חדשות חמות
בית / Business / ייצור תוספתי (Additive Manufacturing) – למקסום תהליך הייצור

ייצור תוספתי (Additive Manufacturing) – למקסום תהליך הייצור

Share

ייצור תוספתי כבר מיושם במגזרים רבים. בין אם מדובר בהנדסה רפואית, תעשייה או אופנה, מוצרים המיוצרים באמצעות מדפסת תלת-ממד זוכים לפופולריות רבה בקרב היצרנים והצרכנים כאחד. לייצור התוספתי יתרונות טכנולוגיים ברורים, במיוחד בכל הקשור לייצור אבי טיפוס וחלקים בודדים, כמו למשל: גמישות רבה, צמצום עלויות והאצת תהליך הייצור. ייצור תוספתי מאפשר לחברה לממש, במהירות, יתרונות ולהיות תחרותיים. בעתיד, צפויים שינויים רבים בתחום, בעיקר בחומרים הניתנים לשימוש אצל הלקוח הסופי. בנוסף, נעשים מאמצים ליישם טכנולוגיה זו גם בייצור סדרתי.

מאת: אלי בויקיס

המונח ייצור תוספתי מתאר את תהליך היצירה של מוצרים וחלקים באמצעות מדפסת תלת-ממד על ידי הוספת חומר, שכבה על גבי שכבה, תוך התבססות על נתוני בנייה דיגיטליים. הדבר מתאפשר הודות לאינטראקציה אופטימלית בין מכונות מודרניות, רשת חכמה על גבי פלטפורמה מבוססת ענן, ותהליכי הדפסה תלת-ממדית מתקדמים. החומרים העיקריים בשימוש כיום מדפסות תלת-ממד הם מתכות, סוגי פלסטיק מיוחדים ושרפים סינטטיים.

אופטימיזציה של חלקים ומשקל מופחת

ייצור תוספתי כבר מיושם בתחומים בהם יש חשיבות רבה להפחתה במשקל של חלקים, כגון בתעשיות הרכב, התעופה, עיבוד מתכות ורפואה. בענף התעופה למשל, משתמשים בייצור תוספתי לצורך מזעור המשקל של חלקים המהווים חלק מכלי הטיס. כתוצאה מכך מושג חסכון מהותי בחומר בעת ייצור חלקים. להפחתת המשקל יש גם השלכות חיוביות ישירות על צריכת האנרגיה של כלי טייס שעשויות להקטין השפעות סביבתיות שליליות.

חברת Airbus משתמשת, מזה מספר שנים, בפלטפורמת ה-3DEXPERIENCE וביישומי תכנון ופיתוח של CATIA, מבית דאסו סיסטמס. בשיתוף פעולה עם דאסו סיסטמס, יצרנית המטוסים גם פיתחה כלי תכנון תלת-ממדי מיוחד. “MyShape” משמש לייצור חלקים למטוסי Airbus A350. כתוצאה מכך, איירבוס יכולה ליצור חלקים חדשים על ידי שימוש בתהליך עיצוב ממוקד שימוש, כלומר, פיתוח חלקים חדשים לא על פי צורתם המקורית אלא על סמך הפונקציה שהם צריכים למלא. כאשר מהנדסים רוצים לברר את הצורה המתאימה ביותר של חלק על פי הדרישות הנתונות של המטוס, התוכנה של דאסו סיסטמס “תייצר” את העיצוב האופטימלי שלו. לאחר מכן, מבצעים סימולציה של השימוש בחלקים החדשים, על מנת לבחון אפשרויות נוספות של הרכב החומרים או על מנת להמשיך לשפר את עיצובו. תהליך זה מייעל ומאיץ באופן משמעותי את תהליך הפיתוח והייצור של חלקים חדשים.

יתרון נוסף של הסימולציה הוא היכולת לכלול בתכנון את ההשלכות של עיוות תרמי של חלקים. עיוות תרמי יכול להופיע בזמן או לאחר הייצור במדפסת תלת-ממד, בד”כ כתלות בתכונות חומרי הייצור, ועלול להשפיע על הפונקציונליות של המוצר הסופי. כדי למנוע זאת, CATIA מאפשרת הדמיה של העיוות התרמי בשלבי התכנון כדי להשתמש בתוצאות לביצוע פיצוי בתכנון גיאומטרי של החלק. פעולה זו מבטיחה שהחלק הסופי יתקבל בדיוק לפי הצורה הנכונה והרצויה.

קיצוץ בעלויות החומרים

הרכב החומרים אמנם ממלא תפקיד חשוב בייצור התוספתי, אך גם חסכון בחומרים יקרי ערך הינו מטרה חשובה. על ידי על ידי אופטימיזציה של הטופולוגיה, חברות יכולות להתמקד ביצירת הרמוניה בין החומרים ושיפור השימוש בהם.

תהליך זה יכול להפחית משמעותית את כמות שאריות החומר, לעומת ייצור חלקים ממתכת על ידי כרסומם מתוך גוש גדול, שבהכרח מלווה ביצירת שאריות חומר שלא ניתנות לשימוש מחדש כפי שהן. לעומת זאת, ייצור תוספתי מאפשר ייצור חלקים כמעת בדיוק בצורתם הסופי ומקטין בזבוז חומר.

