אחד הנושאים המעניינים בדברי הסיכום לשנת עבודה של חיל אוויר לשנת 2019, שנשא מפקד החיל האלוף עמיקם נורקין, היה הישג בקנה מידה בינלאומי של להק ציוד בחיל האוויר: חלק חילוף מתכתי של מסוק הודפס באמצעות מדפסת תלת-ממד, ונמצא מאז בשימוש מבצעי שוטף. ואם אתם תמהים על מה ההתלהבות, אפשר להוסיף שחיל האוויר הישראלי הוא הגוף השני בעולם שהגיע להישג הזה - הקדים אותו בחודשיים בלבד חיל האוויר האמריקני.
דרכו של זוויתן טיטניום מהמדפסת אל המסוק
(דובר צה"ל)
כשמסתכלים על החלק עצמו, אפשר לחוש אכזבה מסוימת. הוא נראה כמו לא יותר מפיסת אלומיניום מתריס ישן, שהתכופפה קצת עם השנים. רב-סרן דימיטרי פישמן, מפקד גף הנדסת חומרים ותהליכים ביחידת אחזקה אווירית 22 (יא"א 22) של חיל האוויר, מכיר כבר את התגובה הזו, שמחמיצה את גדולת האירוע: מדובר בזוויתן למסוק בלאק הוק, עשוי מטיטניום, בעל גיאומטריה ייחודית, שכל הנסיונות לייצר אותו באמצעות חישול וכיפוף הביאו לסדיקת החומר ולפסילתו. מכיוון שיצרן המסוק הפסיק לייצר את החלפים, החלופה הטכנולוגית היחידה לייצור הפריט היא הדפסתו באמצעות מדפסת תלת-ממד.
אבל כל זה מהווה רק הקדמה לסיפור העיקרי. כי כשמדובר בחלף של כלי טיס שחיי אדם תלויים בו, הבדיקות והניסויים ארוכים ומפרכים. שנה שלמה בחנו מהנדסי יא"א 22 את הסוגיה, פיתחו את החומרים ולמדו את עמידותם במבחנים מפרכים, שיקופי רנטגן ו-CT עד הרמה המולקולרית, ולבסוף שלחו את החלף להדפסה. אבל כשבחנו את התוצאה מצאו שיש חשש לעמידות החלף. המוצר חזר לשולחן השרטוט למקצה שיפורים, שארך שנה נוספת ובסיומה, בשעה טובה, הודפס חלף קשוח ועמיד.
רב-סרן ילפל סיום, ראש צוות הנדסת אל-מתכות ביחידה, מכיר את המבחנים המפרכים הללו היטב. בניגוד להדפסות תלת-ממד במתכת, שהן עניין חדש בחיל האוויר, תחום האחריות שלו על הדפסות תלת-ממד בחומרים פולימריים כבר צבר ותק. לדבריו, המחקרים והניסויים שנעשים ביחידה מחמירים לא פחות מבתחום המתכת, וכוללים עמידות לעומסים ועמידות לנוזלים כמו שמן ודלק. החלקים הפולימריים, שנראים בעין לא מקצועית כמו חלקי פלסטיק, כבר מורכבים במטוסי החיל ואחדים מהם כבר צברו מאות שעות טיסה.
הפוטנציאל של הדפסה בתלת-ממד הולך ומתרחב משנה לשנה, ומגיע כבר להדפסת בגדים ונעליים, הדפסת מזון ויום אחד גם הדפסת איברים חיים. בתעשייה מרבים להשתמש בטכנולוגיה להדפסה של אבות טיפוס ודגמים, אבל רק במקרים בודדים מדפיסים מוצרים מוגמרים. בתעשיית התעופה והחלל, שהדרישות שלה חמורות ומוקפדות הרבה יותר, יצרני כלי הטיס עדיין חולמים על היום שבו יוכלו להדפיס חלקי חילוף מוטסים. עכשיו מתברר שחיל האוויר כבר נמצא שם.
