תחום ההדפסה בתלת מימד עומד לשנות את חיינו

בעידן הנוכחי מדברים רבות על תלת מימד. כל יודעי הדבר מספרים לנו עד כמה הטכנולוגיה הזו עומדת לשנות את חיינו ולהשפיע על התעשייה כולה. צבי ברונר, CTO של חברת מלם-תים, בעל ניסיון וידע רב במגוון טכנולוגיות המניעות את התעשייה, מספר: “במסגרת פעילותי המקצועית נחשפתי עד היום למגוון של טכנולוגיות בתחומים רבים, גם במסגרת החטיבות שיש לנו בתים בתחום התיב”מ, דוגמת אוטודסק. תחום התלת מימד הינו אחד המרתקים ביותר. מתוך הבנה מהותית כי התחום הזה הולך להיות אחד המבוקשים בתעשייה, החלטנו לקבל על עצמנו לייצג בישראל את הענקית העולמית 3D Systems. גם בתוך התחום עצמו תמצא שינויים בין החברות. היתרון הגדול שמציעה החברה שאנו מייצגים, היא השימוש במתכות מורכבות. שימוש זה מרחיב למעשה את השוק אליו פונים”.

מדוע לראייתך השוק כיום נזקק לטכנולוגיה של תלת מימד ו-Additive Manufacturing?

“טכנולוגיית התלת מימד מכניסה אל חיינו יכולת עבודה עם חומרים שונים שלא היו אפשריים עד היום, ביניהם: פלסטיק, קרמיקה, דברי מאכל, וכאמור גם מתכת. במתכונת הייצור המסורתי קיים קושי להסתדר עם תכנון, ייצור, המחשבה ובחינת המוצר (Prototype). ללא הדפסת מודל בתלת מימד התהליך מורכב וארוך הרבה יותר. אנו צופים כי השימוש של הטכנולוגיה בתעשייה יהווה בעתיד הקרוב ברירת מחדל. השוק הראשון לאמץ הינו תחום הבריאות, פתרונות סימולציה מקצה לקצה, הדפסה לניתוח אישי, כמו גם מכשירים רפואיים ורפואת שיניים”.

ברונר מוסיף: “מהפכת ה-Additive Manufacturing מתקדמת בקצב מדהים ומכונה השלב הבא של המהפכה התעשייתית. מהפיכה זו עומדת לשנות לא רק את התעשייה עצמה, אלא גם את האזרח והצרכן, במספר רבדים שהיום עוד נראים הזויים קמעה, אך יהפכו ללחם חוקינו בעתיד הקרוב. תחום התלת מימד והטכנולוגיה המלווה אותו, מתקדמים במגוון מישורים, ביניהם: סוג החומרים בהדפסה, דיוק, גודל הרכיב המודפס, כמו גם הטכנולוגיה אשר מעצבת את הרכיבים המודפסים, כדי שהמדפסת תגיע לדיוק מירבי”.

“התקדמויות אלה מאפשרות ייצור רכיבים מורכבים, או מוצרים מושלמים, כחלק מתהליך ייצור סדרתי של מפעל. הליך זה מכונה ייצור מצטבר ובאנגלית, Additive Manufacturing (), או ייצור על ידי הוספת שכבות דקות של חומר, בדומה לטכנולוגיית הדפסת תלת ממד. בשוק יש מספר טכנולוגיות שונות ליישום AM, כאשר השיטות האופטימליות נבחרות לפי חומר גלם, צפיפות ההדפסה או כאשר יש יותר מחומר אחד בתהליך הייצור.” מציין ברונר.

מהי ההשפעה על עלויות הייצור?

“עלויות הייצור בטכנולוגיה זו יאפשרו דווקא הוזלה של מוצרים, זאת לצד מגוון יתרונות הגלומים בתהליך:

צמצום זמני מחקר ופיתוח – זאת בשל היכולת לייצר אב-טיפוס של רכיב בעזרת טכנולוגיית AM ללא צורך בהכנת כלי ייצור מורכבים כגון תבניות, כלי יציקה וחיבורים בון רכיבים. בסביבת AM, תכנית הייצור עוברת ישירות ממערכות התכנון בעזרת מחשב (תיב”מ), הישר למערכת הייצור בשיטת AM. תהליך זה מהיר יחסית ומאפשר תכנון מהיר יותר ומדויק יותר.

יעילות וחיסכון בחומרי גלם – בתהליך ייצור מסורתי, הכולל חריטה או יציקה, חלק משמעותי של חומר הגלם הולך לאיבוד. בייצור של רכיבים במבוססים על חומרים מורכבים, עלות החומר המבוזבז יקר יחסית. בטכנולוגיית תלת מימד אין איבוד חומרים.

