החזון בתעשייה האווירית: הדפסת ננו-לוויין

מרכז הדפסת התלת-ממד בתעשייה האווירית מתנהל כסטארטאפ של ממש. אנשיו מייצרים עבור לקוחות ביטחוניים פתרונות טכנולוגיים שמיושמים בלוויינים ומערכות טילים. הצצה "ליחידה המיוחדת" של החברה בתחום הייצור האלקטרו-מכני

 

איש מרכז הדפסת התלת-ממד. צילום: מאיר אזולאי

התעשייה האווירית החלה לאמץ טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית מאלומיניום לפני כארבע שנים, כחלק ממאמצי החברה לעורר חדשנות בתחום הייצור האלקטרו-מכני. מדובר למעשה ב"יחידה מיוחדת" הפועלת כמרכז בתוך מפעל טכנולוגיות בחטיבת טילים וחלל ביהוד, וכעת נחשבת לחוד החנית של הייצור האלקטרו-מכני בחברה. במרכז עובדים אבישי - מתכנן מכני, יובל – ראש צוות המרכז להדפסת תלת-ממד, ארווין - מנהל מרכז התלת-הממד, אירנה - מהנדסת אנליזת תלת- ממד ויורם – ראש מנהל הנדסה מכנית.

ביטחון בכל מקום: בואו לעקוב אחרינו באינסטגרםבפייסבוק ובטוויטר

"הכל התחיל עם מכונת הדפסה אחת כמו חברת הזנק. את החלק הראשון הדפסנו ליישום חללי. אחרי ארבע שנים, אנחנו למעשה יחידה עסקית עצמאית עם תוכנית הרחבה של המרכז לעוד מכונות", מסבירים במרכז. בועז לוי, מנהל חטיבת מערכות טילים וחלל בתעשייה האווירית, מציין כי מרכז הדפסת התלת-ממד של החטיבה מתנהל כיחידה "סטארטאפיסטית" לחלוטין. "השקענו מתקציבי הפיתוח של החטיבה כדי לבנות תשתית ראשונית ואפשרנו לצוות הטרוגני - שילוב של צוות צעיר וצוות מנוסה, להתנסות בטכנולוגיות הדפסת תלת- ממד במתכת. הצוות אותגר ביצירת ומציאת פתרונות טכנולוגיים חדשניים למערכות הרגישות ביותר – מלוויין, דרך החללית בראשית ולמערכות טילים של החטיבה", מסביר לוי. 

"לאחר שנה", הוא אומר, "הצוות הציג תוצרים יוצאי דופן. והגדלנו את ההשקעה במרכז. בתוך ארבע שנות פעילות, המרכז מתנהל כיחידה עסקית לכל דבר, מייצר פתרונות 'מחוץ לקופסא' ומהווה מוקד ידע ליכולות התלת-ממד ברמה ארצית. במונחי עולם הסטארט-אפ, בעלי המניות הגדילו את ההשקעה תוך שנה ותוך ארבע שנים ביצעו אקזיט. זאת רק דוגמא אחת ליכולת שלנו בתעשייה האווירית לקחת טכנולוגיה חדשנית ולמקסם אותה בזמן אפס, כולל שימוש במערכות הרגישות ביותר".

התאמה סדרתית

אחת השאלות בתחום זה היא מתי משתמשים בהדפסה ומתי בטכנולוגיה מסורתית כמו CNC. ובכן, התשובה נעוצה בשאלה איפה יש להדפסה ערך מוסף כלכלי או מבצעי. "בהדפסה אתה יכול לשלוט איך החלק הסופי יראה באמצעות מאות פרמטרים שאתה קובע במדפסת. זה מאפשר לך גמישות מרבית בייצור", מסבירים במרכז. גמישות זו מאפשרת, לדוגמא, ייצור ייעודי של חלקים עם צלעות קירור פנימיות לפיזור חום טוב יותר. "לא ניתן לעשות זאת בייצור מסורתי. לא ניקח חלק שתוכנן לייצור מסורתי ב-CNC ונייצר אותו בתלת-ממד. כאשר אתה מביא ערך מוסף על הייצור המסורתי אז שווה לך. הפחתת משקל, החלפת חום לדוגמא. יש חלקים שאי אפשר לייצר בצורה מסורתית. אלה החלקים שתפנה למדפסת", אומרים אנשי הצוות. דוגמאות נוספות כוללות חלקים בגיאומטריה מורכבת או כאלה שהצורה שלהם משתנה בהשפעה של כוח או משקל מסוים שמופעל עליהם.  

היבט נוסף קשור לשיווק. לקוחות ביטחוניים של התעשייה האווירית אומנם רוכשים מוצרים מתוך קטלוג, אך כל לקוח צריך התאמות מסוימות. התאמות כאלה הן לא כלכליות לביצוע בייצור מסורתי. "אם הבקשה של הלקוח דורשת תבנית חדשה, מדובר בעלות כלכלית גדולה שמוסיפה עלות למוצר. לעומת זאת, בהדפסה תלת-ממדית ניתן לייצר לכל לקוח את החלקים המסוימים שלו באותה עלות. יכולת זו הופכת את כלל שרשרת האספקה ליותר גמישה עבור הלקוח", מסבירים בתעשייה האווירית.

