מהנדס בסטארטאפ רפואי במרכז מתקשר בשלוש אחר הצהריים. יש לו הדגמה למשקיעים מחר בבוקר, וחלק אחד באב הטיפוס לא מתחבר כמו שצריך. הוא צריך גרסה מתוקנת בידיים עד מחר בשמונה. זו לא סיטואציה נדירה, זה היומיום של הפיתוח התעשייתי בישראל. המאמר הזה מסביר איך עובד ייצור תעשייתי בהדפסת תלת מימד, אילו טכנולוגיות וחומרים קיימים, ומה ההבדל בין ספק הדפסה בסיסי לבין מעבדת ייצור מלאה.
זמן קריאה: 4 דקות
עיקרי הדברים
- הבחירה בין FDM, SLA, SLS, MJF או הדפסת מתכת נקבעת לפי דרישות פני השטח, חוזק מבני ושימוש סופי, לא לפי מה שזמין.
- תכנון ייעודי להדפסה, מה שנקרא DFAM, קובע את חוזק החלק ואת איכות הגימור עוד לפני שהמכונה מתחילה לעבוד.
- מעבדת ייצור מלאה שונה מבית דפוס בסיסי, כי היא כוללת ייעוץ חומרים, בדיקת היתכנות הנדסית וגימור תחת קורת גג אחת.
- קרבה גאוגרפית למרכז הארץ מקצרת את הזמן בין הגשת קובץ לקבלת חלק פיזי, מה שקריטי בתהליכי פיתוח איטרטיביים.
תוכן עניינים
- מה השתנה בייצור התעשייתי הישראלי
- למה מעבדת ייצור שונה מבית דפוס רגיל
- איך בוחרים טכנולוגיה וחומר שמתאימים למוצר
- איך תקינה ובקרת איכות משנות את המשחק
- מה עתיד הייצור הלוקאלי מלמד אותנו
- מקרה מהשטח וזווית פרקטית
- השוואת שירותים והחלטה נכונה
- איך מתחילים אתנו פרויקט
- שאלות נפוצות
מה השתנה בייצור התעשייתי הישראלי
תעשיית הפיתוח והייצור בישראל עברה בשנים האחרונות לשיטות ייצור דיגיטליות, מה שנקרא בשפה המקצועית Additive Manufacturing. במקום לחתוך, לקדוח ולהוריד חומר מגוש גדול, המכונה בונה את החלק שכבה על גבי שכבה מהאפס. המדפסת מניחה שכבת חומר דקה, מקשה אותה, ואז מניחה עליה עוד אחת, עד שהחלק שלם. זו הגדרה שמוסדות אקדמיים כמו מרכז תכן וייצור בטכניון מגדירים במדויק כטכנולוגיית הוספת חומר.
עבור חברות פיתוח ומעצבים תעשייתיים במרכז הארץ, המשמעות פשוטה. מעבר מהיר מתכנון על מסך לחלק פיזי ביד. אצל Indus3D, המפעל הגדול והמתקדם בארץ להדפסת תלת מימד בפתח תקווה, הביקוש הזה גדל אצל סטארטאפים, מחלקות הנדסה ואדריכלים שרוצים לגעת ברעיון לפני שהם מתחייבים אליו.
למה מעבדת ייצור שונה מבית דפוס רגיל
יש הבדל מהותי בין ספק שמדפיס קובץ, לבין מעבדת ייצור ופיתוח תעשייתית. בית דפוס בסיסי מקבל את הקובץ, לוחץ הדפס, ומחזיר חלק. אם הקובץ בעייתי, זו בעיה של הלקוח. אם החומר לא מתאים לשימוש, זה מתגלה בשטח.
השירות של Indus3D בנוי כ-One Stop Shop מהרעיון ועד המוצר המוגמר תחת קורת גג אחת. זה מתחיל בייעוץ חומרים, ממשיך בבדיקת היתכנות הנדסית ואופטימיזציה של הקובץ, ונגמר בגימור וצביעה במחלקה פנימית. צוות מהנדסים ומעצבים יושב על כל פרויקט לפני שהמכונה מתחילה לעבוד.
