הדפסת תלת מימד: עתיד הצרכנות
בעתיד, כשנרצה מכשיר כלשהו, נוכל להוריד מפרט מהרשת ופשוט להדפיס אותו לעצמנו בבית. אילו טכנלוגיות כבר קיימות וכמה בעתיד זה "העתיד" הזה?
ההדפסה התלת-מימדית מתאפשרת בזכות שילוב של מרכיבי תוכנה וחומרה, וידע ממגוון תחומים. מעורבים בה תהליכים ושיטות מעולם הכימיה, כימיקלים חדשניים, סדרות של תגובות מורכבות מעולם האינטראקציה בין קרינה לחומר, ואפילו ידע מקיף בתחום המיפוי והתרגום של מוצרים לקוד מכונה. זו אחת הסיבות שמדובר בשיטה יקרה למדי, שכיום זמינה בעיקר למוסדות וארגונים גדולים, דוגמת אקדמיות, מכוני מחקר ומפעלים.
כיום ניתן לרכוש מדפסות תלת-מימד בסיסיות המתאימות גם לשימוש ביתי במחיר של 1,299 דולר, והמצדדים בשיטה סבורים שלא ירחק היום שבו גם הטכנולוגיה המתקדמת והיעילה ביותר תהיה בהישג ידו של המשתמש הביתי הפשוט. המחירים, באופן טבעי, צפויים לרדת ככל שהטכנולוגיה תהפוך לזמינה יותר והביקושים יעלו ויגרמו להורדת עלויות הייצור.
בסרטון הבא: ייצור אופניים באמצעות מדפסות תלת-מימדיות. האם בעתיד נוכל לוותר על נסיעה לחנות ופשוט נוריד דגם ונדפיס בבית?
מאחורי התהליך של תכנון וייצור בעזרת מחשב, תיב"ם בקיצור, עומד מודל מתמטי שמתרגם תרשים טכני לרשימה של קוארדינטות במרחב. על פי-רוב, הדבר מיוצג על ידי כלים מתמטיים דוגמת שיטות חלוקה ואינטרפולציה, המקפלות ומשחזרות מידע בצורה "דחוסה". המחשב מתרגם את המידע לאובייקטים ושולח למדפסת הוראות בנייה, בהתאם לסוג המדפסת ואופן הפעולה.
"אובג'ט" הישראלית, עומדת מאחורי אחת השיטות, עם מדפסות מסוג Objet PolyJet שמדפיסות מודלים ב-3D באמצעות הנחה של חומר פולימרי רגיש לקרינת UV על גבי משטח המידול ובנייה הדרגתית של שכבה אחר שכבה. החברה מייצרת מספר מדפסות שכל אחת מדפיסה בעובי משתנה (מ-16 מיקרון ומעלה), כשכל שכבה וצריכה לעבור הקשחה בנפרד על ידי קרינת UV, מה שבאופן טבעי הופך את התהליך כולו לאיטי מאוד.
עם זאת מתקבל בשיטת האובג'ט דגם ברמת דיוק טובה, בתכונות מכאניות טובות ובמחיר סביר. במכשירים המתקדמים ניתן לבחור מתוך מגוון רחב של חומרים, על מנת ליצור מודלים קשיחים או גמישים, לפי הצורך. המחיר נקבע בהתאם לסוג החומר עמו מדפיסים, בגודל ומורכבות המוצר, וכמובן - במאפיינים הפיזיים של הדגם המודפס.
יישום מעניין של ההדפסה הדיגיטלית נוגע לפרופורציות: מאחר ומדובר בקידוד מידות, ניתן לשנות את גודל המוצר ולייצר פריטים גדולים או קטנים. אם יש לכם תוכנית למפתח ברגים, למשל, תוכלו לייצר מפתח קטן או ענק, כמוצג בסרטון הבא:
בדגם הבסיסי יותר (דסקטופ) תמצאו שבעה חומרים, בצבעים שונים: שקוף, לבן, אפור, שחור, כחול, דמוי פוליפרופן וחומר עמיד בפני חום. המגוון הזה ייחודי למדפסות אובג'ט, מה שהופך אותן לאופציה לא רעה עבור יצרני דגמים המעוניינים להפיק דגמים תלת-מימדיים בקלות יחסית ובמחיר סביר.
