הדפוס התלת ממדי בדרך לחדר העבודה

לפני שנה החל להרעיש הרדיאטור במכונית של ד"ר אדריאן באוייר (Bowyer), מרצה להנדסה מכנית באוניברסיטת באת' בבריטניה. כשלקח את המכונית למוסך התברר שמקור הרעש הוא חלק קטן שנשבר במתקן המחזיק את הרדיאטור. עבור תיקון החלק דרשו במוסך תשלום של 110 ליש"ט, אך באוייר החליט לתקן את החלק בעצמו.

הוא חזר לביתו ותכנן במשך 10 דקות בלבד מודל תלת־ממדי של החלק הבעייתי. את הרכיב הדפיס במדפסת הביתית שבנה בעצמו - במסגרת פרויקט המדפסות התלת־ממדיות שייסד RepRap.org - התקין אותו במכוניתו והבעיה נפתרה. עלות התיקון: כמה מטבעות פני.

לצד אתרים דומים אחרים הפרויקט של באוייר מייצג מגמה הגוברת בשנתיים האחרונות בעולם ההדפסה התלת־ממדית: הטכנולוגיה שפנתה עד כה רק לשוק העסקי מתרחבת גם לשוק הביתי ומובלת על ידי יזמים שמעצבים ובונים מדפסות בכוחות עצמם. סביב המדפסות האלה נרקמות גם קהילות אינטרנטיות שיתופיות שחולקות מודלים מעוצבים של מוצרים שונים, שכל משתמש יכול להדפיס לבדו בבית בעלות אפסית.

מודלים מפלסטיק

מדפסות תלת־ממדיות מאפשרות למשתמשים להדפיס חפצים תלת־ממדיים באופן שאינו שונה במידה משמעותית ממדפסות הזרקת דיו. למעשה, מדפסות תלת־ממדיות רבות עושות שימוש בראשי הזרקת דיו של חברות דוגמת HP, אשר עברו שינוי והתאמה. המוצרים הסופיים מעוצבים תחילה בתוכנות עיצוב תלת־ממד (דוגמת Maya או Cad), ומותאמים לפרמטרים השונים של כל מדפסת: גודל מרבי, החומרים שבהם נעשה שימוש, הצבעים האפשריים ועוד.

ההדפסה עצמה מתבצעת שכבה אחרי שכבה, כאשר ראש המדפסת מזריק את חומרי ההדפסה (לרוב פולימר מבוסס פלסטיק, ולעתים אף חומרי מתכת) וחומר מצמיד על משטח ההדפסה, וצורתה של כל שכבה נקבעת בהתאם למודל התלת־ממדי הראשוני. ההדפסה עשויה להימשך שעות רבות, בהתאם לגודל ולמורכבות המודל, נוסף על הזמן הדרוש להתקררות ולהתקשות המוצר הסופי.

אייפון בתלת־ממד

מדפסות תלת־ממדיות מסחריות הוצגו לראשונה ב־1987 על ידי חברת 3D Systems. בשנים שלאחר מכן קמו עוד כמה עשרות חברות המייצרות ומספקות מדפסות תלת־ממד, שמחיריהן עומדים על כמה עשרות אלפי דולרים. "רוב המדפסות בשוק העסקי נמכרות לשני שווקים עיקריים", מספר ל"כלכליסט" סקוט הארמון, סגן נשיא לפיתוח עסקי ב־Zcorp, אחת משתי יצרניות המדפסות התלת־ממדיות הגדולות בעולם. "למעצבים - שמתכננים נעליים, מכוניות ומוצרי צריכה שונים, ולאדריכלים - שמשתמשים במודלים תלת־ממדיים כחלק מהליך תכנון הבניינים".

מדפסות תלת־ממדיות משמשות גם את החברות הגדולות בעולם. לחברת אובג'ט הישראלית, למשל, שהוקמה ב־1998, יותר מ־2,000 לקוחות ובהם ענקיות כמו ג'נרל מוטורס, בואינג, לוקהיד־מרטין, אפל, מיקרוסופט, וולט דיסני, נסטלה ו־HP. כשמנכ"ל אפל, סטיב ג'ובס, התלבט בנוגע לעיצוב האייפון, הוא נעזר בכמה אבות־טיפוס שהודפסו במדפסות שנרכשו מאובג'ט.