זמינות אזורית לא פינוק. חברה במרכז שצריכה לבצע חמש איטרציות על אב טיפוס בשבוע לא יכולה להרשות לעצמה עיכובי משלוח בין כל גרסה. כשהמפעל קרוב, אפשר לשלוח קובץ בבוקר, לקבל בדיקת היתכנות עד הצהריים, ולאסוף חלק מודפס באותו היום או למחרת.
איך בוחרים טכנולוגיה וחומר שמתאימים למוצר
הטעות היקרה ביותר בתהליך היא בחירת טכנולוגיה לפי מה שזמין, ולא לפי מה שהמוצר צריך. לקוח שמגיע עם חלק שיעבוד בטמפרטורה גבוהה ומדפיס אותו ב-FDM בסיסי כי זה זול, לרוב חוזר אחרי חודש כי החלק התעוות בחום. שליטה ב-7 טכנולוגיות הדפסה, כולל הדפסת מתכת, מאפשרת להתאים את השיטה לצורך במקום לכופף את הצורך לשיטה.
תכן ייעודי להדפסה שמוריד עלויות
DFAM זה קיצור של Design for Additive Manufacturing, תכנון החלק כך שיתאים לתהליך ההדפסה מלכתחילה. חלק שתוכנן לייצור מסורתי לרוב יעבוד גם בהדפסה, אבל לא תמיד בצורה חכמה. עובי דופן לא אחיד גורם לעיוותים תרמיים, מה שנקרא Warping. כיוון ההדפסה קובע את החוזק המכני בגלל תופעה שנקראת Anisotropy, החלק חזק יותר בכיוון אחד מאשר באחר. מיקום התמיכות משפיע ישירות על איכות פני השטח ועל זמן הגימור.
כשמהנדס בודק קובץ, הוא בוחן את כל הפרמטרים האלה לפני ההדפסה. הנושאים האלה נלמדים לעומק בקורסים אקדמיים כמו הדפסת תלת מימד ותכן חלקי פלסטיקה באוניברסיטת תל אביב, ומיושמים בפועל על שולחן העבודה מדי יום.
מתי לבחור פילמנט, אבקה או שרף
חומרי הגלם נחלקים לכמה משפחות. פולימרים הנדסיים קשיחים לחלקים מבניים, חומרים אלסטומריים גמישים לאטמים ולחלקים שצריכים להתכופף, וחומרים עמידי טמפרטורה וכימיקלים ליישומים תעשייתיים קשוחים. הטכנולוגיה נגזרת מהחומר ומהדרישה הסופית.
FDM עובד עם פילמנט, חוט פלסטיק דק שמועבר דרך ראש מזרק מחומם, הופך לג'ל ומונח שכבה על שכבה. זה מתאים לאבות טיפוס פונקציונליים ולחלקים גדולים. SLS ו-MJF עובדים עם אבקה שמותכת בלייזר או בחום, ומאפשרים גאומטריות מורכבות ללא תמיכות. SLA משתמש בשרף נוזלי שמתקשה תחת אור, ונותן פני שטח חלקים ודיוק גבוה למודלים ויזואליים ולחלקים קטנים ומדויקים.
| טכנולוגיה | חומר | דיוק ופני שטח | מתאים במיוחד ל | נפח הדפסה |
|---|---|---|---|---|
| FDM | פילמנט פולימרי | בינוני, שכבות נראות | אבות טיפוס פונקציונליים, חלקים גדולים | גדול |
| SLA | שרף נוזלי | גבוה מאוד, פני שטח חלקים | מודלים ויזואליים, חלקים מדויקים קטנים | בינוני |
| SLS / MJF | אבקת פולימר | גבוה, ללא צורך בתמיכות | גאומטריות מורכבות, סדרות קטנות | בינוני עד גדול |
| הדפסת מתכת | אבקת מתכת | גבוה, חוזק תעשייתי | חלקים מבניים, תעופה ורכב | בינוני |
איך תקינה ובקרת איכות משנות את המשחק
תעשיות ביטחוניות, רפואיות, רכב והייטק שפועלות במרכז הארץ לא יכולות להתפשר על הדירות. חלק אחד שיוצא מעולה וחלק שני מאותה סדרה שיוצא סוטה במידה חצי מילימטר הוא כשל שעולה כסף וזמן. בקרת איכות היא לא שלב בסוף, היא שיטת עבודה.
