נושא הבלוג

קצת קשה לדחוס יותר מ- 20 שנות נסיון עם תיב"ם מכני תלת ממדי יחד עם עוד כמה שנות נסיון בהדפסה תלת ממדית לתוך בלוג אחד. אבל, זה כייף לנסות.
הבלוג מיועד למקצוענים ולחובבים ב 3D CAD וב 3D Printing למי שרוצה ללמוד ולהבין יותר על הטכנולוגיה ועל החידושים בתחום. אשמח לתגובות ולשיתוף.

יום שישי, 11 בנובמבר 2016

להדפיס בתלת ממד בסינגפור

הקדמה - בתחילת 2016, לאחר שביליתי את כל חיי בישראל, עברתי להתגורר בסינגפור, מדינת אי קטנה  בדרום מזרח אסיה. כאן קבלתי תפקיד מאתגר של ניהול מפעל הדפסה בתלת ממד הגדול ביותר בדרום מזרח אסיה. עם צוות רב לאומי הכולל עובדים ומהנדסים מוכשרים מצרפת, הודו, סין, מלזיה וגם, סינגפורים מ"עדות שונות" אנחנו מייצרים עם מדפסות תלת ממד שונות במיגוון טכנולוגיות.
בסינגפור קהילה ישראלית חמה ואיכותית מאוד ואת הכתבה הבאה כתבתי לאתר ה"ישראלי" של סינגפור PITPE2. במטרה לתת רקע בסיסי על התחום המרתק הזה.    

על השולחן שלי פיסת פלסטיק, פשוטה למראה וחסרת צבע או ברק מידי פעם, אני  שולף את ידית הפלסטיק הזו שיוצרה בהדפסה בתלת ממד ומציג אותה בגאווה לבן שיחי. זו לא מהפכה או מוצר שאי אפשר בלעדיו, זה בסך הכל עוד חלק לא מתכלה בעולם המתמלא בזבל מפלסטיק אבל, את ה"זבל" הזה אני תכננתי וייצרתי בעצמי או, נכון יותר הדפסתי בתלת ממד.  אם יש תכונה אחת המשותפת למין האנושי כולו, היא כנראה החיבה שאנחנו רוכשים למעשי ידינו. בכל אחד מאיתנו מסתתר מפעל ייצור קטן שלפעמים מגיע לידי ביטוי בבישול, תפירה, יצירה, נגרות, כתיבה וכו. את הצורך הזה מיטיב לתאר פרופ, דן אריאלי בהרצאות או ספרים כאשר הוא מביא אפילו דוגמאות מעולם החי. בעולמינו כיום, הייצור של מוצרים פיזים, כאלה שניתן להחזיק ביד, הוא תהליך הרחוק מאוד מסביבתינו הקרובה. רוב הייצור נעשה כיום במפעלים מרוחקים, בעזרת מכונות יקרות וצייוד יעודי. היצרן הבודד בסביבה הביתית מסתפק היום בבנית פוסטים בפייסבוק. בהרכבת תמונות באינסטגרם ובחפירות בוואצאפ. להדפסה בתלת ממד יש את הפוטנציאל לשנות במקצת את התמונה הזו ולהביא את היכולות לייצר מוצרים מורכבים ומתוחכמים לשולחן העבודה של כל אחד מאיתנו.

