיטות קונבנציונאליות. היה ברור שכלי העבודה הזה חייב להיות זמין לנו בכל רגע, כך שאפשר לחשוב על תכן חדש או שינוי במוצר, לתכנן אותו בבוקר, בצהרים כבר להדפיס ולבדוק את התפקוד פחות מיממה לאחר מכן. הקשר עם טכנולוגיית ההדפסה היה אינטנסיבי מאוד״."
מים, מים בששון
טכנולוגיית ה- FDM הקלאסית אותה המציאה סטרטסיס לפני יותר משלושים שנה, מאפשרת הדפסה אמינה באיכויות גבוהות במיוחד, ממגוון רחב של חומרי גלם, עבור מגוון רחב של תעשיות. כך לדוגמה, בחברת ברמד, פורצת דרך וחלוצה בתחום מגופי בקרה הידראוליים למערכות מים, מנצלים סדרת מדפסות ה- F123 להדפסה של מוצרי קצה מחומרים משוריינים בסיבי פחמן ואחרים. בין התוצרים הסופיים: עשרות מקבעי ייצור ברצפת הייצור שהחליפו את השימוש באלומיניום.
באתר ישראלי אחר, בחברת ICL , משתמשים ברחפנים ככלי יעיל לפיקוח ומשימות בקרה, בטכנולוגיות לבישות לתפעול ולתחזוקה, וכן, גם בהדפסת תלת מימד – במדפסת הפורטוס 450 – לייצור חלקי חילוף עבור רצפת הייצור, כשהחיסכון המשמעותי הוא לא רק בכך שההדפסה זמינה וזולה, אלא בקיצור המשמעותי של זמני האספקה, שמונעת לעתים השבתה של מכונות שזמן ההשבתה של נמדד באלפי ועשרות אלפי דולרים ליום.
טכנולוגיה נוספת שצוברת תאוצה בשנים האחרונות היא טכנולוגיית ה׳אבקה׳. חברת לייזר מודלינג מנס ציונה עושה שימוש במדפסת ה- H350 החדשה של סטרטסיס לייצור חלקים בסדרות של מאות ואף אלפים. אריה קאלו, מנכ"ל החברה, מספר כי המדפסת של סטרטסיס מאפשרת ללייזר מודלינג ולקוחותיה להדפיס סדרות ייצור משמעותיות בתפוקות ועלויות שניתנות להשגה רק במדפסת ה- H350.
קיימות כמודל פעילות
ואי אפשר לשכוח את החלק שתופס תחום ההדפסה בתלת מימד, ובמיוחד זה התעשייתי בחזית המאבק לשמירה על הסביבה. ״חדשנות טכנולוגית בייצור מסמנת כיום פוטנציאל גדול באפשרויות צמצום טביעת הרגל הפחמנית״, אומר ד״ר יואב זייף , מנכ״ל חברת סטרטסיס. ״ייצור מכונית חדשה על כל רכיביה יוצר לעיתים יותר זיהום מאשר הנהיגה במכונית, כפי שמציעים לא מעט מחקרים, שינוי שיטת הייצור יכול ליצור שיפור עצום בפני עצמו, לצד מיקסום הקילומטראז׳ שניתן להפיק מכל ליטר דלק״. כך לדוגמה, נחשף באחרונה כי מותג הרכב היוקרתי העולמי רדפורד משלב למעלה מ-500 חלקים המודפסים בתלת-מימד באחד מהאייקונים הגדולים של עולם הרכב: ה- ה-Lotus Type 62-2. מהתכנון ועד ליצירת אב טיפוס, כלי העבודה בהם השתמשו הבונים ועד ייצור חלקי ואביזרי ׳קצה׳, הודפסו תוך שימוש בטכנולוגיות של סטרטסיס, דוגמת FDM, PolyJet וסטריאוליטוגרפיה. "טכנולוגיות ההדפסה החדשניות שלנו נתנו לצוות את החופש העיצובי והיכולת ליצור בקלות חלקים מותאמים אישית״.
לוטוס של פעם עם חלקים מודפסים של היום. קרדיט צלם: Izzy Roa
״תהליך עיבוד חומרים, כמו מתכת ופלסטיק, והפיכתם למוצרי קצה, דורשים לא מעט אנרגיה. הדפסת תלת מימד, מאפשרת ייצור של מבנים גיאומטריים מורכבים בפחות חומר שנדרש בייצור המסורתי וכמעט באפס פחת״ אומר ד״ר זייף. ״זאת ועוד, החלפה של חומר יקר, דוגמת מתכת, בחלק ייעודי למכונית, באביזר פולימרי עם תכונות משופרות ועמידות, מביא לא רק להוזלת החלק, אלא גם להפחתה משמעותית במשקלו. גם תהליך הייצור עצמו צורך פחות אנרגיה – ובצורה משמעותית. יצירה של תבנית מתכת למוצר כלשהו יכולה לצרוך עד פי 100 אנרגיה מאשר הדפסת התבנית מחומר פולימרי״.
ד״ר זייף
ד״ר זייף מסביר בנוסף, כי היכולת להדפיס מוצרים על פי דרישה, בלי הצורך להחזיק מלאים במחסנים יקרים, מאפשרת להפטר מבתי חרושת ענקיים ולפתח מודל של ״מחסן וירטואלי״ של מוצרים שמיוצרים רק כאשר מישהו זקוק להם. ״הדפסת תלת מימד מאפשרת לייצר מה שאתה צריך, היכן שאת צריכה ובכמות לה אתה זקוק. מרכזי ייצור מבוזרים, משמעותם, זמן קצר יותר לשוק ובוודאי גם פחות צורך בשינוע למרחקים ארוכים. וכן, העובדה שמדובר בחומרים קלים יחסית, על הדרך חוסכת גם לא מעט דלק בציי המכוניות והמטוסים שמשמשים בתהליכי השינוע ממקום למקום״. ד״ר זייף מגלה כי באחרונה הכריזה החברה על הקמת יחידה ייעודית לנושא. ״כחלק מנשיאת דגל הקיימות בתעשייה המשימה שלנו היא לתרגם את הובלתה של החברה בתחומי ההדפסה בתלת מימד ליישומים עסקיים שיאפשרו ללקוחות לייצר פחות פסולת ולהפיק ערך מוסף רב יותר מהתהליכים הדיגיטליים שמניעים את פתרונות הייצור של החברה. אנו מכוונים לסייע ללקוחות להפחית את טביעת הרגל הפחמנית, להוריד את התלות בשינוע חלקים ולקצר את שרשראות האספקה בתעשיות רבות״.