התעשיות הביטחוניות מאמצות את המדפסת התלת ממדית

חברת רפאל נכנסה לעולם של פיתוח וייצור על בסיס מדפסת תלת ממדית, אבל היא לא לבד. סקירה מיוחדת של עמי רוחקס-דומבה

טכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית תופסת תאוצה בשנים האחרונות ומה שנחשב בעבר למדע בדיוני הפך למציאות לכל דבר: המדפסות התלת ממדיות משמשות את תעשיית הרפואה, את התכשיטנות ואפילו את תעשיות הביטחון בעולם. טכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית עובדת על עקרון של הוספת חומר ולא על כרסום וגרעון, כפי שהיה מקובל עד כה. גם התעשיות הביטחוניות הישראליות נמצאות עמוק בתוך התחום, כפי שמספרים ברפאל, בשיחה מיוחדת עם ישראל דיפנס.

תהליך הייצור באמצעות מדפסת מתחיל בתכנון ובייצור ממוחשב בתוכנות סטנדרטיות. את הקובץ טוענים למדפסת וזו מייצרת את החלק על פי התכנון. "אפשר להדפיס עם סליל של מתכת, נוזל או אבקה", מסביר אלדד סיידה, מומחה ישראלי להדפסה תלת ממדית שעוסק בשיווק ובמכירה של מדפסות תלת ממדיות עבור חברות בארץ ובעולם; "במקרה שמדובר בסליל או באבקה, ממיסים את החומר וכאשר הוא מתקשה, הוא תופס את הצורה שרוצים.

אם יש חלל בתוך החלק, צריך לעשות תהליך השלמה (Post processing). אם זה נוזל, מזריקים אותו והוא מתקשה בתהליך כימי לפי הצורה של החלק. במדפסות מתכת יקרות יותר משתמשים באבקה דמוית פודרה שאותה מתיכים בשכבות על ידי לייזר כדי לקבל את החלק שרוצים". סיידה ממשיך ומסביר, כי הצורך העיקרי שממנו התחילה התעשייה המדוברת לצמוח הוא ייצור מודלים בתהליך פיתוח מוצר. נכון להיום, יש מספר חברות בתחום כשהגדולות הן Stratasys, 3D Systems ו-Exone. "את השוק ניתן לחלק לשלושה 'סוגים' של לקוחות - ההוביסטים, המשוגעים לנושא שרוכשים מדפסת לשימוש ביתי במחירים של עד 3000 דולרים למדפסת; חברות יצרניות שרוכשות את המדפסת כדי להדפיס דגמים של המוצר מתוך מטרה לייעל את הליך הפיתוח - במקרה זה מדובר במדפסות של עשרות עד מאות אלפי דולרים, וישנן החברות הגדולות שרוכשות מדפסות מתוך שאיפה לבסס עליהן קווי ייצור סדרתיים קטנים. זהו הערוץ הרווחי ביותר של יצרני המדפסות, היות שמדובר במדפסות שעולות מחצי מיליון ועד כמה מיליוני דולרים לאחת".

בנוסף לעלות המדפסת, היצרנים מכוונים את האסטרטגיה העסקית שלהם גם לשימוש בחומרים. מאחר שמתבססים למעשה על מכונת ייצור שבונה את החלק בהוספת חומר, הכסף הגדול נמצא ברכישה חוזרת של חומר ההדפסה. בדומה לשוק המדפסות הביתיות כיום, המדפסת נמכרת במחיר נמוך בעוד שהלקוח, מצדו, מתחייב לרכוש דיו. "כרגע השוק לא שם, אבל זה הכיוון", אומר סיידה. "החומרים הם המפתח לשוק".

