Latest News

מי צריך הדפסה תלת מימדית?

ההדפסה התלת מימדית היא אחד מתחומי הטכנולוגיה המודרנית המבטיחים, וזוכה לסקרנות, תשומת לב והילה מיוחדת של קידמה וחדשנות. יחד עם זאת, מדובר בטכנולוגיות רבות ומגוונות, רובן נפרדות ושונות, עדיין בשלבי התפתחות מוקדמים ומהוות פתרון חלקי בתהליך.
לעתים קרובות ניתן למצוא – גם בקרב אנשים עם רקע טכנולוגי – תפיסה שגויה או לא ריאליסטית באשר לתועלות והיכולות של ההדפסה התלת מימדית.
דוגמה מובהקת של הבנה מוטעית היא הדיון הפופוליסטי בנושא הדפסת נשק. “הדפסת” נשק היא הדרך היקרה ביותר, פחות יעילה ואיטית יותר, בהשוואה לשיטות ייצור קיימות. גם התוצאה הסופית אינה מוצר תקין ושמיש. למרות זאת מופיעות כתבות יחצניות בטלוויזיה, הכנסת נגררה לדיונים עקרים ורק לאחרונה נשקלה ונגנזה החלת רגולציה על

יבוא מדפסות באמצעות המשרד לבטחון-פנים.
הבעיה של תפיסה שגויה הופכת להיות אתגר גדול עוד יותר, עבור מי ששוקלים אימוץ של תהליכים טכנולוגיים. רוב יצרני המדפסות התלת מימדיות מציעים כלים נקודתיים במעטפת מוגבלת של פונקציונליות, ובמקרים רבים מתברר (בדיעבד) שאותם מוצרים אינם שלמים ללא תוספת פתרונות לוואי (בד”כ לא אינטגרלים) ממקורות שונים נוספים.

בחירת הפתרון המתאים
השימוש בהדפסה תלת מימדית, הוא רב תועלת כבר בשלבי האבולוציה של היום. החופש הגיאומטרי, היכולת להפחתת משקל החלק, והאפשרות לפרסונליזציה הם ערכים מוספים המנוצלים יותר ויותר בתעשייה וברפואה במגמה מתפתחת ומתרחבת. יחד עם זאת כאמור, יש להבין היטב את האתגר הכרוך באימוץ טכנולוגיה חדשה ולא מוכרת.
לפני הכל יש להגדיר את הצורך, ולהציב שאלות חשובות:
האם הדפסה תלת מימדית היא הפתרון עבור הצורך שלי?
מה מבחר הטכנולוגיות השונות העומד לרשותי? מגוון החומרים?
איזו טכנולוגיה נותנת לי את המענה הדרוש? האם החומרים מתאימים? האם התוצאות מתאימות?
איך נראה תהליך שלם של הייצור, החל מתכנון/סריקה ועד למוצר מוגמר?
האם אני חייב לרכוש מדפסת? איזה שלבים בתהליך אני רוצה לבצע בעצמי?
האם יש ביכולתי לאמץ את הטכנולוגיה? האם יש בידי הידע הנחוץ וסביבת העבודה הנדרשת?
מענה לסוגיות אלה מבטיח שהפתרון שיבחר יהיה מדויק. השאלה המתבקשת היא האם הגורם המייעץ מוגבל בתוך תחום צר של אפשרויות היצע, או לחלופין יש ביכולתו לפרוש מגוון רחב של פתרונות לבחירה?

מהי הדפסה תלת מימדית
ההדפסה התלת מימדית הומצאה באמצע שנות ה-80 של המאה הקודמת (על ידי צ’אק האל. השיטה הראשונה היתה סטריאו-ליתוגרפיה ונועדה בעיקר לייצור אבי-טיפוס.
מאז המצאת המדפסת הראשונה הופיעו שיטות שונות של בנייה תלת מימדית של חלקי פלסטיק, מתכת, וחמרים אחרים. חלק מהשיטות ייחודיות ושונות בתכלית, וחלק אחר הן וריאציות או חיקוי של שיטות קיימות.
המשותף בין כל השיטות הנקראות “הדפסה תלת מימדית” הוא ייצור חלקים על ידי בניית גיאומטריה בשכבות הנערמות זו מעל זו. עקרון זה קרוי “הוספת חומר” או Additive Production (בניגוד ל-Subtractive המיוחס לעיבוד שבבי כמו כרסום וחריטה).

הדפסה של דגמים ואבי טיפוס לעומת ייצור מוצרים לשימוש סופי
מרבית התהליכים הנפוצים כיום אינם דומים ל”הדפסה” ושונים זה מזה. גם חומרי הגלם אינם חומרים ג’נריים מהמדף, אלא מפותחים במיוחד עבור טכניקה ספציפית ולפעמים עבור מדפסות ייעודיות מדגמים מיוחדים.
החומרים מוזנים בצורות ומצבי צבירה שונים, אבקות, נוזלים, מוצקים ולעיתים גם בחלקיקים במבנים ייחודיים, ובעצמם כרוכים בהליך ייצור תעשייתי מיוחד. ברוב המקרים תכונות החלקים המודפסים רק “מדמות” תכונות של חומרים שימושיים. בגלל אופי הבנייה בשכבות, בשילוב עם תכונות יסודיות של החומרים ושיטות הבניה שלהם, החוזק המבני של החלקים המודפסים מושפע מאד מהאוריינטציה בעת הבנייה. יצרני המדפסות משקיעים מאמצי פיתוח ניכרים בשיפור תכונות חומר ותוצרי ההדפסה.
מאחר שתוצרי ההדפסה השונים רק “מדמים” תכונות של תוצרים בשיטות אחרות, יש לבדוק היטב את התאמת התוצר לפונקציה אליה הוא מיועד.

