כבר היום, בעיצומה של המהפכה התעשייתית הרביעית, ברור לכולם שתעשיית התלת מימד היא עמוד השדרה של מהפכה זו ושחקן מרכזי בה. ממדי תעשיית התלת מימד הם עצומים, היקפי התעשייה נאמדים היום על כ-6 מיליארד דולר ומשנה לשנה גדלים ב-30%. מדובר על פוטנציאל שוק של 12 טריליון דולר בשוק הייצור העולמי. במחקר שנעשה לאחרונה שכלל אלף יצרניות גדולות באירופה הציג נתונים שמצביעים על כך כי עד שנת 2021 60% מהיצרנים יקימו מערכי מדפסות תלת מימד וכ- 45% מסך כל החברות צופות שהדפסת תלת מימד תשולב במהלך הייצור שלהם.
מדפסות התלת מימד מאפשרות כבר היום ייצור מתקדם וחסכוני בזמן ובעלויות של מודלים מתקדמים (generative design), ייצור מותאם אישי ואפילו אם תרצו ייצור תעשייתי בסדרות קצרות ובינוניות. לא רק שמדפסות התלת מימד אינן דורשות שטחי ייצור גדולים כמו במפעל רגיל, אלא שתוך 20 שעות בלבד – מהרגע שיש לנו קובץ דיגיטאלי תלת מימדי של המוצר המבוקש, ניתן לקבל מוצר סופי או אב-טיפוס איכותי במהירות וברמת גימור גבוהה.
תמונה 1: גלגל הגנה מודפס בתלת מימד, בעבר היה ניתן להשיג אותו בעבור €800 , כעת
הוא יכול להיות מודפס בעלות של 21€ וזמן הפיתוח של הכלי הצטמק מ- 56 עד 10 ימים.
תלת מימד בתעשיית הרכב החכמה
תעשיית הרכב, שבשנים האחרונות הפכה להיות צרכנית גדולה מאד של טכנולוגיות מתקדמות, אימצה את טכנולוגיית ההדפסה בתלת מימד כשותף טבעי לפיתוח סדרות ייחודיות של רכבים חשמליים, היברידיים ורכבים חכמים.
השימוש במדפסות תלת מימד בעולם הרכב, במיוחד עם הצורך למצוא פתרונות חדשניים לסביבת רכב ״חכמה״ משנה את חוקי המשחק של תהליך הייצור. כך למשל, חברת Honda משתמשת במדפסות תלת מימד בכדי לייצר מהדורות מוגבלות של רכבים שלמים ובכך חוסכות את עלויות הייצור שלהם. יצרנית הרכב Audi מייצרת חלקי חילוף לרכבים שלה באמצעות מדפסות תלת מימד. בטרנד של תעשיית הרכבים החכמה, נכנסים גם חברות סטרטאפ וחדשנות, כמו Divergent Blade אשר הייתה הראשונה לעצב את רכב ספורט יוקרתי, מהיר, קל משקל (הדפסת תלת מימד, מפחיתה את המשקל הכולל של המכוניות ב- 90%) וידידותי לסביבה בשימוש בטכנולוגית תלת מימד לבניית גוף ושלדת הרכב.
ייצור רכבים מותאמים אישית בסדרות קצרות ובינוניות
לאורך שנים, הרכבת מכונית מרוץ בפרט ומכוניות יוקרה בכלל נחשבה למלאכה מורכבת ומאתגרת. כל מכונית נבנית באופן ייחודי לנהג ולצרכים שלו, זאת בכדי למקסם את ביצועי הרכב על המסלול ועל הכביש. מעבר לאתגרי העיצוב, הקושי המרכזי בייצור רכבים אקסקלוסיביים בסדרות קצרת ובינוניות, הוא העלויות הגבוהות. בעידן התעשייתי החדש, ייצור זה נעשה פשוט יותר הודות לזמינות, התקדמות ושינוי בטכנולוגיות ההדפסה בתלת מימד.
מדפסת התלת מימד של HP ה-Jet Fusion 3D, שנכנסה לשוק הישראלי לפני כחודשיים, היא דוגמא מצוינת לאופן בו מדפסות תלת מימד הופכות לנגישות יותר, זולות יותר ומהירות יותר. היא נחשבת לטכנולוגיה המתקדמת ביותר בעולם ול- disruptive innovation (חדשנות משבשת), היוצרת הזדמנויות חדשות עבור שוק הייצור התעשייתי לייצור בסדרות קצרות ובינוניות. חברת HP ממנפת את עשרות שנות המחקר והמומחיות שלה בעולמות ההדפסה בדו מימד ובתחומים כמו מכניקה מדויקת ומדעי החומרים ומיישמת אותם עכשיו גם בעולם התלת מימד. HP Jet Fusion 3D מהווה חלופה מלאה ותחרותית הן לייצור המסורתי והן לייצור הדיגיטאלי.
