הדפס לי כבשה: הוא אמנם צבר תאוצה והכרה משמעותית רק במהלך העשור האחרון, אבל תחום ההדפסות התלת-ממדיות נמצא איתנו כבר למעלה משלושים שנה. כך או כך, הדפסה בתלת-ממד היא ללא ספק אחד מהתחומים המרשימים ביותר שניתן למצוא היום בעידן הטכנולוגיה המודרני, ואם פעם היכולת להדפיס כל דבר שנרצה היה נראה לנו כמו חלום, היום באמת אפשר להדפיס הכל, מחלקי חילוף ענקיים לספינות דרך תושבות מיקרוסקופיות ועד לשיניים תותבות (וזה עוד לפני שהתחלנו לדבר על אוכל).
עוד כתבות שיעניינו אתכם:
עידן ההדפסה בתלת-ממד החל כרעיון מאוד שאפתני אי שם בתחילת שנות השמונים, ואת הצעדים המשמעותיים הראשונים בתחום ניתן לזקוף לזכותו של דוקטור הידאו קודאמה, שהיה מהראשונים שהתחילו לחשוב ולפתח פתרונות טכנולוגיים חדשים שיאפשרו הדפסה בתלת-ממד. יחד עם זאת, קודאמה נקלע ללא מעט קשיים בדרך, ופיתוחיו לרוב לא זכו להצלחה או הכרה משמעותית (את רובם קודאמה אפילו לא הצליח לרשום כפטנט).
אחרי קודאמה הגיעו עוד מספר גילויים משמעותיים בדרך לביסוס הטכנולוגיה: חברות כמו General Electric הצרפתית ו-CILAS פיתחו לראשונה פתרונות הדפסה המאפשרים ליצור אובייקטים בתלת-ממד - אולם גם כאן היה מדובר בפיתוחים שננטשו מאוד מהר ולא קודמו.
מרוץ החימוש של ההדפסה התלת-ממדית המשיך לכל אורך שנות השמונים, אך הפריצה המשמעותית הראשונה בתחום הושגה רק בשנת 1986, אז מהנדס אמריקאי בשם צ'ארלס (צ'אק) הול הציג את האב-טיפוס הראשון שלו לשיטת הדפסה שזכתה לשם המאוד לא מחמיא "סטריאוליטוגרפיה" - תהליך בו נעשה שימוש בפולימרים המסוגלים לשנות את מצב הצבירה שלהם מנוזל למוצק על ידי חשיפה לאור אולטרה-סגול. האל נחשב עד היום לאבי ההדפסה התלת-ממדית.
טרנד עולה
כאמור, תחום ההדפסה בתלת-ממד קיים כבר למעלה משלושה עשורים, אך באופן מעניין הפריצה שלו למיינסטרים קרתה לפני זמן יחסית קצר - במהלך חמש השנים האחרונות. מגפת הקורונה שפרצה ב-2020 הובילה לזינוק בהתעניינות בתחום.
ד"ר יואב זייף, מנכ"ל סטרטסיסצילום: סטרטסיס"אנחנו כמובן לא בעד שום סוג של מגפות, אבל קשה להתכחש לעובדה שקורונה הביאה לגדילה משמעותית בהיקף השימוש ובעניין סביב תחום ההדפסה בתלת-ממד", מסביר יואב זייף, מנכ"ל יצרנית מדפסות התלת-ממד סטרטסיס (Stratasys), שנחשבת לאחת החברות הגדולות בעולם בתחומה.
אז איך בעצם באה לידי ביטוי העלייה בהיקף השימוש וההכרה של עולם ההדפסות התלת-ממדיות? לפי זייף, ניתן לראות שלל טרנדים שתופסים תאוצה בתחום, שמוכיחים בעיקר דבר אחד: הדפסה בתלת-ממד רלוונטית לכל תחום אפשרי שנוכל לחשוב עליו.
"אחד הטרנדים הגדולים של התחום הוא היכולת שהוא מספק בכל מה שקשור לחופש יצירה ופרסונליזציה", מסביר זייף. "הרבה מאוד אנשים סיגלו לעצמם את היכולת הזו על ידי שימוש במדפסות תלת-ממד, בין אם מדובר במשתמשים פרטיים כמוני וכמוך או בחברות ענק. קח למשל את חברת Boom Technology, יצרנית מטוסים שמתכננת לשנות את עולם התעופה במהלך העשורים הקרובים. החברה התחילה להשתמש במדפסות שלנו על מנת לייעל באופן משמעותי את הליך הפיתוח והמחקר סביב המטוסים שלה, ואני לא מדבר רק על הדפסה של חלקים למטוס - החברה הדפיסה כלים ופסי ייצור שלמים ובכך הצליחה לקצר משמעותית את זמן הפיתוח הדרוש למטוסים שלה".
