בשנים האחרונות הפכה טכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית (3D printing) מכלי ניסיוני לכלי מרכזי לחדשנות בתעשיות מתקדמות בישראל ובעולם. הדפסה תלת-ממדית היא טכנולוגיה שמאפשרת להפוך מודל ממוחשב לעצם פיזי ממשי. זה קורה על ידי הדפסה של שכבות, אחת על גבי השנייה, עד לקבלת החלק הסופי. החלום על מדפסת תלת-ממד אישית בבית, שתדפיס כל מה שנרצה בלחיצת כפתור, אולי עדיין בדרך, אבל המציאות כבר רושמת מהפכה: טכנולוגיית ההדפסה התלת-ממדית כבר משנה את כללי המשחק בתעשייה, ברפואה ובמחקר, ופותחת דלת לעולם של אינסוף אפשרויות. החל מייצור חלקי מנועים למכוניות וכלי טייס, דרך מידול וייצור כלי נשק, ייצור שתלים רפואיים מותאמים אישית למטופלים ועד להדפסת רקמות ובשר מתורבת – ההדפסה התלת ממדית משנה את פני הטכנולוגיה.
ארבעה יתרונות עיקריים שמובילים את השינוי
טכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית מציעה היום מגוון יתרונות משמעותיים שמשנים את הדרך שבה מעצבים, מפתחים ומייצרים מוצרים:
- פיתוח מהיר של אבי טיפוס: יכולת להדפיס דגם פיזי של המוצר בכל שלב בפיתוח מאפשרת למהנדסים ומעצבים לבדוק פונקציונליות וארגונומיה במהירות ובעלות נמוכה. התהליך מתייעל, ומספר רב של ניסויים ושינויים מתאפשרים תוך זמן קצר, מה שמקצר את הדרך למוצר הסופי.
- ייצור גיאומטריות מורכבות: הדפסה תלת ממדית מאפשרת לייצר חלקים בעלי צורות מורכבות ביותר – עם חללים פנימיים, תעלות קירור מיוחדות, מבנים סריגיים ועוד – עיצובים שלרוב בלתי אפשריים לייצור בשיטות קונבנציונליות.
- ייצור סדרתי קטן ומגוון: אפשרות לייצר יחידות בהתאמה אישית, ללא השקעה כספית גבוהה בתבניות או ציוד מיוחד, מאפשרת ייצור אקונומי מותאם לגודל קטן ולצרכים משתנים. לדוגמא, חוות מדפסות תלת ממד מאפשרת ייצור של מוצרים רק בעת הצורך, להפחית מלאי, לחסוך בעלויות אחסון, ולהגיב במהירות לשינויים בדרישות השוק.
- מגוון חומרים : ניתן כיום לייצר חלקים מדויקים באמצעות חומרים מגוונים במיוחד, חומרים קרמיים, מתכות ופולימרים הנדסיים, ועד להידרוג’לים ביולוגיים ואף רקמות חיות. השילוב בין דיוק הנדסי לבין חופש בחירת חומרים פותח פתח ליישומים חדשניים בתחומים כמו תעשייה, רפואה וביוטכנולוגיה.
היתרונות הללו מתאימים בדיוק לתעשייה היצירתית והדינמית בישראל. כחוד החנית במחקר ופיתוח, המוחות הישראלים מצליחים להביא עיצובים חדשניים שלא היו אפשריים ללא טכנולוגיה זו. במיוחד בתעשיות הצבאיות והרפואיות, ההדפסות התלת ממדיות משמשות ככלי שמעצים את היצירתיות ומייעל את תהליכי הפיתוח.
תעשייה ישראלית שמותאמת לחדשנות תלת ממדית
מעצבים ומהנדסים בישראל מפתחים עיצובים חדשניים במהירות, באמצעות אבי טיפוס שמודפסים במהירות וביעילות בתלת ממד. לאחר הפיתוח, הם משווקים כמות קטנה בעלות סבירה, ומשנים או מרחיבים את הייצור לפי דרישה המשתנה בשטח. המאפיין הבולט הוא יכולת ההתאמה האישית: כל לקוח מקבל מוצר שמותאם לצרכיו המדויקים, באמצעות תהליך פשוט של שינוי המודל הממוחשב. בעולם בו ייצור המוני של מאות אלפי יחידות כמעט ולא קיים בישראל, ההדפסה התלת ממדית פותרת אתגר קריטי – ייצור סדרתי קטן חכם וחסכוני.
