טכנולוגיות הדפסת תלת מימד

כיצד פועלת הדפסת תלת מימד?

הדפסת תלת מימד, או ייצור תוסף, היא תהליך ליצירת אובייקטים תלת ממדיים מקובץ דיגיטלי.

תוכנות תלת מימד

קיימים כלים רבים לתוכנות שונות. לעיתים קרובות אנו ממליצים למתחילים להתחיל עם Tinkercad. Tinkercad היא חינמית ופועלת בדפדפן, כך שאין צורך להתקין אותה במחשב. Tinkercad מציעה שיעורים למתחילים וכוללת פונקציה מובנית לייצוא הדגם כקובץ להדפסה, לדוגמה .STL או .OBJ.

כעת כשיש לך קובץ להדפסה, השלב הבא הוא הכנתו למדפסת התלת מימד שלך. שלב זה נקרא "חיתוך".

חיתוך: מקובץ למדפסת תלת מימד

חיתוך מתייחס לחלוקת דגם תלת מימד למאות או אלפי שכבות, והוא נעשה באמצעות תוכנת חיתוך.
לאחר שהקובץ נחתך, הוא מוכן להדפסה במדפסת התלת מימד. ניתן להזין את הקובץ למדפסת דרך USB, SD או Wi-Fi. הקובץ שנחתך מוכן כעת להדפסה שכבה-אחר-שכבה.

התעשייה של הדפסת תלת מימד

הטמעת טכנולוגיות הדפסת תלת מימד הגיעה למסה קריטית, כאשר מי שטרם שילב את הייצור התוסף בשרשרת האספקה שלו נמצא כעת במיעוט מתכווץ והולך. בעבר, הדפסת תלת מימד התאימה רק לאב-טיפוס וייצור חד-פעמי, אך כעת היא הופכת במהירות לטכנולוגיית ייצור של ממש.

רוב הביקוש הנוכחי להדפסת תלת מימד הוא תעשייתי באופיו. מחקר של Acumen Research and Consulting חוזה כי שוק הדפסת התלת מימד העולמי יגיע ל-41 מיליארד דולר עד 2026.

ככל שהטכנולוגיה מתפתחת, היא צפויה לשנות כמעט כל תעשייה מרכזית.

דוגמאות לשימוש בהדפסת תלת מימד

הדפסת תלת מימד כוללת מגוון רחב של טכנולוגיות וחומרים, והיא נמצאת כמעט בכל תעשייה שאפשר לחשוב עליה. חשוב לראות אותה כאשכול תעשיות שונות עם יישומים מגוונים.
כמה דוגמאות כוללות:

• מוצרים לצרכן (משקפיים, הנעלה, עיצוב, רהיטים)
• מוצרים תעשייתיים (כלי ייצור, אב-טיפוס, חלקים פונקציונליים לשימוש קצה)
• מוצרים דנטליים
• פרוסטטיקה
• מודלים אדריכליים ומקטים
• שחזור מאובנים
• שכפול ממצאים עתיקים
• שחזור ראיות בפתולוגיה משפטית
• אביזרים לסרטים

אב-טיפוס מהיר וייצור מהיר

חברות משתמשות במדפסות תלת מימד בתהליך התכנון שלהן ליצירת אב-טיפוס מאז סוף שנות השבעים. שימוש במדפסות תלת מימד למטרות אלו נקרא אב-טיפוס מהיר.

מדוע להשתמש במדפסות תלת מימד ליצירת אב-טיפוס מהיר?

בקצרה: זה מהיר וזול יחסית. מהרעיון, דרך מודל תלת מימד ועד להחזקת אב-טיפוס בידך – מדובר בימים במקום בשבועות.
האיטרציות קלות וזולות יותר לביצוע ואין צורך בתבניות או כלים יקרים.

מעבר לאב-טיפוס מהיר, הדפסת תלת מימד משמשת גם לייצור מהיר, שהינו שיטת ייצור חדשה בה משתמשים במדפסות תלת מימד לייצור מותאם אישית בכמות קטנה.