כדאיות ייצור באמצעות מדפסות תלת מימד חדשות, זולות ומהירות
תמונה 2: מדפסת HP Jet Fusion 3D
עד היום היה ידוע לכל כי בטכנולוגית ההזרקה, העלות המשמעותית והגבוהה ביותר היא ביצירת התבנית. ככל שמייצרים יותר יחידות עלות הכנת התבנית יורדת. מדפסת תלת המימד החדשה HP Jet Fusion, מביאה בשורה חדשה לשוק בכל מה שקשור להפחתת עלויות ייצור בסדרות קצרות ובינוניות. ה- HP Jet Fusion מאפשרת לעשות שימוש חוזר ב- 80% מהחומר העודף של תהליכי ההדפסות הקודמות ובכך חוסכת עלויות ייצור באופן משמעותי, תוך מקסום השמירה על הסביבה. באמצעות מדפסת זו, שיווי המשקל של עלות מול כמות בהדפסה בתלת מימד של סדרות ייצור קטנות ובינוניות משתנה והופכת כדאית אל מול תהליכי ייצור רגילים של ייצור סדרות אלה.
העלות היחסית של התהליך הדיגיטאלי שמתבצע ב- HP Jet Fusion לעומת ייצור רגיל או מסורתי (בהזרקה) מגדיל את כדאיות הייצור סדרות קטנות ובינוניות באופן חד משמעי לטובת המדפסת החדשה והמהפכנית של HP ואפילו משתלם יותר לעומת תהליכי ייצור דיגיטאלי אחרים בשוק. כך למשל על מנת לייצר 1000 גלגלי שיניים הזמן והעלות שלוקח לייצר עם HP Jet Fusion 3D מגיע לכדי דולר אחד לגלגל שיניים. אם נרצה לעשות את זה ב- SLS באותו הזמן נצטרך כ- 3 מדפסות והעלות תהיה כפולה, אם נרצה לייצר ב- FDM באותו זמן נצטרך כ-9 מדפסות והעלות תהיה משולשת.
הפתרון החדש HP Jet Fusion 3D מספק שילוב של מהירות, איכות ועלות שמעולם לא נראו בתעשייה. עסקים ויצרנים יכולים לחשוב מחדש על האופן שבו הם מעצבים ומייצרים מוצרים בסדרות קצרות. סטנדרט האיכות הגבוה של HP, מוטמע על ידינו (חברת ‘מפעיל’) בהצלחה במדפסות הדו מימד, וכעת יוביל גם את תעשיית התלת מימד להישגים חדשים.
מדפסות תלת מימד על קו הייצור של פולקסוואגן
תמונה 3: מדפסת Ultimaker 3
חברת פולקסווגן Autoeuropa, מקבוצת ענקית הרכב הגרמנית- פוקלסוואגן, המייצרת מודלים איקוניים של פולקסוואגן כגון Scirocco וה- Sharan בהיקף ייצור שנתי של כ- 100,000 מכוניות, דיווחה לאחרונה על מהפכה בתהליכי העבודה שלה. לראשונה בתולדותיה הכניסה החברה מדפסות תלת מימד לפס הייצור שלה. מטרת השימוש במדפסות תלת מימד היא ייצור עזרים וכלים המשמשים את הטכנאים של החברה מדי יום על פס הייצור. בעשותה כך, היא ייתרה את הצורך בהסתמכות על ספקים חיצוניים לאספקת כלים מקבעים ועזרים אחרים, הפחיתה עלויות באופן משמעותי וכיווצה זמני אספקה שלקחו בעבר מספר שבועות, לכדי ימים ספורים.
לפני העבודה עם מדפסת תלת המימד Ultimaker, פולקסווגן Autoeuropa הסתמכה על ספקים חיצוניים עבור הכלים, המתקנים והמייצבים שלה. לספקים החיצוניים לקח שבועות ארוכים לעבד אב טיפוס ולייצר את הכלי המבוקש. התהליך הזה עיכב מאד את הייצור ולמעשה השפיע באופן שלילי על קצב הייצור של החברה. העבודה שנעשתה על-ידי ספקים חיצוניים הוכחה כיקרה מאד, במיוחד אם היה נדרש ביצוע תיקונים או שינויים בעיצוב. בתהליך הפיתוח של עזרים חדשים לייצור, פולקסווגן Autoeuropa נאלצה לאמץ דרך פעולה לא פרקטית של ניסוי וטעייה, שהיוותה כמובן מעמסה על מחיר הכלי המיוצר.
טכנולוגיית ההדפסה בתלת מימד מאפשרת ייצור של עיצובים מאד מתוחכמים ומסובכים, שלא היה ניתן לייצר באמצעות תבניות. בנוסף, ניתן לבצע לעיתים תכופות יותר תיקונים ועדכונים, מבלי לשאת בעלויות או זמני ייצור ארוכים. הכלי המיוצר יכול להיות ״תפור״ בדיוק למידות המבוקשות, דבר שהופך את הפונקציונאליות והביצועים לגורמים המרכזיים בעיצוב ומקום גורמי העלות והזמן.
