על SLS כבר שמעתם? הטכנולוגיה המובילה בייצור בהדפסה תלת-מימדית

בשנים האחרונות, יותר ויותר פרויקטים בוחרים לעבור לייצור סדרתי בהדפסת תלת מימד. הגידול נובע בעיקר בזכות השיפור בטכנולוגיית הייצור, שיפור בדיוק ובאיכות חומרי הגלם.
ייצור אבות טיפוס מהיר (RP) מעניק הזדמנות לקצר את מחזור התכנון ולהציע עלויות מופחתות עבור המוצר הסופי, תוך מתן מענה לצרכים הספציפיים שלו. בעבר, התכונות המכניות של חומרי הגלם, מהם יוצרו הדגמים לא היו מספקות עבור ייצור חלקים סופיים. לכן, שמשה הטכנולוגיה בעיקר לייצור דגמים, כחלק מתהליך הפתוח.
בנתונים אשר התפרסמו בדוח לשנת 2016 של Wohlers Associates דווח כי במהלך 2015, על כל דגם שיוצר במהלך פיתוח המוצר – יוצרו 1,000 חלקים סופיים. כלומר קיים יחס של 1:1,000. בנוסף מהדוח עולה כי במהלך 2012-2015 קיימת עלייה מתמדת של 20% בשנה בייצור חלקים בטכנולוגיית AM כמוצר סופי.

טכנולוגית SLS?
הטכנולוגיה המובילה היום בעולם בייצור ב-AM הינה טכנולוגיית ה-SLS:
סינטור בעזרת לייזר סלקטיבי (Selective Laser Sintering) היא שיטת הדפסה תלת ממדית הנמצאת בשימוש משנת 1992. בשיטה זו , קרן לייזר המנותבת ע”י מראות הופכת חומר מאבקה למוצק. התהליך מתבצע בתא סגור ומחומם בשכבות בעובי של 60-180 מיקרון. החלקים נתמכים בתוך האבקה ולכן אין צורך בייצור והסרה של תמיכות. החלקים מתקבלים עם תכונות מכניות מצוינות, קרוב מאוד לחלקים המתקבלים בהזרקת פלסטיק לתבנית. החוזק דומה בכל הצירים והחלקים עמידים מאוד לתנאי סביבה וניתנים לעיבוד משלים. ניתן להשתמש בתערובות אבקה שונות כגון ניילון 12 עם כדורי זכוכית או בתוספת אלומיניום, סיבי פחמן וכו’. מכיוון שבשיטת ה-SLS ניתן לייצר מאות חלקים איכותיים בכל הרצה של המכונה וללא צורך בטיפול משלים לאחר מכן, היא אחראית לכמות הגדולה ביותר של חלקים המודפסים בעולם מדי שנה.
חומר הגלם הנפוץ ביותר בשימוש בטכנולוגיית SLS הינו ניילון 12 (לאור תכונותיו הכימיות במעבר בין מצבי הצבירה, אשר תאמו לתהליך הייצור). התוצר הסופי הוא בעל תכונות מכניות טובות ורמת פרטים גבוהה בדומה למוצרי הזרקת פלסטיק. שיטת הייצור מאפשרת למתכנן חופש פעולה רחב לקבלת מוצרים מורכבים, שלא ניתן לייצר בטכנולוגיות אחרות (הזרקה, עיבוד שבבי לדוגמא). תכונותיו העיקריות של החומר: חוזק וקשיחות גבוהים, פני שטח טובים, ניתן לקבל פרטים קטנים וברורים, עמידות טובה לכימיקלים, שמירה על מידות לאורך זמן, אפשרויות גימור מגוונות, מתאים לשימוש רפואי בעל אישורים רגולטורים, מאושר למגע עם מזון.

SLS – FFF: Form. Fit. Function
כמו גם בשימוש בטכנולוגיות חדשניות אחרות, מובילות הדרך בשימוש בטכנולוגיה זו הינן התעשיות הביטחוניות והאזרחיות בתחום התעופה והחלל והתעשיות בתחום הרפואי. ניתן למצוא חלקים שיוצרו ב-AM במלטי”ם, יחידות שליטה, תפסים וידיות אחיזה, תפסנים לרובוטיקה, חלקים מכאניים וזיוודים לפרויקטים רפואיים, רפואת שיניים, הדפסת איברים ועוד. הסיבה לשימוש בטכנולוגיה זו בתעשיות אלו נעוצה בעובדה שחומר הגלם עומד בתקנים הנדרשים בתחומים אלו. סיבה נוספת הינה קיצור לוחות הזמנים מרעיון למוצר סופי (Time To Market). כבר עתה ניתן להצביע על עניין הולך וגובר בשימוש ב-AM בתחום הרכב ומוצרי הצריכה.

ייצור סדרתי בטכנולוגיית SLS
בדומה לתהליכי ייצור אחרים, גם בייצור בטכנולוגיה SLS נדרש לעמוד בכל התקנים המקובלים: תקני ISO 9001, AS9100, ISO13485, בקרת מידות והבטחת איכות. בנוסף, כל התהליכים המשלימים (צביעה, החדרת קשיחים, ציפויים, הדבקה וכדומה) נדרשים גם הם לעמוד בסטנדרטים של הבטחת איכות המקובלים בתעשיות השונות. ולכן, חברות המחליטות לייצר את המוצרים שלהם ב-AM, נוהגות לפנות ללשכות שירות הנותנות מענה מלא לדרישות אלו. לדוגמא, בארן קיימים כל התקנים הנדרשים לתהליך הייצור.
לסיכום, טכנולוגיות ההדפסה בתלת מימד מתפתחות ומשתפרות באופן מהיר ומשפיעות באופן דרמטי על היכולות שלנו לייצר חלקים מכל הסוגים בזמן קצר. כבר היום טכנולוגיית ה-SLS מאפשרת לנו לייצר מאות חלקים מידי יום כמוצרים סופיים, בעלי חוזק מכני ותכונות הנדסיות מעולות העומדים בכל תקני האיכות. השימוש בטכנולוגיה זו מעניקה למתכנן וליצרן אפשרות לעבוד במחזורי תכנון מהירים ולפתח את המוצר באופן רציף ומתמיד, כדי לענות על צורכי השוק.