ארבע מגמות בהדפסת תלת-מימד ב-2022

5 אפריל, 2022

"אפילו לא גירדנו את פני השטח". מנכ"ל סטרטסיס, יואב זייף, מאבחן במאמר אורח ב-Techtime, את המגמות המרכזיות שייעצבו את תעשיית הדפסת התלת-מימד בשנת 2022 ובמהלך השנים הבאות

מאת: מנכ״ל סטרטסיס,ד״ר יואב זייף

לאחר עשרות שנים שבהם שימשה ההדפסה בתלת מימד הנקראת גם "ייצור תוספי" (Additive Manufacturing) לייצור הפקת אבות טיפוס, היא נכנסת לשלב התעשייתי כאמצעי לייצור חלקים בקנה מידה גדול למגוון שימושים. ניתן לאבחן ארבע סיבות לתופעה המתרחבת: הצורך להסתגל לאתגרי שרשרת האספקה; הפיכת הייצור לבר-קיימא יותר; התפתחות הייצור המותאם אישית (כולל ביישומים רפואיים) ולבסוף, האצת קצב היציאה לשוק של מוצרים חדשים.

דיגיטציה של שרשרת האספקה

מגיפת הקורונה חשפה את הפגיעות של שרשראות אספקה גלובליות מורכבות, עד כדי אבסורד: חסרון של חלק קטן אחד יכול לעצור מהלך שלם. להערכת האיגוד הבינלאומי לניהול שרשרת האספקה, 66% מאנשי המקצוע בתחום חוו שיבושים קבועים ושיטתיים בשרשרת האספקה שלהם ב-2020. הדפסת תלת מימד (3DP) מגבירה את הלוקליזציה של הייצור והחלפת מלאי חלפים פיסיים בקבצי תוכנה. הדבר מעניק לעסק יותר שליטה וזריזות ולהפחית בזבוז וסיכונים לאורך מחזור חיי המוצר. ניתן להדפיס חלקים קריטיים באתר, במפעל, ב״שטח״, ולשלוח בצורה מאובטחת קבצים דיגיטליים של אינספור חלקים להדפסה בכל מיקום שבו הם דרושים. לפיכך, טביעות הרגל של המחסן והדרישות הלוגיסטיות מופחתות באופן משמעותי.

קיימות מוגברת

התעשייה מתחילה לזהות את היכולות של הדפסה בתלת מימד להשגת יעדי קיימות סביבתיים. על-פי דו"ח של פורסטר, שינוי האקלים הוא אחד משלושת הנושאים המובילים החשובים לצרכנים. גם התקנות האירופיות המחמירות והחקיקה האמריקנית מניעות חברות להתמקד בשיטות ייצור ידידותיות יותר לסביבה. אני מגלה שיש הבנה גוברת לפוטנציאל של הדפסה בתלת מימד להפחתת צריכת אנרגיה. לדוגמה, בהשוואה לעיבוד שבבי (CNC), שבמהלכו חומרים נחתכים ומושלכים, הדפסה בתלת מימד יכולה להוזיל את עלויות החומרים ולהפחית את הבזבוז בכמעט 90%, תוך הפחתת צריכת האנרגיה ב-25%-50%. מכיוון שניתן לייצר חלקים קרוב יותר למקום שבו הם נחוצים, נחסף הרבה מאוד דלק ועלויות תחבורה.

בתעשיות התעופה והחלל והרכב החשמלי, אני רואה עניין גובר בחלקי פולימריים קלים, מעוצבים כדי לשפר את צריכת הדלק מבלי להתפשר על עמידות ואמינות. הפחתה של 1 קילוגרם במשקל המטוס חוסכת 14,000 ליטר דלק בשנה. ייצור מכונית חדשה על כל רכיביה יוצר לעיתים יותר זיהום מאשר הנהיגה במכונית. שינוי שיטת הייצור יכול להביא לחיסכון עצום באנרגיה.