שיטה אחרת היא הסטריאוליתוגרפיה, הדפסה תלת-מימדית באמצעות לייזר, שיטה ותיקה ופופולרית ביותר בקרב יצרני דגמים. גם כאן מדובר בהקשחת פולימר באמצעות קרינה, כאשר מפלס החומר עולה בהדרגה ומייצר דגמים מדוייקים מאוד וחזקים למדי. עם זאת, מחיר הדגמים המופקים בשיטה זו הוא גבוה יחסית לשיטות אחרות. שיטות אחרות כוללות גילוף, הזרקה לתבניות (פורמות), שחיקה באמצעות חשיפה לכימיקלים או קרינה, כרסום, ריסוס שכבות ועוד.
המדפסות המשוכללות מסוגלות לייצר אובייקטים המתפקדים בצורה דומה, ולעתים אף טובה יותר, מאשר מוצרים מחיי היומיום. כך לדוגמה, סרטון היוטיוב הבא שזכה לכמעט שני מיליון צפיות, מדגים ייצור של מפתח ברגים באמצעות מדפסת תלת-מימד:
כפי שאפשר לראות בסרטון, המדפסת נאמנה למציאות ומסוגלת לייצר מפתח ברגים חזק מאוד, שימושי וזאת תוך היצמדות לעיצוב המקורי המוזן בתוכנת תיב"ם ואפילו שמירה על צבעוניות אסתטית במיוחד.
פרויקט מעניין נוסף הוא פרויקט RepRap במסגרתו מנסים יזמים טכנולוגיים ליצור מדפסת שיודעת להדפיס את עצמה. בשלב הזה, מדפסות ה-RepRap יודעות להדפיס את רוב המרכיבים, אך יש כמה דברים שעדיין צריכים להגיע ממקור חיצוני. לכשיושלם הפרויקט, הוא צפוי להיות הישג מדעי וטכנולוגי יוצא דופן, שפותח כיווני חשיבה חדשים - על גבול המדע הבדיוני ממש - בכל הקשור לאופן בו מכונות באות לעולם.
הגבול האחרון
בסוכנות החלל האמריקנית, נאסא, חוקרים לעומק את המדפסות התלת-מימדיות, בין היתר בשל הפוטנציאל העצום שהן עשויות למלא במשימות מחוץ לכדור-הארץ. אסטרונאוטים שימצאו במסלול היקפי, בתחנת החלל הבינלאומית או בדרכם למשימות בירח או בכוכבי-לכת שכנים, יוכלו להיעזר במדפסת לייצור חלקי חילוף, מוצרים שונים להם יידרשו תוך כדי המשימות השונות, כלי עבודה למצבי חירום ועוד. התוכניות יוכלו לעבור אליהם ממרכז הבקרה בכדור הארץ ומיד להיכנס למימוש על ידי מדפסות שיותקנו בחלליות, בתהליך שעשוי לחסוך לא מעט כסף, למנוע משקל עודף בטיסה ואפילו להציל חיים.
אז מתי?
קשה לומר כמה שנים עוד יעברו עד שמדפסות התלת-מימד יכנסו אל תוך חיינו. הטכנולוגיה עדיין נמצאת בחיתוליה וניתן למצוא בשוק מגוון רחב של שיטות העושות שימוש בחומרים ותהליכים שונים מגוונים כדי להגיע לתוצאה המיוחלת. לכל שיטה היתרונות והחסרונות שלה, ולרוב מדובר בעלויות גבוהות ביותר, ובשל כך עדיין מוקדם לדבר על מימושים ביתיים. עם זאת, נראה שזה רק עניין של זמן עד שנוכל לרכוש מדפסת תלת-מימדית, ואז לעולם לא נצטרך לתהות היכן הנחנו את המפתח לבית או לבזבז בזמן בחיפוש אחר המברג: פשוט נדפיס לנו אחד חדש.
