מה מביא איתו העתיד בתחום ההדפסה התלת ממדית?

הדפסות פלסטיק ראליסטיות ופונקציונאליות, הדפסת מתכת וגם הדפסה של מעגלים חשמליים, כל אלו מתקרבים כבר לייצור תעשייתי ובאים לתמוך בעולם שמסתמך יותר ויות רעל שרשראות אספקה קצרות ומקומיות

תמונה ימנית: שי אינגבר, מנהל המכירות בתחום הדפסת התלת ממד בסו-פאד. בהרצאה על הדפסה של מתכת. תמונה שמאלית: גיא יאיר, מנהל הפעילות באירופה ואסיה של Stratasys, בסקירה על תחום תלת הממד העולמי.

האם בקרוב נדפיס תבניות להזרקה? אולי בכלל הזרקה לתבנית תישמר לייצור סדרתי העולה על 10,000 חלקים? ומה לגבי פיתוחים המצריכים אלקטרוניקה, האם גם שם נוכל להדפיס מעגלים חשמליים? האם נצליח לפרוץ את תקרת הגודל, להדפיס חלקים בקנה מידה מיקרוני או חלקים גדולים במיוחד?

על חלק מהשאלות האלו התשובה כבר חיובית. טכנולוגיות מתקדמות בהדפסה תלת ממדית ממשיכות להפתיע. ריכזנו לכם את החידושים האחרונים שהוצגו בכנס השנתי של New-Tech ביוני האחרון.

גודל זה לא בעיה בשבילנו

חברת MASSIVit  הישראלית הציגה את הפיתוחים האחרונים בתחום הדפסה בממדים גדולים. את המדפסת הראשונה מכרה החברה ב-2016 וכיום פזורות יותר מ-170 מכונות הדפסה ברחבי העולם. טכנולוגית ההדפסה מבוססת על הדפסת ג'ל (GDP – Gel Dispensing Printing). לראש ההדפסה שני ראשים, האחד מדפיס שלד חיצוני חלול העובר צילוב UV מייד עם יציאתו מראש ההדפסה. השני יוצק לשלד החלול אפוקסי. לאחר סיום התהליך מוסרת הקליפה החיצונית בקלות בחשיפה למים ונשארים עם החלק הרצוי. זה מצריך עיבוד משלים לקבלת המוצר המוגמר.

תמונה 1: מעגל חשמלי מודפס במדפסת תלת ממדית של חברת Nano Dimension.

הדפסה תלת ממדית של מעגלים חשמליים

מוצרים אלקטרוניים חדשים כוללים שילוב של תכן מכאני שניתן לפתרון על ידי חלקים בהדפסה, לצד מעגלים חשמליים. אלו, המיוצרים בשיטות מסורתיות לוקחים זמן ומעכבים את הפיתוח. מנהל האפליקציה בחברת Nano Dimension, שבי שפינצי, מספר: "בעזרת דיו מוליך המורכב מחלקיקי ננו-כסף, ודיו מחומר מבודד המבוסס על פולימר אנחנו מסוגלים להדפיס מעגלים חשמליים בצורה תלת ממדית, בניגוד להדפסה הדו ממדית בשכבות הרווחת היום. אנחנו מצמצמים בעיות איכות ויכולים לשלב אלמנטים חוצי שכבות בקדחים באופן פשוט וחסכוני ומאיצים את זמני הפיתוח".

טכנולוגיה מעניינת נוספת שמציגה החברה מגיעה בעקבות רכישת חברת Nanofabrica שביצעה ב-2021. "מדפסת תלת הממד בטכנולוגית DLP שפיתחנו בעלת יכולות הדפסה של פיקסל בגודל שני מיקרון, ועובי שכבה של מיקרון אחד בלבד. ההדפסה מוצרים קטנים מאוד מאפשרת להדפיס כמות גדולה של חלקים באותו מגש ולתת מענה לייצור תעשייתי. שילדת המדפסת מורכבת מאבן גרניט, המקנה לה יציבות מיוחדת במהלך הדפסת החלקים הזעירים". ניתן להתרשם ממדפסת פעילה בחברת ARAN מקיסריה.