סגן-אלוף ד"ר עופר לוי, מפקד תחום חומרים ביחידת יא"א 22 בבסיס תל נוף, מוביל את הכנסת טכנולוגית ההדפסה בתלת-ממד לחיל האוויר. לדבריו, בתחום בדיקות הציוד למטוסים לא לוקחים סיכונים מיותרים. למעשה, לא לוקחים אפילו סיכונים קלים. "בעולם התעופה אתה צריך להיות שמרן שבשמרנים. כמי שראה 35 תאונות מטוסים בחיל האוויר, אני נחשב למחמיר הקיצוני", הוא אומר, "יש כאן עומק מקצועי ובדיקות מטורפות. במחזור הראשון פסלנו את כל החלפים ובמחזור שנה לאחר מכן פסלנו שש מתוך שבע היחידות, אבל השביעית טסה. עולם התעופה מאוד לא סלחן וחשוב שנדע לעשות את הדברים עד הסוף".
יא”א 22 היא מעין המוסך הראשי של חיל האוויר. כאן עושים טיפול 10,000 למטוסים ומסוקים פעם בעשר שנים, מפרקים אותם עד לרמת השלד, משפצים כל חלק ומרכיבים מחדש. הבעיה היא שחלק מכלי הטיס כבר לא מיוצרים יותר וגם חלפים עבורם אין בנמצא. כאן משתלבות מדפסות התלת-ממד, שעושות את צעדיהן הראשונים בחיל. אחרי הזוויתן ייצרו כאן חלק נוסף – קשת תומכת במסוק יסעור, ופישמן אומר שהמטרה היא להגיע לבנק שלם של חלפים ניתנים להדפסה לפי הצורך.
ייצור החלפים נמצא באחריותו של רב-סרן תומר יוסף, ראש תחום הייצור ביחידה, שגאה מאוד ברכש החדש, מדפסת התלת-ממד לחומרים פולימריים המוצבת בבית הייצור שלו. עד היום ייצור החלפים נעשה באמצעות מחרטות, מכונות CNC אוטומטיות שחותכות ומעבדות גושי מתכת באמצעות מחשב וגם באמצעות יציקת חלקים, אבל הכוונה היא להרחיב את מבחר המדפסות ולהגיע בתוך כמה שנים למצב בו ניתן להדפיס כמעט כל סוג של חלק באמצעות כמעט כל סוג של חומר.
אתם שואפים להגיע למצב שבו כל חלק ניתן יהיה להדפסה בלחיצת כפתור?
לוי: "החזון בסופו של דבר הוא בדיוק זה. אנחנו כמו מפעל בוטיק, נדרשים לייצר שניים מזה ושלושה מזה, כמויות קטנות. העין שלנו כבר צופיה למרכז הדפסה שיהיה לנו פה, עם חדר מלא מדפסות בכל מיני תצורות. זה כיוון שאפתני ומדובר בעוד חמש שנים קדימה, ועד אז צריכים להגיע להבנה מאוד ברורה של התחום".
מה חושבים טייסים בחיל האוויר על חלפים מודפסים?
“הם מאוד בעד. יותר מזה, זו אמונה בנו, שאנחנו יודעים מה אנחנו עושים, ושתהליכי הבדיקה הם אפילו מעבר לנדרש, ומשרתים בסופו של דבר צורך אמיתי. מבחינת הטייס, כשהוא נכנס לקוקפיט המטוס שלם, הכל בו פיקס, והראש שלו צריך להיות עסוק במשימה שהוא הולך לבצע. אנחנו עושים את כל הבדיקות המקדימות וכל התהליכים והחישובים כדי שמבחינתו העסק יהיה שקוף”.
יכול להיות שההקפדה היתרה על בדיקות מחמירות באה גם מהבנה, שאם יהיו כשלונות יפסיקו את השימוש בהדפסה בתלת-ממד?
"אתה צודק ולכן ההדפסה הראשונה לא אושרה. יכולנו לאשר אותה בפליק פלאקים ולהגיד 'נאשר אותה ואז נהיה ראשונים אפילו לפני האמריקאים'. אבל העדפנו לזרוק לפח והתחלנו מהתחלה וזה לא מובן מאליו כשאתה בתחרות עם מקומות אחרים".