יתרונות מרכזיים של הדפסת תלת מימד

• גמישות עיצובית: 
  • מאפשרת יצירת גאומטריות מורכבות ועיצובים עדינים שקשה או בלתי אפשרי לייצר בשיטות מסורתיות.
• אב-טיפוס מהיר: 
  • מאפשרת ייצור מהיר של אב-טיפוס, מזרז את תהליך הבדיקה וההתאמה,.
  • מקצרת את זמני הפיתוח הכוללים של המוצר.
• התאמה אישית: 
  • מקלה על יצירת מוצרים בהתאמה אישית לצרכים ספציפיים.
• יעילות כלכלית: 
  • מפחיתה עלויות לטווח ארוך על ידי ביטול הצורך בתבניות יקרות.
  • מצמצמת בזבוז חומר, בעיקר בייצור בקנה מידה קטן.
• השפעה תעשייתית: 
  • תורמת לתעשיות כמו רכב, תעופה, בריאות ומוצרים לצרכן, על ידי ייעול תהליך הייצור ועידוד חדשנות.

סוגי טכנולוגיות להדפסת תלת מימד

• FDM (Fused Deposition Modeling):
  • עובדת על ידי הוצאת חוט מחומם בשכבות לבניית אובייקט.
  • יתרונות: זול וקל לשימוש.
  • יישומים: אב-טיפוס, ייצור בעלות נמוכה.
• SLA (Stereolithography):
  • משתמשת בלייזר כדי לרפא שרף נוזלי לשכבות מוצקות.
  • יתרונות: דיוק גבוה וגימור חלק.
  • יישומים: מודלים מפורטים, מוצרים דנטליים, תכשיטים.
• SLS (Selective Laser Sintering):
  • מחממת חומרים אבקתיים כמו ניילון או מתכת בלייזר להיתוך.
  • יתרונות: חלקים עמידים וחזקים.
  • יישומים: תעופה, רכב, חלקים תעשייתיים.

חומרים בשימוש במסגרת הדפסת תלת מימד

• פלסטיק (ABS, PLA):
  • משמש בעיקר לאב-טיפוס כללי ומוצרים לצרכן.
  • יתרונות: זול ורב-תכליתי.
• מתכות (פלדת אל חלד, טיטניום, אלומיניום):
  • משמש לייצור חלקים פונקציונליים, חזקים ועמידים.
  • יישומים: תעופה, רכב, מכשור רפואי.
• קרמיקה וחומרים בטוחים למזון:
  • מתרחב לתחומים כמו כלי מטבח, אמנות ודגמים ביולוגיים.
  • יתרונות: שימוש חדשני בחומרים פותח יישומים חדשים.

• חומרים מתקדמים (סיבי פחמן, חוטים מוליכים): 
  • מאתגרים את גבולות הדפסת התלת מימד על ידי הצעת יכולות חדשות כמו עמידות משופרת ומוליכות.

כיצד לבחור את מדפסת תלת המימד המתאימה לצרכיכם?

• שימוש מיועד: 
  • שקלו אילו מוצרים אתם מתכננים ליצור (אב-טיפוס, חלקים פונקציונליים, מודלים אומנותיים).
• איכות הדפסה: 
  • אם נדרשים דיוק ופרטים, בחרו בטכנולוגיות כמו SLA או SLS.
  • FDM מתאימה לפרויקטים פשוטים יותר ופחות מפורטים.
• תאימות לחומר: ו
  • ודאו שהמדפסת תומכת בחומרים שאתם מתכננים להשתמש בהם, כגון פלסטיק, מתכת או קומפוזיטים.
• נפח בנייה: 
  • בחרו מדפסת שתוכל להדפיס את הגודל הנדרש של החלקים.
• תקציב: 
  • אזנו בין עלות המדפסת לבין התכונות שלה.
  • מדפסות ברמה מקצועית מציעות תכונות מתקדמות, אך קיימות גם אפשרויות זולות לצרכים בסיסיים.

העתיד של הדפסת תלת מימד

• ביופרינטינג:
  • הדפסת תאים חיים ליצירת רקמות ואיברים.
  • הפוטנציאל לחולל מהפכה בתחום הרפואה, כגון חידוש איברים ורפואה מותאמת אישית.
• הדפסה בתלת מימד עם מימד רביעי (4D):
  • הוספת ממד הזמן, המאפשרת לאובייקטים מודפסים לשנות צורה או תפקוד בתגובה לגירויים סביבתיים.
  • פותח אפשרויות חדשות לחומרים אדפטיביים בתעשיות כמו תעופה וטקסטיל.
• הדפסת תלת מימד בקנה מידה גדול בבנייה:
  • מאפשרת הדפסת מבנים שלמים או תשתיות באתר.
  • מצמצמת בזבוז, כוח עבודה וזמן בנייה.
  • מבטיחה לשנות את ענף הבנייה בשנים הקרובות.