מה היא הדפסה בתלת ממד?
באמצע שנות השמונים של המאה הקודמת הופיעו המכונות הראשונות שאפשרו לייצר מודל תלת ממדי על ידי הוספת שכבות אחת על השניה. על מנת להבין את עקרון הפעולה של הדפסה בתלת ממד, דמינו אקדח דבק חם כבסיס לטכנולוגיה הפשוטה ביותר להבנה והנפוצה ביותר לייצור חלקי פלסטיק בסביבה הביתית. באקדח דבק חם אנו דוחסים גליל פלסטיק דרך נחיר צר מחומם ומקבלים חוט פלסטיק חם בצד השני המתנהג כמו משחה דביקה. כאשר החוט מתקרר, הוא הופך למוצק. אם נשתמש בדבק החם כדי להוסיף שכבה חדשה על פני השכבה שכבר יצרנו, נקבל מוצר תלת ממדי עשוי פלסטיק. במדפסת תלת ממד מסוג FDM אקדח הדבק החם מכונה אקסטרודר או ראש ההדפסה. האקסטרודר נע על מערכת צירים אופקית ומשטח ההדפסה נע אנכית. ראש ההדפסה מצייר שכבה דקה של פלסטיק על משטח ההדפסה. לאחר כל שכבה המשטח יורד ושכבה חדשה נוספת על גבי השכבה הקודמת.  היופי בהדפסה תלת ממדית הוא שניתן לייצר בכלים פשוטים יחסית כל צורה שרוצים רק על ידי הוספת חומר וללא ניסור, חיתוך , עיבוד, שיבוב, קידוח, יציקה ועוד שמות של שיטות ייצור רבות שמתארות דרכים לעצב גוש חומר לצורה חדשה בעזרת תהליכים מורכבים של עיצוב וגריעת חומר. אם, נקח לדוגמא את עכבר המחשב, הדפסה בתלת ממד מאפשרת לנו לייצר את מעטפת הפלסטיק שלו מהר יותר ובפחות מאמץ ולכלוך הנדרש להכנה ואפייה של עוגת שוקולד.
עד כאן, הכל פשוט יחסית אבל, בשביל להדפיס עכבר מחשב חדש אנחנו זקוקים לפני הכל למודל תלת ממדי ממוחשב שאותו ניתן לחתוך לפרוסות דקות ולשלוח למדפסת כקובץ דיגיטלי על מנת שתרכיב אותו מחדש שכבה אחר שכבה. את המודל אנחנו יכולים לקבל בשלוש דרכים מקובלות כאשר הפשוטה ביותר היא להוריד מהרשת מודל מוכן להדפסה. מאות אלפי מודלים כבר קיימים ברשת בעשרות אתרים להורדת קבצי תלת ממד שאיתם ניתן להדפיס דגמים של כמעט כל דבר, החל מגולגלות, דרך גיבורי ועד לכלי נשק (לא חוקי ומאוד לא מומלץ בסינגפור !), דרך נוספת היא לסרוק בתלת ממד מוצר קיים ולהפוך אותו למודל מוכן להדפסה. זה אומנם נשמע פשוט אבל טכנולוגית הסריקה בתלת ממד עדין רחוקה מאוד מלאפשר לכל אחד לקבל מודל מוכן להדפסה באיכות סבירה, מה שמביא אותנו לאפשרות האחרונה והמועדפת עלי והיא לבנות מודל תלת ממדי בעזרת אחת משלל התוכנות המיועדות לכך שמאפשרות לכל אחד להביא לידי ביטוי את רוח היצירה, ההמצאה והכשרון האומנותי ולהפוך רעיון למוצר פיזי.

הדפסה תלת ממדית בתעשייה
בצד המקצועי אנו רואים בהדפסת תלת ממדית שיטת ייצור מתקדמת שמאפשרת לנו להתגבר על מגבלות הקיימות בשיטות ייצור מסורתיות ולייצר כל צורה וגאומטריה בקלות רבה. רוב שיטות הייצור הקיימות היום דורשות שימוש בכלים יעודים שפעמים רבות יש צורך לייצר אותם מראש בעלות גבוהה מאוד. נחזור לעכבר המחשב, נכון יותר, למעטפת הפלסטיק שלו. הייצור שלה מתחיל בייצור תבנית פלסטיק שמורכבת ממערך של חלקי מתכת, מוטות וברגים. התבנית מתחילה כגוש פלדה שמוכנס למכונות לעיבוד שבבי המכרסמות ומורידות ממנו חומר על מנת לקבל את התעתיק של המוצר. תבנית יכולה לשקול מאות קילוגרמים, לעלות עשרות אלפי שקלים לגזול זמן ייצור של לפחות שלושה חודשים המעסיק מספר רב של מתכננים, מפעילי מכונה ופועלי ייצור. הצורה של מעטפת הפלסטיק של העכבר מוכתבת משורה של חוקי תכנון נוקשים המחוייבים בתהליך הייצור בתבנית על מנת להבטיח למשל שהמוצר ישלף בקלות מהתבנית או, שהפלסטיק יוזרק בהצלחה לכל חלקי התבנית. רוצים לשנות את המוצר, לשפר או לעדכן ? ברוב המקרים יש לחזור על כל התהליך מחדש.
מסגרת משקפיים המודפסת כולה בטיטיום,