Stratasys הישראלית, גאווה לאומית בתעשיית תלת הממד

גיא יאיר, מנהל הפעילות באירופה ואסיה בחברת Stratasys שפך אור על המתחולל בתחום: "צפי הצמיחה השנתי של טכנולוגיית תלת הממד עומד בשנים הקרובות על 23%. נתון זה מעיד על בשלות הטכנולוגיה ועל הנפח שהיא תופסת על חשבון טכנולוגיות הייצור המסורתיות. תקופה זו במיוחד, לאחר סוף הקורונה, מאופיינת בצמיחה מהירה של חברות. המדפסות שאנחנו מציעים מאפשרות מתן מענה מהיר וגמיש לתמיכה בצמיחה זו. גם עכשיו, עם ההאטה במשק בארה"ב, היא ממשיכה המדינה כמדיניות להזרים תקציבים גדולים לתחום תלת הממד על מנת לתת מענה ייצורי כנגד ייבוא מסין".

חברת Stratasys מהווה מקור לגאווה לאומית. החברה הישראלית היא אחת מהמובילות העולמיות בתחום המדפסות עם פיתוחים פורצי דרך כמעט בכל טכנולוגיית הדפסה שתבחרו: FDM, PolyJet, SL (ליתוגרפיה), DLP ואבקה (SAF). התפתחות מוצאת של החברה חלה בשנתיים האחרונות בעקבות רכישות ומיזוגים וכן השקעה מאסיבית בפיתוח בבית שהולידה את השקה מדפסת האבקה המתקדמת המכוונת לייצור תעשייתי. החברה עברה גם שינויים במדיניות התוכנה והחומרים שלה. מחברה סגורה עברה החברה לפתוחה. השינוי הוליד שיתופי פעולה מעניינים עם ענקיות בתחום החומרים והכימיקלים.

המהלך הכנס הושקה המדפסת החדשה של החברה F123CR. מדובר במדפסת FDM שתוכננה במיוחד לחלקים חזקים המשוריינים בסיבי פחמן. אלו יכולים להוות תחליף לחלקים ממתכת ולסייע בפתרונות שמקלים את העבודה ברצפת הייצור. המדפסת מתאימה למגוון חומרים משוריינים מבוססי מטריצות פולימריות שונות. אחד מהם שהושק לאחרונה, ה- FDM Nylon-CF10, מחוזק גם הוא בסיבי פחמן ומראה חוזק גבוה ב-60% ועליה בקשיחות כמעט פי שלוש בהשוואה להדפסת ניילון בסיסי. שילובו עם תמיכות מסיסות מאפשרת ליצרנים להדפיס כל גיאומטריה ללא הגבלה.

תמונה 2: מדפסת מסדרת F123RC של Stratasys, תוכננה במיוחד לחלקים מורכבים בתוספת סיבי פחמן.

גם מתכת אנחנו יכולים להדפיס

בפלסטיק ומעגלים חשמליים כבר נגענו, וכדי לתת תמונה מלאה על התחום, הציגו בכנס גם את נושא הדפסת המתכת. טכנולוגיה זו הופכת לרווחת בתעשייה בעקבות פיתוחים שמורידים את מחסום הכניסה לתחום ומקרבים גם אותה לייצור תעשייתי. שי אינגבר, מנהל המכירות בתחום הדפסת התלת ממד ב-SU-PAD סקר שתי חברות מעניינות אותן מייצגת החברה:

• חברת Xact metal האמריקאית התחילה את דרכה באקדמיה. היא מציעה לשוק מדפסות SLM (Selective Laser Melting) הפועלות על ידי קרן לייזר מצלבת אבקה בעזרת מערכת עדשות. שיטת עבודה זו מאפשר לחברה להציע את המדפסות במחיר נגיש. 
• חברת Triton מציעה מדפסת תעשייתית העובדת בסינטור והמאפשרת הדפסת חלקים בצפיפות גבוהה, באופן מדויק, ממתכות או חומרים קרמיים. חומר הגלם מגיע כמשחה ולא כאבקה, ומביא איתו יתרונות תפעוליים בדמות עבודה נקייה ובטוחה. 

פתרון מקומי ומהיר – המאפשר עצמאות ייצורית מלאה

שיטות ייצור מתקדמות כהדפסה תלת ממדית מגדילות את אחיזתן בתעשייה ותופסות מקום של כבוד לצד טכנולוגיות ייצור מסורתיות. ההתפתחויות הגיאופוליטיות והכלכליות של התקופה האחרונה עשויות להעניק להדפסת תלת ממד דחיפה נוספת, שהרי היא מאפשרת ייצור מקומי, מהיר וללא האתגרים הלוגיסטיים, המלווים את המציאות הגלובלית בימינו.