שמרפולה – סיפור הצלחה אמיתי מהשטח
במעבדת המחקר שלנו באוניברסיטת בן גוריון בנגב, אנו מיישמים את עקרונות ההדפסה התלת ממדית בשילוב ידע נרחב בחומרים ובהבנה הנדסית של תהליכי ההדפסה. זה מאפשר לנו למצוא פתרונות פשוטים לבעיות מורכבות באמצעות עיצוב והדפסה המותאמים אישית לכל אדם. סיפור שממחיש זאת בצורה חיה הוא פרויקט “שמרפולה” – נרתיק ייעודי לאחסון ונשיאת אמפולות רפואיות לשימוש פרמדיקים בשטחי לחימה.
הדרישה למוצר הגיעה מהשטח, מד”ר אורן ואכט, ראש המחלקה לרפואת חרום באוניברסיטת בן גוריון, כחודש לאחר תחילת מלחמת חרבות ברזל. רופאים ופרמדיקים נושאים אמפולות זכוכית עם תרופות מצילות חיים, כמו מורפיום וקטמין, שנוטות להישבר ולסכן את הטיפול הרפואי בשדה הקרב.
המעבדה פיתחה תוך יומיים אב-טיפוס ראשון לשמרפולה, מותאם לכיס המכנסיים הצבאיים. בהמשך, בוצעו בחירות חכמות של חומרי הדפסה ואופטימיזציה של פרמטרי תהליך ההדפסה, עד לקבלת מוצר גמיש ונוח לנשיאה. התהליך כלל שיתוף פעולה הדוק עם הצוות הרפואי, שקיבל כמה עשרות יחידות ונתן משוב ישיר שהוביל לשיפורים מהירים במוצר.
המשוב העיקרי שעלה מהשטח הדגיש את הצורך ביכולת להתאים את כמות וסוג האמפולות לפי דרישותיהן של יחידות שונות. לכן עיצבנו שלושה גדלים סופיים, שניים לכיס המכנסיים, ואחד לווסט צבאי. הביקוש למוצר גדל במהירות, בשל מגבלות ייצור של תבניות הזרקה והעובדה שהיו שלושה עיצובים שונים, לא היה אפשרי להשתמש בשיטות ייצור קונבנציונליות. הפתרון היעיל ביותר היה שימוש בהדפסה תלת-ממדית. האוניברסיטה הצליחה לגייס תרומה כספית משמעותית לרכישת ציוד הדפסה נוסף וחומרים גלם שיאפשר לעמוד בדרישה. והודות לכך הוקמה מיני חוות מדפסות שהצליחה לייצר למעלה מ-2,000 יחידות בתוך מספר חודשים בלבד. התגובות מהשטח מהצוות הרפואי הדגישו את התרומה המשמעותית של הפרויקט לשיפור הטיפול הרפואי בשטחי לחימה.
תמונה: אמפולות מאוחסנות בשרמפולות בגדלים שונים המודפסות מ- TPU צילום: ד”ר גלית קטריבס לוי
מביטים קדימה – חומרים וטכנולוגיות מתקדמות
המעבדה לא מפסיקה להתפתח: אנו מפתחים וחוקרים חומרים מתקדמים עם פונקציונאליות משתנה, משפרים תהליכי הדפסה קיימים, ומחפשים דרכים חדשות לשלב טכנולוגיות הדפסה עם טיפולים רפואיים מתקדמים. המטרה היא להרחיב את היישומים, להנגיש את טכנולוגית ההדפסה ולעצב את העתיד של הרפואה המותאמת אישית.
לסיכום
הטכנולוגיה כבר כאן, ומשנה את פני התעשייה והרפואה בישראל. היא פותחת דלת להזדמנויות חדשות בתחום העיצוב והייצור. הדיוק וההתאמה האישית, מאפשרים פתרונות יצירתיים שלא היו אפשריים בעבר. בזכות האופי היזמי והחדשני של ישראל, הטכנולוגיה הזו משתלבת באופן טבעי וממצבת את המדינה בחזית החדשנות העולמית.