ביחידה אחת עם ציר אינטגרלי
כאשר משתמשים בהדפסה תלת ממדית כתהליך הייצור, נשאר רק לתכנן, ללחוץ על כפתור ששולח את הקובץ התלת ממדי למדפסת ועוד באותו היום אפשר לקבל את המוצר המוגמר. התהליך המהיר הזה המאפשר לייצר בזול מודלים בצורות שונות ומורכבות עם מעט מגבלות ייצור מושך תחומים רבים בתעשייה. שוק הבניה מתעניין מאוד בהדפסת מבנים ע"י מכונות ענק שיכולות לחסוך כוח אדם ולייצר קירות ותמיכות בעלי מבנה פנימי מורכב לטובת חוזק, בידוד או הולכת צנרת ואולי אפילו להשתמש בחומר הנחפר באתר הבניה כחומר הגלם למדפסת.. בתחום הרפואי יש ענין רב בהדפסת תחליפי אברים מחומרים אורגנים או שתלים המותאמים ספציפית לאנטומית החולה. היכולת להדפיס במתכות קלות חלקים בעלי מבנה פנימי מורכב וחסכוני במשקל מושכת מאוד את תעשיית התעופה והרכב כמו גם האפשרות להחליף את מחסני הענק לחלקי חילוף הקיימים בכל מדינה במחסנים וירטואלים המכילים אוסף של קבצי תלת ממד אותם ניתן לשלוח למדפסת בכל עת ולייצר רק על פי דרישה.
אנחנו כמובן נמצאים רק בתחילת העידן המודרני של ייצור בהדפסה תלת ממדית, העתיד מרתק  והמגבלות עדין רבות. סקירה מעמיקה יותר על הנושא אתם יכולים למצוא בבלוג שלי.

הנקודה הישראלית סינגפורית
קל למצוא היום מדפסות תלת ממד להדפסת חלקי פלסטיק במחיר של פחות מ 1,000$ אבל, המדפסות המקצועיות למתכת ופלסטיק יקרות הרבה יותר. מחיר של מדפסת ממוצעת הוא באזור החצי מיליון דולר ויכול לטפס בקלות למליון דולר ומעלה.  רוב  החברות שמייצרות בתהליך, אשר בשפה המקצועית מכונה "ייצור מוסף" -additive manufacturing משתמשות במפעלים להדפסה או "לשכות שרות". UCT היא חברה אמריקאית בתחום ההרכבות עם מפעלים בכל העולם ופעילות ענפה כאן בסינגפור. לפני שנתיים החליטה החברה לפתוח כאן את לשכת השרות להדפסה בתלת ממד הגדולה ביותר בדרום מזרח אסיה. ההשקעה העצומה של ממשלת סינגפור בתעשייה מתקדמת ובאוניברסיטאות וכוח האדם המקצועי והמיומן עודדו את UCT לפתוח בסינגפור את מרכז ההדפסה בתלת ממד והביאו אותי לסינגפור לנהל כאן את מרכז ההדפסה בתלת ממד.
במרכז ההדפסה של UCT אנחנו מייצרים בשבע טכנולוגיות הדפסה ומיגוון חומרים שונים. אנחנו מדפיסים יום יום חלקי מתכת מטיטניום, אלומיניום, פלב"ם ועוד. מייצרים חלקי פלסטיק איכותיים ודגמים מכ 30 חומרים שונים. הלקוחות שלנו מגיעים מכל דרום מזרח אסיה אבל, גם מארה"ב ואירופה. הצוות המיומן שלי פיתח מספר יכולות יחודיות במיוחד בהדפסת מתכת שמאפשרות לנו להתחרות בהצלחה חברות ותיקות הרבה יותר בתחום.
לישראלים יש תפקיד חשוב בתעשיית ההדפסה בתלת ממד העולמית והקהילה המקומית בסינגפור מונה מספר מכובד של מומחים העוסקים בתחום. החברה הגדולה בעולם לייצור מדפסות תלת ממד היא חצי ישראלית ולה  נציגות מכובדת באי, חברת HP בסינגפור מעסיקה מומחים ישראלים לפיתוח קו הייצור החדשני למדפסת תלת ממד. באוניברסיטאות בסינגפור ניתן למצוא סטודנטים ישראלים לתארים מתקדמים הקשורים לעולם ההדפסה התלת ממדית ופרופסורים ישראלים, מומחים בעלי שם המגיעים תדיר לסינגפור כחלק משיתופי פעולה עם המוסדות המקומיים.

בכנס חדשנות - HP SINGAPORE