הדפסה ברפאל 

תחום ההדפסה התלת ממדית של מתכות נחשב בעיני רבים לסמן של המהפכה התעשייתית השלישית אחרי מנוע הקיטור והמחשבים, וכיאה לתחום טכנולוגי מתקדם, הוא לא פסח גם על התעשייה הביטחונית בארץ. אחת החברות הראשונות שאימצו את תהליך הייצור החדשני הזה היא רפאל, שכבר לפני שנתיים החליטה להקים תחום טכנולוגיות מתקדמות שירכז את הפעילות בנושא, זאת תחת חטיבת מנור. על 'ייבוא' הטכנולוגיה לרפאל אחראים העובדים א' וד"ר א', שנחשבים משוגעים לנושא ושהצליחו לשכנע את הנהלת החברה להשקיע בטכנולוגיה החדשנית.

"ההיסטוריה של רפאל בתחום ההדפסה התלת ממדית התחילה לפני כעשור עם רכישת מדפסת פלסטיק מחברה ישראלית בשם אובג'קט (נרכשה על ידי חברת Stratasys בחודש מאי 2012)", אומר א', שיזם את תהליך הרכישה. "רכשנו את המדפסת כדי לייצר דגם של המוצר בתהליך הפיתוח, אבל עוד לא בשביל ייצור סדרתי; צריך לזכור שאז הטכנולוגיה לא הייתה בשלה לכך. המהפך חל לפני כשש שנים, כאשר ראינו שהטכנולוגיה של ייצור באמצעות הדפסת מתכות הופכת לאפשרית. ביקשנו מימון לסקר שוק ובדיקת היתכנות, קיבלנו אותו ולקח לנו ארבע שנים הגענו להחלטה מה לקנות. לפני שנתיים רכשנו מדפסת לצרכי ייצור.

"יש כמה שיטות לייצר באמצעות מדפסות תלת ממד - יש טכנולוגיות של התזת אבקה בשכבות, התזה של אבקה והתכתה בלייזר בשכבות, כמו גם טכנולוגיה שמשתמשת בדפי מתכת ומגהץ אולטרה-סוניק, שמצמיד ביניהן, מתוצרת "Fabrisonic". לדברי א', לכל טכנולוגיה ישנם יתרונות וחסרונות, כשבמקרה של רפאל הוחלט לרכוש מערכת מבוססת לייזר; "יש פיזור אבקה ובמקום שבו האלומה של הלייזר פוגעת האבקה מותכת, וכאשר היא מתרחקת, המקום מתקרר. כך, כל שכבה מתרכבת עם זו מתחתיה עד לקבלת המוצר. בסוף התהליך, המוצר מוכן בתא העבודה. את האבקה העודפת מחזירים למיכל לייצור מוצר נוסף".

אתגרים בייצור

א' מסביר כי האתגר הראשון במעבר לייצור סדרתי הוא כוח האדם, זאת בשל העובדה שמדובר בשינוי חשיבה שהמהנדסים בחברה צריכים לעבור כדי למצות את היתרונות של הטכנולוגיה החדשה. לדבריו, אנשי החברה למדו לתכנן מתוך ראיית דרך ייצור המוצר, ומאחר שהטכנולוגיה חדשה ושונה בתכלית מהעיבוד השבבי, היה עליהם להסתגל. הוא מוסיף ואומר, כי גם תוכנות התיב"מ שבהן משתמשת החברה לפיתוח מוצרים תלת ממדים אינן מותאמות להדפסה תלת ממדית וכי מאחר שהתוכנות אינן מכירות את יכולותיהן של המדפסות החדשות, דברים שניתן לעשות בייצור אינם ניתנים לתכנון בתוכנות. בעיה נוספת ואף קריטית יותר היא היעדר כלי סימולציה למוצרים שעולים בתהליך שלהדפסה תלת ממדית, וא' אומר כי יש להתחשב בכך שרפאל לא מייצרת ולו חלק מבלי לעשות אנליזה שתראה אם זה עומד בעומסים ומתאים לייעודו.