"אותן חברות מדפיסות מודלים, מתקינות בהם מעגלים אלקטרוניים ומקבלות אב־טיפוס מתפקד לכל דבר ועניין", אומר גלעד גנס, משנה למנכ"ל באובג'ט. "גם בזמן הפקת הסרט 'אווטאר' השתמשו במדפסת שלנו כדי להדפיס דמויות ולבחון איך האור נופל עליהן".

שוק המדפסות התלת־ממדיות מוגבל כיום ברובו למגזר העסקי. לפי הערכות, נמכרות בין 4,000 ל־5,000 מדפסות בשנה בהיקף של 250 מיליון דולר. לפי דו"ח של חברת המחקר NextGen Research, עד 2013 עתיד לצמוח שוק זה ל־782 מיליון דולר בשנה. לתהליך זה עתידה לסייע ענקית הטכנולוגיה HP, שהודיעה בשבוע שעבר שתתחיל לשווק החל במאי מדפסות תלת־ממדיות לשוק העסקי באירופה, המיוצרות בעבורה על ידי חברת Stratasys.

אך חברות רבות נוקטות כיום מהלכים כדי להביא את הבשורה גם לשוק הביתי. "החזון הוא שתהיה מדפסת תלת־ממדית בכל בית, ואנחנו הולכים לכיוון הזה", אומר גנס. "לנייקי, למשל, יש אתר שמאפשר לעצב נעל ספורט אישית. בעתיד תהיה מדפסת בבית, ואפשר יהיה להדפיס את הנעל שעוצבה בלחיצת כפתור".  

אחד החסמים הגדולים ביותר של כניסת מדפסות התלת־ממד לשוק הביתי הוא מחירן הגבוה, שמתחיל בכ־10,000 דולר ועשוי להגיע לכ־400 אלף דולר. מחירן של המדפסות שתשווק HP, למשל, עתיד להתחיל בכ־17.5 אלף דולר. עם זאת יצרניות המדפסות נוקטות צעדים כדי להוריד דרסטית את מחירי המדפסות והחומרים.

"התוכנית שלנו היא ליצור מדפסת בעלות נמוכה בתוך שנתיים עד שלוש", מספר אלדד סיידה, סמנכ"ל שווקים בינלאומיים בסולידו הישראלית, שנחשבת גם היא לשחקן משמעותי בתחום המדפסות התלת־ממדיות. "בשנה וחצי האחרונות הקמנו מרכזי הפצה בארה"ב, באירופה ובמזרח הרחוק, ובמקביל העברנו את הייצור לסין - מהלכים שמטרתם הפחתת עלויות".

חסם נוסף, לדברי היצרנים, הוא המחסור בתוכן להדפסה. "הצרכן הממוצע לא יכול ליצור כיום תוכן תלת־ממדי, התוכנות הקיימות יקרות ומסובכות", טוען הארמון. "לצרכנים צריכה להיות אפשרות ליצור תוכן תלת־ממדי בקלות, אבל התוכנה שתאפשר זאת עדיין לא קיימת".

בכל זאת אפשר להדפיס בבית

אולם בזמן שיצרני המדפסות מנסים להפחית עלויות או מחכים לתוכנה ידידותית כדי להיכנס לשוק הביתי, בפני הצרכן כבר עומדות אפשרויות נוספות להדפסה תלת־ממדית בעלויות נמוכות הרבה יותר. אחת מהן היא המדפסות של ד"ר באוייר, מייסד פרויקט RepRap. המדפסות תוכננו כך שיוכלו להדפיס חלק ניכר מהחלקים שלהן בעצמן (נוסף על חפצים תלת־ממדיים אחרים), וכך ליצור מדפסות נוספות בעלות נמוכה יחסית.

באוייר. מודל החינם יעבור מהעולם הווירטואלי לעולם החומרה הממשי

 

"התחלנו את הפרויקט ב־2005", מספר באוייר. "ב־2007 בנינו את המדפסת הראשונה, 'דארווין', ובאמצעותה הדפסנו חלקים ושכפלנו אותה. עכשיו אנחנו עובדים עם גרסה שנייה ומתקדמת יותר שנקראת 'מנדל', שהחלקים שלה הודפסו כמובן על ידי גרסאות קודמות".