אנשי המרכז לתלת-ממד. צילום: מאיר אזולאי

"כאשר מדברים על ייצור סדרתי של מערכות אמל"ח", אומרים בחברה, "הכוונה היא ליחידות בודדות עד עשרות יחידות לכל לקוח. הדפסה תלת-ממדית מייתרת לחלוטין את שיקול הכמות בחישוב העלויות של שרשרת האספקה. מדובר בנקודה ארכימדית בכל הקשור לייצור מערכות אלקטרו-מכניות. ניתן היום להזמין נעל או מכונית בייצור סדרתי שמותאמת עבורך. אתה בוחר את המכלולים, איך יראה המוצר וכדומה. בעגה מקצועית קוראים למהפכה הזו Mass Customization או בעברית - התאמה סדרתית. זהו למעשה ייצור סדרתי, אבל כזה שהלקוח בוחר את מאפייני המוצר שמתאימים לו. זו מהפכת תעשייה 4.0 בשוק הביטחוני".

שליטה בשרשרת אספקה

יתרון נוסף הטמון ביכולות של הדפסה תלת-ממדית הוא שליטה של היצרן בשרשרת האספקה. בתעשייה האווירית, כמו בחברות אחרות בתחום, הוציאו חלק גדול מייצור ה-CNC לקבלני משנה מסיבה כלכלית. "אין ערך מוסף להשאיר את הייצור המסורתי אצלנו. כולם יודעים לעשות אותו וזה משחק של מחיר", מסבירים בחברה. התלות בקבלני משנה מאתגרת בכל הקשור לזמני אספקה ושינויים בייצור. הדפסה תלת-ממדית, לעומת זאת, מחזירה את השליטה בשרשרת האספקה לחברה ומאפשרת לה להיות המתכנן, היצרן, הבודק והמוציא לפועל.

"אתה יכול לייצר חלק מסוים ללוויין, לבדוק אם הוא מתאים, אם לא, להדפיס חדש עם מאפיינים קצת שונים, וחוזר חלילה. וכל זה אצלך בבית בלי תלות בגורמים אחרים", מסביר הצוות של מרכז הדפסת תלת-הממד. הדפסת חלק יכולה להגיע ל-11000 שכבות של 30 מיקרון. לפני הדפסת החלק, טוענים את הקובץ למכונה ומכינים פלטה שעליה יודפסו החלקים. בסיום ההדפסה, מתקבלת פלטה עם מטריצה של חלקים המחוברים אליה, אותם צריכים להפריד ולנקות בהליך מיוחד.

" כמו ב-CNC, גם בתחום ההדפסה חושבים על מיקור חוץ, אולם רק במקרים מסוימים בהם יש ערך מוסף לוגיסטי - חסכון בעלויות שינוי, במיסים, בזמן אספקה וכדומה. עלות שעה שלנו יותר זולה ממיקור חוץ בהדפסה. זאת, בזכות יעילות העבודה בניצול הפלטה ובתכן. הקסם טמון בעבודה משותפת של התכן וההדפסה. המתכנן צריך להכיר טוב את מאפייני המכונה כדי לתכנן להדפסה. לחילופין, מפעיל המכונה צריך להכיר את מגבלותיה ולתת משוב למתכנן", מציינים אנשי המרכז הקטן.

"תיאורטית", הם מסבירים, "אפשר להוציא למיקור חוץ בשיטת Build-To-Print, אבל היום זו פעולה מורכבת. אין כמעט מפעילי מכונות הדפסה שאפשר לעבוד אתם בשיטה זו, ולכן זה עדיין לא כלכלי. בעולם כבר מיישמים מודלים כאלה. איירבוס בונים האנגרים של מכונות הדפסה. 30 עד 40 מכונות בכל האנגר. המתכנן יושב בכלל במדינה אחרת ושולח קובץ. תאגיד GE רכש חברת מדפסות שתפתח לו מדפסות לחלק מסוים למנועי הסילון שלהם. יש להם מאות מכונות עובדות. אנחנו חושבים על מכונות חדשות שיאפשרו ייצור אוטומטי ללא התערבות אדם".

אחת ההנחות הכלכליות בתעשייה האווירית היא שאם רוצים להדפיס, נניח, מאות כנפיים או אלפי מחליפי חום, שווה לקנות מכונה שתשרת את החברה גם בעתיד. בנוסף, לא תמיד צריך את כל ההזמנה באותו זמן. שליטה בשרשרת האספקה מאפשרת ייצור ללא חוצצים לוגיסטיים (Just in time) ולכן מייעלת את התהליך. כמו כן, שיטה זו מאפשרת לייצר הזמנות קטנות יותר שבעבר לא היה כלכלי לחברה לייצר אותן. 

"החזון הוא להגיע למצב שאתה מכניס קובץ של ננו-לוויין שמתחיל הליך ייצור, ובסופו, יוצא מבנה לוויין. התהליך יכול להיות מבוסס על מכונה אחת או מספר מכונות. כאשר נצליח להגיע לקו ייצור כזה ליישומים ביטחוניים או חלליים, זו תהיה פריצת דרך משמעותית".   

אולי יעניין אותך גם

בתמונה מימין לשמאל: בועז לוי, מנכ"ל התעשייה האווירית ומורדי בן עמי, מנכ"ל תומר במעמד חתימת ההסכם. קרדיט לצילום – מיכאל וינרסקי/התעשייה האווירית

התחרות בשוק המנועים הרקטיים הישראלי גדלה: תעשייה אווירית חותמת על שיתוף פעולה עם תומר

תעשייה אווירית מחממת מנועים מול רפאל - במסגרת ההסכם ירחיבו החברות את הסינרגיה הקיימת ביניהן בתחומי ההנעה הרקטית והטילאות