גם המחסור בכלי תיקוף מעכב את היישום של הטכנולוגיה. "צריך לזכור שאנשים רגילים לעשות דברים בצורה מסוימת; זה לא רק לחשוב מחוץ לקופסא אלא גם לזרוק את הקופסא ולאמץ חדשה. היום אפשר לתכנן מוצר מבלי להיות תלויים בשאלה כיצד מייצאים אותו, כשדוגמה אחת לכך היא שמה שייצרת בעבר כמכלול מרובה חלקים - כיום ניתן לייצר כחלק אחד שלם. אפשר לעשות תעלות עקומות במתכת, רשתות מרחביות, מבנים גיאומטריים קלים יותר מבעבר וחלקים מרובי גופים שהגופים שבהם משולבים זה בזה ללא הכללה. זה שינוי פרדיגמה".

יציאה לשוק

"אם אנחנו צריכים לספק מערכת בשנתיים-שלוש, אחת הדרכים לעשות זאת היא לאמץ שיטות ותהליכים שיאפשרו סבבי פיתוח מהירים יותר", אומר א'.

"אם אני יכול היום להביא לדיון בסביבת פיתוח את שני המוצרים המוצעים מודפסים ולנהל דיון כשכל הנוכחים רואים וחשים אותם במציאות, קיבלתי קיצור תהליכים. למעשה, גם העובדה שאתה לא נדרש להשקיע הון בכלים ובתבניות (NRE) לצורך ייצור מודלים מאפשרת ייצור של מספר דוגמאות ובחירת הטובה מביניהן. זו בעצם אחת הסיבות שרפאל החליטה להשקיע בנושא".

אתגרים נוספים, אומר א', הם נושאי אבטחת איכות והמחיר. בנוגע לראשון עולה השאלה, כיצד ניתן לדעת אם מוצר עומד בדרישות איכות; "אין עדיין תקנים לטכנולוגיה הזו", הוא מסביר, בכרסום אתה בודק את חומר הגלם פעם אחת, ופעם שנייה - את המוצר המוגמר. בהדפסה תלת ממדית החומר והמוצר נוצרים יחד, באותו הזמן, והעובדה שאנחנו צריכים לעשות את זה בעצמנו היא מה שמבדיל בינינו לבין תעשיות אחרות. "בעניין המחיר הבחירה שלנו היתה בטוב ומהר, מה שאינו לא זול. אם אתה יכול לייצר אותו מוצר באותו חומר ובטכנולוגיה אחרת, הוא יהיה זול יותר. בהדפסה תלת ממדית המוצר יעלה פי שלושה עד פי עשרה, אבל במקרים שבהם אם אתה מנסה לפתור בעיה מבצעית שהיא עניין של 'יש או אין', זו לא שאלה של מחיר כי טכנולוגיית ייצור כזו מספקת לך את היתרון האיכותי".

מתי תעברו לייצור סדרתי מבוסס מדפסות?
 
"בטווח הזמן הבינוני, התעשייה הזו תקבל מקום בייצור הסדרתי. לדעת רבים, מדובר במהפכה התעשייתית השלישית שתאפשר ייצור המוני לפי מאפיינים אישיים; זה כמו ללכת לחנות נעליים - במקום שתחפש נעל על המדף יסרקו לך את הרגל וידפיסו במקום נעל מותאמת אישית. התעשייה הביטחונית תעבור תהליך דומה"

אולי יעניין אותך גם

נשיא ארה"ב דונלד טראמפ ונשיא טורקיה רג'יפ ארדואן. צילום (ארכיון): AP

בשל המצב בסוריה: טורקיה מבקשת להציב סוללות פטריוט בגבול

טורקיה העבירה לארה"ב בקשה להציב סוללות טילי פטריוט בגבולה עם סוריה בשל החמרת הקרבות באידליב. על פי דיווחים, בוושינגטון בוחנים את הבקשה, שמגיעה על רקע פרשת רכש מערכת ההגנה האווירית הרוסית S-400