מוסדות התקינה בישראל, ובראשם מכון התקנים הישראלי, מגדירים את המנגנונים שמבטיחים איכות עקבית ובדיקות התאמה למוצרים ולרכיבים. הרעיון של תו תקן ובקרה שוטפת הוא בדיוק מה שספק ייצור מקצועי מיישם על כל פרויקט.
בפועל זה מתבטא בכיול מכונות שוטף, בשימוש בחומרי גלם מקוריים ומאושרים בלבד, ובתיעוד פרמטרי ההדפסה לכל סדרה, כך שסדרה של מאתיים חלקים יוצאת זהה לחלק הראשון. מעל 100,000 חלקים הודפסו לאורך השנים, וכשלקוח מתעופה או מרפואה מגיע, הוא יודע שהחלק החמישים יתאים בדיוק כמו הראשון.
מה עתיד הייצור הלוקאלי מלמד אותנו
ישראל נמצאת בחזית המחקר של הדפסת תלת מימד. באוניברסיטת תל אביב הצליחו להדפיס לב בטכנולוגיית ביופרינטינג, מודל שלם עם תאים וכלי דם. זו הדגמה מרשימה של רמת הדיוק והמורכבות הגאומטרית שהטכנולוגיה מאפשרת.
מה שקורה במעבדת מחקר מגיע בסוף לרצפת הייצור. גאומטריות מורכבות שפעם נחשבו בלתי אפשריות הן היום עבודה שגרתית. מהנדס תעופה שמגיע עם חלק בעל ערוצי קירור פנימיים מפותלים, שאי אפשר לייצר בשום שיטה מסורתית, מקבל חלק מתכת מודפס שעובד.
מהנדסים ומעצבים שרוצים לבדוק היתכנות לחלק ספציפי, לפני שמחליטים על טכנולוגיה וחומר, יכולים לשלוח קובץ ולקבל מענה הנדסי מהצוות. השירות כולל בדיקת קובץ, המלצת חומר, והצעת מחיר עם לוח זמנים.
מקרה מהשטח וזווית פרקטית
חברת מכשור רפואי פנתה עם צורך בעשרים דגמים להצגה בכנס מקצועי. הם התחילו עם FDM כי זה מה שהכירו, אבל פני השטח הגסים לא התאימו למוצר שאמור להיראות מוגמר. המעבר ל-SLA בשרף, בשילוב צביעה בטבילה במחלקת הגימור, הניב דגמים שנראו כמו מוצר סופי מהמדף. הכנס היה בעוד שבוע, והזמן הספיק.
מחלקת הגימור והצביעה הפנימית, עם צביעה בטבילה, ציפוי מתכת ועיבוד משלים, מאפשרת לסגור את המעגל בלי לרוץ בין ספק הדפסה לספק צביעה לספק עיבוד. הכל קורה במקום אחד.
איפה מקבלים שירות הדפסה במרכז
המפעל ממוקם בפתח תקווה, במרכז הכובד של תעשיית ההייטק והפיתוח הישראלית. הקרבה למרכז הארץ מאפשרת ללקוחות מתל אביב, מרמת גן, מהרצליה ומכל אזור המרכז לשלוח קובץ, לקבל ייעוץ הנדסי, ולאסוף חלק פיזי בלוח זמנים קצר. ניתן לשלוח קובץ תלת ממדי דרך האתר, וההחזרה כוללת בדיקת היתכנות והמלצת חומר.
מי שרוצה לבחון חומרי גלם פיזית או לראות דוגמאות של גימורים שונים לפני ההחלטה, יכול לתאם ביקור במפעל. לפעמים לגעת בחומר שווה יותר מעשרה מיילים.
השוואת שירותים והחלטה נכונה
לקוחות שואלים הרבה מתי מספיק להזמין הדפסה בלבד, ומתי כדאי ללכת על ליווי מלא של עיצוב וגימור. אין תשובה אחת. אב טיפוס ראשוני לבדיקה פנימית בדרך כלל מסתדר עם הדפסת FDM וגימור מינימלי. מוצר להדגמה מול משקיעים או ללקוח סופי דורש בדרך כלל SLA או SLS עם צביעה מלאה.