דגמים ואבי טיפוס – ההדפסה התלת מימדית התחילה כהפקת חלקי “אב-טיפוס” ומודלים קונספטואלים, והערך המוסף שלהם רב מאד, גם כיום. דגמים קונספטואלים הם המפתח לקיצור זמני פיתוח, ולשכלול תהליכי תכנון ועיצוב. השימוש בהדפסת דגמים התרחב לשימושים חדשים באקדמיה לכל ענפיה מארכיאולוגיה ועד ביולוגיה, ברפואה מלימוד ועד עזרי ניתוח, פרסונליזציה בהדפסת דמויות וחפצי נוי ועוד. אחד הגופים הראשונים לאמץ את הטכנולוגיה כבר לפני 15 שנים היה “פיקסאר” שבנה Stop Motion מדמויות מודפסות בסרט “צעצוע של סיפור”. רוב הטכנולוגיות והחומרים של “הדפסה תלת מימדית”, מתאימים להגדרה זאת.

שימוש סופי – ההגדרה של “מוצר לשימוש סופי” היא תאימות מלאה של תכונות המוצר לשימוש הפונקציונלי אליו הוא מיועד. תכונות החומר כמו חוזק מבני, גמישות, שרידות, עמידות בטמפרטורה ותנאים אחרים ולפעמים תאימות רפואית, הן שקובעות את התאימות לשימוש סופי.
שיקול נוסף ובלתי נפרד לבחינת היכולת להפיק חלקים לשימוש סופי, הוא כמובן הנכונות העניינית. האם עלות הפקת כל פריט, והתפוקה של המדפסת נכונים מבחינת עלות מול תועלת.
סביבת עבודה שלמה – לא רק מדפסת
סביבת העבודה של הדפסה תלת מימדית היא הרבה יותר מורכבת מכפי שנראה במבט ראשוני.
תהליך ההדפסה דורש אספקת מידע תלת מימדי, בחינת שלמות גיאומטריות ונכונות להדפסה, התאמה למגבלות הטכנולוגיה, עמידה בדרישות המקדמיות של חומר ותכונות, הכנה לקראת תהליכי הדפסה, והבאה מראש בחשבון של תהליכי “פוסט הדפסה” (טיפולים תרמיים, טבילות, ריקון, עיבוד שבבי)
מידע תלת מימדי המיועד להדפסה, מגיע מתוכנות CAD הנדסיות או אדריכליות, תוכנות מדעיות ומתימטיות, סריקה תלת מימדית או פענוח של CT וסריקות רפואיות אחרות.
מגבלות הטכנולוגיה, למשל עובי מינימלי לקירות ופרטים גיאומטריים או רזולוציה, מכתיבות את בחירת שיטת ההדפסה הנכונה. דרישות של התנהגות הפריט המודפס מחייבות אותנו לנסות ולהתאים תהליך וחומרים. וכשאנחנו כבר מגיעים להדפסה עצמה, נדרשת הכנה קפדנית להבטחת ההצלחה, בהתחשב בהליך הטכנולוגי הצפוי (אוריינטציית הדפסה, תמיכות גיאומטריות וכיו”ב). כאן המקום להבהיר אם לא הודגש קודם, שבסופן של כל השיטות ההדפסה התלת מימדית, קיים שלב בלתי נמנע והוא “עיבוד לאחר ההדפסה”, וגם אותו יש להביא בחשבון בהכנת ההדפסה.
כפי שמתואר כאן, עולם ההדפסה התלת מימדית מציב אתגרים חדשים לא מוכרים בעולם שנמצא בהתפתחות מתמדת. קיימות הרבה דיסציפלינות, וככל שמתבוננים קרוב יותר מתבררות דילמות רבות. נקודה בולטת נוספת שעולה כאן היא שהמרחק בין קיומו של קובץ תלת מימדי לבין קבלת תוצר סופי, הוא למעשה גדול מכפי שנראה במבט ראשון.
יצרן שמעוניין לשלב הדפסה תלת מימדית, צריך להבין ולקבל החלטות, עומד במרכז התמונה המורכבת הזאת וחייב להתמצא בה. לכן עליו לקבל נקודת מבט רחבה ככל האפשר, עם היצע עשיר ככל שניתן של פתרונות, חמרים ושיטות.
במאמר זה הוצגה המורכבות של ההדפסה התלת מימדית, והודגשה חשיבות הבנת התמונה המלאה. היריעה כאן קצרה מכדי לפרט את כל האתגרים והפתרונות השונים, אבל חשוב להכיר ולהבין את ההיצע והמגבלות, כדי שפתרון כלשהו, לאחר שיאומץ, יענה על הציפיות הטכניות והתקציביות.
מוטל על מי שמתכוון לבחון טכנולוגיה תלת מימדית לצרכי ייצור או לכל צורך ייעודי אחר, להציב עצמו במרכז ולהעמיד דרישות וציפיות ברורות. ככל שטווח הפתרונות שייחשפו יהיה רחב ועשיר יותר, מובטחת בחירה פחות מתפשרת ויותר מוצלחת.

צבי גרינברג, 3D SYSTEMS

תגובות סגורות