מותג הרכב היוקרתי רדפורד, למשל, משלב למעלה מ-500 חלקי 3DP במכונית Lotus Type 62-2. החברה הדפיסה חלקי רכב וכלי-עבודה באמצעות הטכנולוגיות של סטרטסיס, דוגמת FDM, PolyJet וסטריאוליטוגרפיה, אשר העניקו לצוות את החופש העיצובי והיכולת ליצור בקלות חלקים מותאמים אישית, ולבצע חיסכון גדול באנרגיה.

מוצרים מותאמים אישית

מערות בריאות מובילות את אימוץ ה-3DP לייצור פתרונות המותאמים אישית למטופלים. כאן יכולות טכנולוגיות פולימר חדשות לשפר באופן דרסטי את הטיפול בחולים. למשל: ייצור מהיר של מוצרים דנטליים כמו שיניים תותבות, כתרים, גשרים ושתלים. הנושא של תכנון קדם-כירורגי תופס תאוצה: ייצור דגמים אנטומיים של אברי המטופל הספציפי כדי לתכנן ניתוח מורכב ולהתאמן לפני ההליך עצמו על-ידי שימוש במודלים אנטומיים מדוייקים.

לאחרונה בוצע בישראל ניתוח מורכב במיוחד להפרדת תאומות המחוברות בראשן. הניתוח התבצע בבית החולים סורוקה לאחר היערכות והכנה של חודשים ארוכים, שכללו שימוש במודלים מודפסים תלת מימדיים שהתבססו על הדמיות אנגיוגרפיה, MRI ו-CT כדי לדמות בצורה מדויקת להפליא את החיבור של כלי הדם, קרומי המוח, עצמות הגולגולת והעור של התאומות.

האצה הקצב היציאה לשוק של מוצרים חדשים

במקביל למחסור בכוח אדם, קצב החדשנות מואץ בכל התעשיות, והדבר דוחף את השימוש בטכנולוגיה דיגיטלית בתהליך התכנון והפיתוח, כדי לקצר את זמני היציאה לשוק. בעבר, מהפך מלא של דגמים בתעשית הרכב היה אירוע של פעם בעשור. כיום, המעבר המהיר לכלי-רכב חשמליים מקצר בסדרי גודל את זמני המעבר מתכנון לייצור. מערכות 3DP מסוגלות לייצר היום חלקים הנראים ומרגישים כמעט בדיוק כמו הדבר האמיתי, עד לצבעים שקיבלו אישור, ומרקמים כמו זכוכית, עור ועץ.

הדפסת 3DP מספקת מענה מיידי לבעיות תעשייתיות דחופות.ראינו את זה בימים הראשונים של הקורונה כאשר אינספור חברות ברחבי העולם השתמשו בהדפסת תלת מימד כדי לייצר מאות אלפי מגיני פנים, וקנו זמן קריטי לקווי הייצור המסורתיים. אני מאמין שהייצור העולמי נמצא בצומת דרכים. תחת לחץ גובר לפתור אתגרי שרשרת האספקה וצרכי יעילות אנרגטית, הדפסת תלת מימד נסדרת כאמצעי המאפשר לעמוד ביעדים העסקיים. לכן אני מאמין שנראה צמיחה מונומנטלית בשימוש בהדפסה בתלת מימד כדי לשפר את שרשראות האספקה, להביא חידושים לשוק מהר יותר ולהפחית את ההשפעות הסביבתיות.

להערכתי, אפילו לא גירדנו את פני השטח בחדשנות הצפויה ובהתקדמות שנראה בשנים הקרובות בתעשיית ההדפסה בתלת מימד. שילובה במערכי ייצור מבוססי אוטומציה, צפוי להיות מהלך טרנספורמטיבי במפעלי העתיד.

האזינו לשיחה עם אוהד מיוחס, ראש מעבדות החדשנות והאחריות התאגידית, מתוך תוכנית מס' 19 בפודקאסט שלנו, שעלתה ביולי 2020: