"נוטים לחשוב כי הטכנולוגיה חדשה מאוד, אך מדפסת התלת מימד הראשונה, שהשתמשה בטכניקת הסטריאוליטוגרפיה, (טכנולוגיה המאפשרת יצירה של מודלים באמצעות נתונים דיגיטליים, שבאמצעותם ניתן ליצור אובייקט מוחשי) נוצרה על ידי צ'אק האל באמצע שנות השמונים של המאה ה – 20, צ'רלס וחברת 3D Systems אחזו בפטנט על הטכנולוגיה עד לפקיעתו בשנת 2006 וכניסתן של חברות אחרות לתחום" אומר לנו גורם בכיר מדפוס פאר פרינט.
מהי הדפסת D3?
באופן עקרוני ובסיסי ביותר, הדפסת תלת מימד, המכונה גם ייצור תוספים, היא תהליך ייצור שבו מדפסת מיוחדת יוצרת עצמים על ידי הנחת חומרים שכבה אחר שכבה בהתאם למודל הדיגיטלי התלת מימדי של האובייקט. הדפסה זו מתבססת על טכנולוגית ייצור בה מונח החומר הייחודי, שכבה אחר שכבה ליצירת מודל D3. בשיטה זו האובייקט מתחיל מ – 0 וההדפסה מתבצעת באמצעות יכולת להפוך קבצים דיגיטליים המכילים נתונים תלת מימדיים - בין אם נוצרו בתוכנות תב"מ, דהיינו תכנון בעזרת מחשב (CAD) או בתוכנית ייצור אחרת (CAM), או מסורק תלת מימד, והופך אותם לאובייקטים פיזיים בהתאם לצורך.
מדובר על דרך מעולה, מהירה וזולה לייצר חפצים מורכבים בקלות, תוך התאמה אישית מדויקת לצרכים, הרבה יותר מרכישה של מוצר בחנות. הטכנולוגיה הזו מספקת זמני ייצור מהירים יותר, איכות טובה יותר, עיצוב מוחשי וחופש התאמה כמעט ללא מגבלה. ניתן להשתמש בחומרי גלם מגוונים, רובם מתכלים לשמירה על איכות הסביבה.
זה נכון שמדפסת שלושה מימדים אינה פועלת בשיטות הדפוס המסורתיות כפי שהוגדרו בעבר של העברת מידע וגרפיקה בין מדיות. אך הלכה למעשה מדובר על שיטה שהיא פועל יוצא של הדפסה מסורתית ומפעלי דפוס מבינים את הפוטנציאל ואת האפשרויות העסקיות העצומות הטמונות בו.
כיצד פועלת הדפסת תלת מימד?
למען האמת, אין דרך אחת ייחודית להדפסת תלת מימד. ואכן, כאשר חושבים על סוג הדפסה זה, אנשים רבים עדיין חושבים על תהליך ה- FDM. אבל הדפסת תלת מימד היא הרבה יותר מזה. יש למעשה כמה אפשרויות וטכנולוגיות, הבחירה בשיטה ובחומרים אמורה להיקבע בהתאם למודל, לאופן השימוש ולתקציב.
הדפסת חומרים פלסטיים
- הדפסה בפלסטיק בשיטת SLS Sintering Laser Sintering)) היוצרת אובייקטים על ידי סנטור האבקה בתוך המדפסת באמצעות לייזר. הכוונה בסנטור הוא לכך שבאמצעות חימום ודחיסה הופכים גוף המורכב מגרגירי אבקה לחומר מוצק הנדסי. בהדפסה זו בתהליך של שכבה אחר שכבה, האבקה מחוממת מראש ולייזר מסנטר את האבקה על פי המודל ליצירת האובייקט המוצק.
- השיטה הנפוצה והידועה ביותר היא ה – FDM Fused Deposition Modelling)) אשר הושקה לעולם בתחילת שנות ה – 90 של המאה הקודמת ע"י חברת סטרטסיס, יצרנית מדפסות תלת מימד אשר הציבה מטרה להנגיש את ההדפסה ב – D3 לכל בית. השיטה פועלת על התכה ומיזוג לצורך מידול. האובייקט נוצר באמצעות הזרקה סלקטיבית של חומר מומס, לרוב פולימר תרמופלסטי בצורת חוט היוצא מראש ההזרקה בנתיב אשר נקבע בהתאם למודל.
הדפסת חומרי שְׂרָף
- שיטת ההדפסה המסחרית הותיקה ביותר הקיימת כבר כמה עשורים היא הSLA – , סטריאוליטוגרפיה .(Stereolithography) מדובר על טכנולוגיה למיצוק חומר פולימרי נוזלי בהתאם למודל. תהליך ההדפסה מהותו למצק את חומר הבסיס הנוזלי האקרילי המכונה פוטופולימר, ההופך למוצק בחשיפה לקרן לייזר או קרני UV, שכבה אחר שכבה בהתאם למידות המודל שהוזנו מהמחשב.
- טכנולוגית הדפסה נוספת נעשית באמצעות שימוש באור סגול על מנת למצק נוזל פוטו-פולימר, טכנולוגית PolyJet זו מתבססת על פעולה הזהה להדפסת דיו וראשי הדפסה מזריקים את הנוזל והאור מיד ממצק את האובייקט בהתאם לדרישות המודל.
- CLIP, או DLS: טכנולוגיה העובדת על ידי הקרנה רציפה של תמונות UV, באמצעות מקרן אור דיגיטלי, דרך חלון שקוף וחדירת UV, מתחת לאמבט שרף נוזלי.
הדפסת חומרים מתכתיים
- שיטת DMLS או סנטור לייזר מתכתי ישיר, פועלת באמצעות סנטור חלקיקי אבקת מתכת עדינים במטרה להתיך אותם יחד. התהליך דומה לתהליך SLS של סנטר הלייזר הסלקטיבי הפועל על חומרי פלסטיק. ההבדל הוא בטמפרטורת הסנטור, כאן היא הרבה יותר גבוהה. ויש צורך בלייזר עם הספק גבוה יותר כדי להגיע לטמפרטורה של מעל 1510 מעלות צלזיוס.
- התכת לייזר סלקטיבית, SLM (Selective Laser Melting) טכניקת הדפסה הפועלת עם אבקת מתכת אשר קרן לייזר מתיכה אותה בכל פעם לשכבה דקה בטמפרטורה גבוהה מאוד. התהליך מחייב ציוד ותא מיוחד מרוקן מחמצן אשר מוזרם אליו גז אינרטי המבודד את תגובת הלייזר ויוצר חלקי מתכת מרהיבים וחזקים במיוחד.
כאמור ישנן עוד שיטות הדפסה בשלושה מימדים (ראה במגזין) כאשר הטכנולוגיה משתנה ומשתדרגת כל העת. לכל שיטה יתרונות ומגבלות, לכל התעשיות ולכל הפרויקטים דרישות שונות ואופי הפרויקט הוא זה האמור לקבוע איזה תהליך ואיזה חומר יותאם באופן מושלם למודל הרצוי.
לסיכום: בעתיד הלא רחוק, כשנרצה מוצר כלשהו, נוכל להוריד מפרט טכני מאינטרנט ופשוט להדפיס אותו לעצמנו בבית.