"כמו כן, היום כל אחד רוצה שיהיה לו בידיים את המוצר האולטימטיבי עבורו - כזה שמתאים לצרכים הספציפיים של אותו משתמש. הדפסה בתלת-ממד מאפשרת את זה הודות ליכולת שלנו למדל בקלות ולהדפיס בנוחות כל רעיון אפשרי שיסייע לנו בהתאמה האישית, בין אם מדובר במתאם לאוזניות שמותאם באופן מדויק לחלל האוזן של המשתמש או במוצר שלם שנבנה מאפס בהתאם לדרישות ספציפיות שצריך לעמוד בהן".
"טרנד נוסף ולא פחות חשוב שאנחנו עדים לו הוא השימוש בהדפסה בתלת-ממד בתחום הרפואה. קח למשל את המקרה המעניין של לידת התאומות הסיאמיות בבאר שבע בשנה שעברה. על מנת להפריד את אותן תאומות היה צורך בניתוח מאוד מסובך, ולכן על מנת שלא לעשות שום טעויות ברגע האמת עשו שימוש במודלים תלת-ממדיים ובסימולציות מציאות מדומה על מנת להיערך ולבחון מראש כל תרחיש אפשרי, זאת בשאיפה למצוא את הדרך הנכונה ביותר לבצע את הניתוח במקסימום הצלחה ועם מינימום השפעה על איכות החיים של התאומות לאורך השנים - בלי מודל תלת-ממדי מי יודע איך היה יכול להיגמר הניתוח הזה".
"בנוסף לכך הצלחנו גם לסייע רבות בכל הקשור לניהול מגפת הקורונה בשבועות הראשונים שלה - באותה תקופה היה כאוס של ממש סביב כל ההיערכות של בתי החולים למקרים של חולים קשים - הבינו מאוד מהר שאין מספיק מכונות הנשמה תקינות על מנת להבטיח מענה מהיר ומציל חיים לכל חולה. כאן אנחנו נכנסנו לתמונה כשיצרנו קשר עם 150 חברות שאנחנו עובדים איתן, שלחנו להן קבצים של חלקי חילוף למכונות ההנשמה ואותן חברות הדפיסו ושלחו אלינו את החלפים ואנחנו שלחנו אותם לשלל בתי חולים מסביב לעולם, הכל בהתנדבות ולמען חיי אדם".
ההווה
כיום תחום ההדפסה התלת-ממדית מתחלק לשתי שיטות הדפסה מרכזיות - SLA (ר"ת Stereolithography - סטריאוליטוגרפיה), אותה שיטת הדפסה שהמציא צ'ארלס האל ב-1986 ובה נעשה כאמור שימוש באור או לייזר על מנת "לרפא" חומר נוזלי ולהקשות אותו לכדי עצם מוצק. מדפסות SLA ידועות גם כ"מדפסות שרף".
שיטת ההדפסה הפופולרית השניה היא FDM (ר"ת Fused Deposition Modeling) - בשיטה זו מדפיסים אחת על השנייה שכבות חומר מוצק שהומסו על ידי זרבובית הדפסה מחוממת, שנערמות על פלטפורמת ההדפסה עד להשלמתה. שיטה זו ידועה גם כ-FFF, ר"ת Fused Filament Fabrication.
לכל אחת משיטות ההדפסה האלו יתרונות משלה - בשיטת SLA למשל ניתן להדפיס ברמת פירוט ודיוק גבוהה יותר בהשווה ל-FDM, זאת כיוון ששכבת החומר מוקשית באופן יחסית מיידי בזמן ההדפסה ועל כן ישנו פחות מקום לטעויות או לכשלים בזמן ההדפסה - זו גם אחת הסיבות לכך שהדפסה בשיטת SLA נחשבת לפופולרית יותר במגזר התעשייתי. מנגד, הדפסה ב-FDM לרוב תהיה זולה ופשוטה יותר כיוון שמחיר החומרים זול משמעותית בהשוואה לחומרים ולמדפסות להן נזדקק לטובת הדפסה בשיטת SLA, דבר שהופך את ה-FDM לשיטת הדפסה נגישה יותר בקרב המגזר הצרכני הפרטי.