| סוג שירות | מתי מתאים | מה כלול | זמן אספקה טיפוסי |
|---|---|---|---|
| הדפסה בלבד | בדיקת קונספט פנימית, אב טיפוס גס | הדפסה, ניקוי בסיסי | קצר מאוד |
| הדפסה עם בדיקת היתכנות | חלק פונקציונלי שצריך לעבוד | ייעוץ חומרים, DFAM, הדפסה | קצר |
| ליווי מלא מהרעיון עד המוצר | מוצר להדגמה, סדרה קטנה, לקוח סופי | עיצוב, הדפסה, גימור, צביעה, עיבוד | בינוני |
ההבדל במחיר בין הדפסת FDM פשוטה לבין ליווי מלא עם הדפסת מתכת וגימור הוא משמעותי, אבל הוא לא באמת השאלה. השאלה היא כמה עולה חלק שלא עובד או מוצר שנראה חובבני מול משקיע. עדיף לשבת בהתחלה ולהחליט נכון, מאשר להדפיס פעמיים.
איך מתחילים אתנו פרויקט
התהליך פשוט. שולחים קובץ תלת ממדי, הצוות בודק היתכנות הנדסית, ממליץ על טכנולוגיה וחומר, ונותן הצעת מחיר עם לוח זמנים. אחרי אישור מתבצע הייצור, גימור אם צריך, ואיסוף או משלוח. הצוות עבד מול צבא, רפואה, תעופה, אדריכלות, רכב וסטארטאפים, כך שסביר שכבר נפתר אתגר דומה בעבר.
מי שעדיין מתלבט איזו טכנולוגיה מתאימה, זה בסדר גמור. רוב הלקוחות אינם מהנדסי חומרים, וזו בדיוק הסיבה לצוות שיודע לתרגם צורך למפרט.
שאלות נפוצות
כמה זמן לוקח להדפיס אב טיפוס ראשוני?
תלוי בגודל החלק ובטכנולוגיה, אבל חלקים בסדר גודל בינוני בטכנולוגיית FDM או SLA לרוב מוכנים תוך יום עד יומיים מרגע אישור הקובץ.
אני לא מהנדס חומרים, איך אדע איזו טכנולוגיה מתאימה לי?
הצוות בודק את הקובץ ואת ייעוד החלק, ומתאים את הטכנולוגיה והחומר בהתאם. רוב הלקוחות מגיעים בלי לדעת את ההבדל בין FDM ל-SLS, וזה חלק מהתפקיד לתרגם את הצורך למפרט טכני.
האם אפשר להדפיס חלקים מתכתיים בשביל שימוש מבני?
כן. הדפסת מתכת מתאימה לחלקים מבניים בעלי חוזק תעשייתי, כולל גאומטריות מורכבות כמו ערוצי קירור פנימיים, שאי אפשר לייצר בשיטות מסורתיות.
מה קורה אם הקובץ שלי לא בנוי נכון להדפסה?
בדיקת ההיתכנות ההנדסית שמבוצעת לפני ההדפסה מזהה בעיות כמו עובי דופן לא אחיד או כיוון הדפסה בעייתי, ומאפשרת לתקן אותן לפני שהמכונה מתחילה לעבוד, ולא אחרי.
הבחירה בטכנולוגיית הדפסה נכונה, חומר מתאים ותכנון ייעודי להדפסה הם מה שמפריד בין אב טיפוס שעובד לבין חלק שצריך להדפיס פעמיים. מעבדת ייצור מלאה מקצרת את הדרך מרעיון לחלק פיזי, במיוחד כשהיא קרובה גאוגרפית וזמינה ללוחות זמנים צפופים.
כדי לקבל בדיקת היתכנות לפרויקט, המלצת חומר וטכנולוגיה, והצעת מחיר עם לוח זמנים, אפשר לשלוח קובץ תלת ממדי או ליצור קשר ישיר עם הצוות.
אודות הכותב
צוות Indus3D מפעיל את מתקן ההדפסה התלת ממדית התעשייתי הגדול והמתקדם בישראל, ועובד מול לקוחות מתחומי הרפואה, האדריכלות, התעשייה הביטחונית, חברות סטארט אפ ולקוחות פרטיים. הניסיון של הצוות משתרע על פני מגוון טכנולוגיות הדפסה לרבות DLP, MJF, SLA, PolyJet, SLS ו-FDM, וכן ליווי מלא משלב הקובץ או הרעיון ועד לחלק מוגמר.