 

לדברי באוייר, המדפסת יכולה להדפיס כמעט כל חפץ עשוי פלסטיק במגבלות הנפח שלה: 2 סמ"ר בגובה 14 ס"מ. חפצים גדולים יותר, כמו המדפסת עצמה, ניתן להכין באמצעות חיבור כמה חלקים יחדיו. בין החפצים שהודפסו במכונה ניתן למנות מתלי מעילים, ידיות לדלת, מעמד אייפון לרכב, מכסה לפתח הניקוז במקלחת ואפילו סנדלי פלסטיק.

 

"עיצוב המודלים נעשה בתוכנת תלת־ממד", ממשיך באוייר, "ומלבד זאת הוקם האתר thingiverse.com שאליו אנשים יכולים לעלות עיצובים שעשו, ואנשים אחרים יכולים להוריד אותם ולהדפיס. אפשר למצוא באתר מאות חפצים, חלקם זניחים וחלקם מועילים. להערכתנו, עד כה נבנו כ־3,000 מדפסות המבוססות על פרויקט RepRap".

 

המדפסת של RepRap היא פרויקט בקוד פתוח: כל אחד יכול להוריד את תוכניות העיצוב, להתאים ולשנות אותן כרצונו ואף ליצור מדפסות משלו. בעקבות זאת צצו אתרים רבים - אחד הבולטים שבהם הוא MakerBot.com - שמוכרים ערכות להרכבה מהירה של גרסאות מעוצבות מחדש של מדפסות RepRap, לצד חומרי גלם לשימוש בהן. לעומת מחיר המדפסות התלת־ממדיות הסגורות שמגיע לעשרות אלפי דולרים, מחירי החלקים של RepRap נעים בין 350 ל־400 יורו ואלו של Makerbot עולים החל ב־750 דולר.

 

ואפשר גם להזמין משלוח

 

מי שאינו מעוניין לבנות מדפסת בעצמו יכול לפנות לאתרים דוגמת shapeways.com, שהוקם לפני שנתיים על ידי ענקית האלקטרוניקה פיליפס. "האתר מאפשר למשתמשים מנוסים לעצב מוצר מהיסוד כמו תכשיטים, פאזלים וחפצי נוי, לשלוח את הקובץ אלינו ואנו מדפיסים אותו", אומרת דניס מטוצ'י, מנהלת התקשורת של החברה. "משתמשים לא מנוסים יכולים לבחור מוצר קיים, לבצע התאמות אישיות ולהזמין את המוצר הביתה".

עשו זאת בעצמכם כך תבנו לעצמכם מדפסת תלת־ממדית ביתית כל אחד יכול: ארבעה שלבים פשוטים לבניית מדפסת תלת ממדית בהשקעה של כמה אלפי שקלים בודדים עומר כביר לכתבה המלאה 

 

כיום יש באתר יותר מ־30 אלף משתמשים רשומים, ומספר המוצרים שמודפסים ונמכרים דרכו עומד על יותר מ־2,500 בשבוע. "הרבה מהנדסים משתמשים באתר כדי ליצור חלקים קטנים ולהשתמש בהם להרכבת מוצר סופי. גולש אחד בנה הליקופטר צעצוע, שבאמת עף, מחלקים שיצר והדפיס דרך האתר. רק החלקים האלקטרוניים לא באו מאיתנו", אומרת מטוצ'י.

 

בשלב זה לא ניתן להדפיס מעגלים חשמליים במדפסות תלת־ממדיות. אך לדברי מטוצ'י, המצב עתיד להשתנות בשנים הקרובות: "בתוך שלוש עד חמש שנים ניתן יהיה להדפיס גם חלקי אלקטרוניקה, ואז נוכל ליצור מוצרים אלקטרוניים שלמים, למשל טלפונים סלולריים. זה יהיה עידן חדש לגמרי".

 

גם ד"ר באוייר מעריך שצפוי שינוי גדול בתחום. "אחת ההשפעות הגדולות של האינטרנט היא שהמידע הפך נפוץ מאוד, ובמקרים רבים זול או חינמי. המודל שבו תכנים כמו מוזיקה או מסמכים מופצים חינם יעבור מעולם התוכנה הווירטואלי לעולם החומרה הממשי באמצעות הדפסה תלת־ממדית

. וכשזה יקרה, אנחנו נחיה בעולם שונה משמעותית מזה שאנו חיים בו כיום".