העתיד כבר כאן
לצד שתי טכנולוגיות ההדפסה האלה, קיימות היום עוד מספר טכנולוגיות להדפסה בתלת-ממד. אחת מאותן טכנולוגיות היא GDP, ר"ת Gel Dispensing Printing - טכנולגיית הדפסה חדשנית שנוצרה על ידי חברת מאסיבית הישראלית. החברה נוסדה בשנת 2013 על ידי היזם גרשון מילר ומטרתה העיקרית היא לספק חדשנות ופיתרון לשלושה חסמים עיקריים בתחום ההדפסה התלת-ממדית: מהירות ההדפסה, הגודל שלה והחומרים בהם משתמשים לטובת ההדפסה.
כאמור, GDP היא טכנולוגיה שבה מדפיסים באמצעות ג'ל מיוחד שפותח במעבדות מאסיבית המגיע במצב צבירה ובמרקם המזכיר מאוד משחת שיניים - סוג של הכלאה בין מוצק לנוזל. בשיטת ההדפסה של החברה עושים למעשה שימוש בזרבובית הדפסה ייעודית (בדומה להדפסת FDM) על מנת להדפיס את שכבות ההדפסה אחת על השנייה, אולם כאן מוצמדת לזרבובית ההדפסה נורת UV ייעודיית שמקשה את הג'ל לכדי חומר מוצק בתוך שניות בודדות. התוצאה: יכולת הדפסה מהירה עד פי 30 בהשוואה לשיטות ההדפסה המסורתיות תוך שמירה מלאה על איכות התוצר המוגמר ועל העמידות שלו.
ארז צימרמן, מנכ"ל Massivit 3Dצילום: רני לוריאעוד דבר שמאסיבית דואגת לו היא הגודל של ההדפסות עצמן. "כיום הרוב המוחלט של מדפסות התלת-ממד בשוק מדפיסות יחסית קטן, עם תוצרים שלרוב לא עוברים את הגודל של קופסת נעליים", מסביר ארז צימרמן, מנכ"ל חברת מאסיבית.
"מאסיבית לעומת זאת שברה גם את חסם הגודל, וכיום היא מסוגלת להדפיס תוצרים בגודל של כמה מטרים לגובה בתוך פחות מ-10 שעות, וכאן באמת נפרצים כל גבולות הדמיון: מפגושים של מכוניות ועד חלקי חילוף לקטרים של רכבות - את הכל ניתן להדפיס בקלות ובמהירות מרשימה, תוך שמירה על איכות חומרים גבוהה. אציין בנוסף שבזכות העמידות ויכולת הריפוי המהיר של הג'ל מאסיבית מסוגלת להדפיס תוצרי ענק ללא שום שימוש בעמודי עזר - עמודים שמודפסים כחלק מהליך ההדפסה הכולל על מנת לשמור על החוזק הכללי של המודל עד לסיום ההדפסה ולמעשה מבזבזים חומר".
כל מה שתואר כאן הוא רק הדור הראשון של המדפסות והטכנולוגיות של מאסיבית - הדור השני של מוצרי החברה, שמפותח וכבר מוצע לשימוש בימים אלה, יאפשר לפרוץ עוד חסם מאוד משמעותי בתחום ההדפסה התלת-ממדית והוא החומרים שמהם ניתן להדפיס.
מאסיבית פיתחה במסגרת הדור השני של המוצרים שלה ג'ל מיוחד הנמס במגע עם מים, שבו היא עושה שימוש על מנת ליצור שבלונות שאליהן יוצקים חומרים עמידים בזמן ההדפסה. בסיום ההדפסה המודל המוגמר מוכנס לתוך מיכל מים שממיס את קירות השבלונה ולמעשה מותיר אותנו עם המודל הפנימי אותו יצקו לתוך השבלונה שהומסה - בשיטה זו מאסיבית מסוגלת להדפיס בתלת-ממד מכמעט כל חומר אפשרי - מעץ ממוחזר דרך שיש ועד בטון ואלומיניום.
העתיד של העתיד
אז האם הגענו לקצה גבול היכולת שלנו בכל הקשור להדפסה בתלת-ממד? אנחנו אפילו לא קרובים לשם. השנים הקרובות הולכות להיות משמעותיות מאוד בתחום, ורבים מאמינים שבתקופה הקרובה נזכה לראות את עולם ההדפסה מגיע לשלב חדש שיאפשר לו להיות משמעותי יותר, גדול יותר ונגיש יותר. ולאן זה יכול להגיע? האמת שבמקרה הזה, אפילו השמיים הם לא הגבול.