בנוסף לכך, ייצור תוספתי מאפשר לייצר מכלול שלם של חלקים בבת אחת. במקום להקדיש זמן לכיוון מסובך של אמצעי ייצור, כל המכלול מודפס בתלת-ממד שכבה אחר שכבה, מה שמביא לא רק לחסכון בזמן הייצור אלא גם לחסכון בזמן הדרוש להרכבת החלקים הבודדים במכלול. כך חברות יכולות לחסוך בזמן הדרוש לייצור וגם להביא לקיצוץ בר-קיימא בעלויות החומרים.

באמצעות ייצור תוספתי Airbus הצליחה להפחית לעשירית את השימוש שלה בחומרים בהשוואה לחלקים המיוצרים באופן קונבנציונלי. כיום, Airbus משתמשת ביותר מאלף חלקים המיוצרים בייצור תוספתי במטוסי ה-A350 שלה.

מענה גמיש לדרישות להתאמה אישית

יתרון נוסף של ייצור תוספתי הוא האפשרות לייצר אבי טיפוס או חלקים בודדים באופן גמיש ובעלויות נמוכות יותר, בהשוואה לתהליכי ייצור קונבנציונליים. כך יכולה לעמוד חברה בדרישות הלקוחות שלה באופן יעיל וממוקד יותר.  מבין כל הענפים נראה כי ענף מוצרי הצריכה יכול להרוויח במיוחד מהשימוש בטכנולוגיה. לדוגמא, מותג ההנעלה ECCO השיק פרויקט המתמקד בייצור בהתאמה אישית בשם-“QUANT-U” המשלב סריקה תלת-ממדית והדפסה תלת-ממדית. ECCO מאפשר ללקוחות בחנויות נבחרות לבצע מדידה של כפות הרגליים שמתורגמת במקום לעיצוב מותאם אישית ללקוח. הנעליים המותאמות אף מיוצרות בו במקום.

גמישות כזו מועילה גם לחברות המייצרות אבות טיפוס מורכבים או חלפים. ייצור תוספתי מאפשר לחברות אלה לייצר במהירות ובגמישות, תוך שיתוף פעולה הדוק עם הלקוח, ללא תלות בזמן ובמיקום. כך שחברה שמייצרת באירופה אך זקוקה לחלק חילוף בהודו, יכולה בקלות לייצר אותו בתלת-ממד על המקום, בהודו. תהליך זה לא רק מייעל את ההתנהלות מול הלקוח אלא מסייע לקצץ באופן משמעותי בעלויות ההובלה.

מה צופן העתיד?

נכון לעכשיו, ייצור תוספתי משמש בעיקר ענפים המייצרים אבות טיפוס, חלקים בהתאמה אישית או סדרות קטנות. אך ישנם מאמצים, כבר כיום, ליישם את ההדפסה תלת-ממדית גם בייצור סדרתי.

בענף הרפואה נערכים מחקרים ופיתוחים אינטנסיביים, במיוחד בכל הקשור לשימוש בחומרים. כך לדוגמא, ייצור תוספתי אפשר לחברת Otto Bock Healthcare, לשכלל את היד המלאכותית החדשנית שהיא פיתחה, “Michelangelo”, בזמן שיא. בהתבסס על פלטפורמת ה-3DEXPERIENCE ואפליקציית CATIA Imagine & Shape מבית דאסו סיסטמס, הצליחה החברה, שמתמחה בהנדסה רפואית, לעדן את עיצוב השטח של היד המלאכותית שלה כדי להפוך אותה ל”נאמנה לחיים”. פרויקטים מחקריים אחרים בתחום שחזור האיברים מעידים  גם הם על האפשרות לסייע לאנשים רבים בעתיד באמצעות ייצור התוספתי.

תחום ההייטק והאלקטרוניקה, בו יש משמעות גדולה להקטנה פיזית של מוצרים, מהווה גם הוא כר פורה בכל הקשור לייצור תוספתי. שילוב אינטגרלי של טכנולוגיית חיישנים או מכשירים אלקטרוניים בתוך מבנה המיוצר באופן תוספתי גם הוא אפשרי. לדוגמה, ניתן להדפיס חיישנים של מכשירי מדידה היישר לתוך המעגלים האלקטרוניים. כבר היום קיימים ספקים המסוגלים לייצר מעגלים רב שכבתיים מורכבים באמצעות הדפסה תלת-ממדית תוך 15 שעות בלבד במקום 50 יום.

לסיכום

ייצור תוספתי הוא אינו מגמה חולפת אלא טכנולוגיה חדשנית מתקדמת שמשמעותה תלך ותגדל בעתיד. טכנולוגיה זו מאפשרת לחברות לממש יתרונות תחרותיים על ידי תפעול זריז וגמיש יותר, באמצעות פיתוח חדשני, ייצור גמיש והפחתה בת-קיימא של עלויות.

הכותב: אלי בויקיס, מנכ״ל דאסו סיסטמס (קרדיט צלמת: Tanya Zlichonok)

Share

אודות The3D Zone

Check Also

היזם הישראלי (הסדרתי) גיל לביא עושה זאת שוב – משיק פלטפורמה המחברת בין רוכשי מדפסות מקצועיות ליצרנים בעולם

היזם הישראלי (הסדרתי) גיל לביא עושה זאת שוב - משיק פלטפורמה המחברת בין רוכשי מדפסות מקצועיות ליצרנים בעולם

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

Share