פולקסווגן Autoeuropa אימצה בחום את החדשנות שמביאה ההדפסה בתלת מימד לפס הייצור וכיום משמשות אותה 7 מדפסות תלת מימד Ultimaker שולחניות במערך התפעול, אשר מייצרות 93% מכלי הייצור החיצוניים בתוך המפעל (in house). המעבר לשימוש בטכנולוגית הדפסה בתלת מימד חסכה לפולקסווגן Autoeuropa 91% מעלויות פיתוח הכלים והפחיתה את זמני הפיתוח ב- 95%. לואי פסקואה, מנהל הפיילוט בפולקסווגן Autoeuropa דיווח שכבר על-ידי הדפסת כמות קטנה של כלים הוחזרה ההוצאה הראשונית של בניית מערך המדפסות. “מדובר בתהליך פשוט מאד – אנחנו ממירים את הרעיון שלנו לקובץ תלת מימד ושולחים למדפסת להדפסה, לאחר מכן מבצעים תהליך עיבוד לחלק המודפס, מעריכים אותו בבדיקות פונקציונליות, ומסיימים על ידי יישום הרעיון.״
החיסכון העצום
Ultimaker אפשרה לפולקסוואגן Autoeuropa להפוך פיתוחים מורכבים למציאות ולפתח רעיונות במהירות ובקלות. לקצר את תהליך הפיתוח באופן משמעותי, מחודשים לימים. כמו כן לצמצם עלויות נוספות כבר בשלב בדיקת האב טיפוס. באמצעות הדפסת תלת מימד ניתן להכניס שינויים במודל בו במקום ולהימנע מהצורך לעצב מחדש את כל הכלי או לשנות תבנית קיימת. פיתוח כלי עזר להצמדת תגיות לרכב ארך לפולקסוואגן Autoeuropa בדרך כלל 35 ימים ועלה 400€ כאשר הוא יוצר במיקור חוץ. עם הדפסה תלת מימדית, הפרויקט הושלם תוך 4 ימים והעלות הופחתה ל- 10€ ליחידה. אם כן, הדפסת חלקים על פי דרישה בתוך הבית מאיצה את הבנייה ואת תהליך האספקה. באמצעות מדפסות התלת מימד של Ultimaker יצרנים חוסכים בין 40%-90% מזמן הייצור.
נוסף על החיסכון בזמן, הכלים המודפסים בתלת-ממד הם ארגונומיים יותר למשתמשים (המפעילים את הכלים) ומניבים מעורבות רבה יותר של המשתמשים. המשוב שלהם יכול להשתלב בקלות רבה יותר בשלב החזרות – כל זאת תוך הוספת רמות יעילות חסרות תקדים. הכלים שהודפסו בתלת מימד ע״י פולקסווגן נחשבים היום לטובים ביותר (best practices) בקבוצת פולקסוואגן.
באמצעות יצירת כלי העבודה בתוך המפעל (in house) פולקסווגן Autoeuropa יכולה לוותר על תהליכי רכש, לקבל את היכולת לפתח רעיונות לכלים חדשים או לשפר את הקיימים על מנת שיותאמו לצרכי המפעילים והעובדים על פס הייצור (tailor made). בעבר הלא רחוק, אומרים בפולקסוואגן, קבלה או יישום תגובות מהשטח לגבי כלי העבודה היה כמעט בלתי אפשרי ורק רעיונות ספורים היו יכולים להיות מיושמים. השימוש במדפסת תלת מימד אפשר את יצירתם של רכיבים וחלקים חדשים גם במהלך הלילה במפעל, כאשר בבוקר הוא יכול כבר להיות זמין עבור המפעיל שלו לעבודה על פס הייצור. באופן זה החברה או המפתח יכול גם לקבל משוב מיידי על הכלי וגם ליישם אותו באופן מיידי בהדפסה חוזרת, לרבות שיפור הארגונומיה של הכלי והתאמתו הפרסונאלית למשתמש. כלומר, תהליכי שיפור או עיצוב מחדש של המוצר או רק רכיב מתוכו, יכולים להתבצע כמה פעמים שרוצים, באופן עקבי ובעלויות נמוכות עד לקבלת החלק המושלם.
לסיכום
העתיד בייצור מכוניות טמון בטכנולוגית הדפסה בתלת מימד. הפחתת העלויות בייצור רכבים מותאמים אישית באמצעות מדפסת HP Jet Fusion 3Dמאפשרת להתחיל לראות באופן מציאותי את עולם הרכב הפרטי משתנה. ייצור של רכבים פרטיים מותאמים אישית במחירים נמוכים לצרכים של כל אדם, משפחה או חברה. גם סיפור ההצלחה של פולקסווגןAutoeuropa ממחיש כיצד הדפסת תלת מימד יכולה להניב ערך רב בתעשיית הרכב. בעוד שבאופן מסורתי הדפסת תלת מימד הייתה מיוחסת ליצירת אבי טיפוס, יש היום לטכנולוגיה זו את היכולת ליצירת כלים פונקציונליים מותאמים אישית, מחזקים, מייצבים ושאר עזרים עבור היצרניים.