ייצור חלקים קלי משקל – בעזרת שימוש בחומרים מיוחדים ובעזרת אפשרות שליטה על צפיפות החומר, ניתן לייצר חלקים קלי משקל החיוניים במגוון יישומים כגון תעופה.

ייצור חלקים בודדים או מיוחדים – כאשר יש צורך בייצור חלק בודד (למשל לחלקי חילוף) או חלק במידה או צורה ייחודית (למשל לצורך רפואי), הפתרון היעיל ביותר הינו AD. תחום זה נקרא mass customization או ייצור בסיטונאות בהתאמה אישית.

 רכיבים מורכבים עם דיוק מירבי – כיום, ישנם מספר טכנולוגיות הדפסה – בעיקר בעזרת laser המאפשרות הדפסה של רכיבים מורכבים בצורתם, תוך הגעה לדיוק מירבי. כמו כן, בשיטת AO, ניתן לייצר מספר חלקים של רכיב בהדפסה אחת במקום לייצר את החלקים בנפרד ולחבר אותם בהמשך.

שכפול רכיב על ידי סריקה – קיימות מערכות סריקת עצמים בתלת ממד המייצרים את פקודות הייצור של רכיבים עבור מדפסות התלת ממד. טכנולוגיה זו מאפשרת שכפול רכיבים בעזרת AM.

יתרונות אלה משנים לחלוטין את תפישת התכנון והייצור ומאפשרים חשיבה “מחוץ לקופסא” במגוון של תהליכים ויישומים. להמחשה, אם בעתיד ישוגרו חלליות מאוישות לנסיעות ארוכות, יהיה צורך בחלפים למגוון רחב של רכיבים או מחסן חלפים לכל צרה שלא תבוא. לחילופין, מדפסת תלת ממד אשר מסוגלת להדפיס במגוון חומרים יכולה לחסוך המון משקל ושטח. כאשר עלות הטכנולוגיה תרד כפי שצפוי, מוסכים למשל, יוכלו להדפיס חלקים ללא צורך במלאי חלקים יקר. גם בתחומים כגון אוכל, לטכנולוגיית ה-AM יש משמעות, לדוגמא, יהיה ניתן להדפיס פסטה בצורות של שמות או איחולים לפי צורך”.

כאמור, טכנולוגיית הדפסה תלת ממד הופכת לשגרתית בתחומים חשובי כגון רפואה כאשר “לגוף יש חלקי חילוף”. טכנולוגיה זו נקראת Bio-AM או ייצור מצטבר לעולם הביולוגי. קיימות מדפסות לייצור תחליפים לעצמות, שיניים וכו’. עוד יגיע היום שבו נוכל להדפיס חלקי גוף אשר תואמים את ה-DNA של החולה – תכונה אשר תקטין את סיכויי דחיית הגוף של החלק המושתל.

מה להערכתך ההתפתחויות הצפויות בתחום זה?

“אמנם הטכנולוגיה כבר בשלה, אך ההערכה שלי שההתפתחויות תהיינה בהתאם למספר פרמטרים שעליהם היא תוכל לתת מענה, בכלל זה: הוספת סוגי החומרים שבהם ניתן להדפיס, גודל הרכיב שניתן להדפיס, יכולות לשילוב חומרים שונים בתהליך ההדפסה, עלויות המכונות והחומרים אשר עדיין יקרים להליכי הדפסה בכמויות”.

“המשמעות המדהימה של טכנולוגיית AM קשורה למדינות דוגמת ישראל, בהן לא קיימת תשתית, אוצרות טבע ושטחים לתעשייה כבדה כמו ייצור רכב, מוצרי ברזל וכודומה. בדומה להצלחת ישראל בתחום ההיי-טק בו לא נדרשים משאבים (אנרגיה ותשתיות ייצור מפותחות), כך תוכלנה גם מדינות ללא תשתית מתאימה, להתחרות במשבצת התעשייה הכבדה באמצעות ידע בתהליכי AM והדפסת תלת מימד. טכנולוגיית התלת מימד, בה ישראל נחשבת, לאחת המדינות המובילות בתחום, תקנה לישראל עצמאות בייצור בתחום התעשייה הכבדה ותאפשר לה להתחרות בהצלחה, בדומה להצלחתה בתחום ההי-טק, הרפואה ותעשיית כלי הנשק המתוחכם”. מוסיף ברונר.

צבי ברונר הינו CTO בקבוצת מלם תים ומתמחה במגוון של טכנולוגיות.