אלי בויקיס, דאסו סיסטמס ישראל
כחלק מחברה המניפה את הדגל של תחום החדשנות הסביבתית, אני נשאל פעמים רבות אודות ההשלכות של פיתוחים אחרונים על חדשנות סביבתית. במאמר זה אציג את הפוטנציאל של הדפסת תלת ממד ליצירת מהפך בתחום החדשנות הסביבתית.
דפוס תלת ממדי – או ליתר דיוק ייצור שכבתי (או בהוספת שכבות – Additive Manufacturing), מונח המשמש כדי לתאר ייצור בהיקף מסחרי באמצעות טכנולוגיית דפוס תלת ממד – הוא מושג אשר זכה ביושר לקהל האוהדים המסור שלו. אבל אני מתערב כי מעט האנשים שמעריכים את ההשלכות המהפכניות שיש לדפוס התלת ממדי על הסביבה. באופן פילוסופי, דפוס תלת ממדי הוא הטכנולוגיה הראשונה שיש לה את הפוטנציאל לאפשר ייצור במודל ביו-מימטי (כלומר, באופן העוקב אחרי הפעולה הטבעית ומחקה אותה), על ידי היצמדות לאחד מעקרונות היסוד של הטבע: הנטייה לייצור מקומי (זה ועקרונות עיצוב עמוקים אחרים הנלקחים מהטבע מאוגדים תחת מושג ה-Bio-mimicry).
מדוע ייצור שכבתי מהווה שינוי?
כדי להבין מדוע, יש לבחון את ההבדל בין הדרך בה מיוצר מוצר באופן מסורתי וכיצד הוא מיוצר באופן שכבתי. שיטות ייצור מסורתיות מתמקדות בכרסום בסיס נקי – זאת אומרת, הסרת חומר עד שמגיעים לצורה הרצויה – או בהזרקת חומרים אל תוך תבנית. שני סוגי התהליכים מתבססים על מכונות יקרות עם תשומות גבוהות, שכדי להיות כלכליות צריכות לעבוד בהיקפים גדולים אשר ממזערים עלויות של פסולת חומרים יקרה. לכן, ייצור זה מבוצע בדרך כלל במתקן המרכזי של החברה ומשם נשלח אל כל העולם. לעומת זאת, בייצור שכבתי המוצר מודפס שכבה אחר שכבה, כשכל חתך רוחבי מונח על גבי זה שמתחתיו. מאחר וניתן לבצע זאת ללא ציוד יקר וגדול, ניתן לבצעו במאות ואלפי אתרים מרוחקים – או במיליונים, אם שוקלים את הפוטנציאל שיש לדפוס התלת ממדי להגיע לכל בית – עם כמות פסולת אפסית.
נושאים אלו מצביעים על שינוי מעניין מאוד עבור יצרנים מסחריים: היצרנים יכולים להתמקד בעיצוב המוצר הטוב ביותר כמקור להון האינטלקטואלי שלהם, במקום למצוא את דרך הייצור הזולה ביותר עבור העיצובים שלהם. דמיינו, למשל, לו יכולנו לרכוש מודל תלת ממדי של מוצר שאנו רוצים, במקום את המוצר עצמו, ואז להוריד ולהדפיס אותו במדפסת התלת ממד הביתית שלנו. באמצעות רכישת עיצוב זה מ”חנות אפליקציות” של מוצרי 3D, במקום בחנות הרגילה, והדפסה עצמית, נחסל את כל הפסולת הנוצרת בייצור המסורתי, כמו גם 100% מהאנרגיה והחומר שנצרכים במהלך השינוע והאריזה – תוך הנאה מחוויית רכישה נוחה ומותאמת אישית.
חומרים לדפוס תלת ממדי
ראוי גם להדגיש את החומרים שבדרך כלל משמשים להדפסות תלת ממד, אשר באופן מפתיע משתלבים גם הם בהקשר הקיימות הסביבתית. החומרים הנפוצים ביותר המשמשים להדפסה של חלקים פלסטיים הם Acrylonitrile Butadiene Styrene) ABS) וחומצה פולילקטית (Polylactic Acid – PLA). שניהם חומרים תרמו-פלסטיים, כלומר, הם הופכים לרכים וניתנים לעיצוב כאשר הם חמים, וחוזרים למצב קשיח כאשר הם מתקררים. ה-ABS הינו רחוק מלהיות ידידותי לסביבה, אבל ה-PLA הוא למעשה פולימר הנגזר מסוכר, כך שהוא ניתן לייצור מצמחים ובדרך כלל מיוצר מתירס (אם אי פעם שתיתם מכוס פלסטיק שקופה או השתמשתם במזלג פלסטיק שרשום עליהם “מתאים לקומפוסט” או “עשוי מתירס”, הם כנראה יוצרו מ-PLA). כלומר, בהנחה שנשתמש בחקלאות ידידותית לסביבה, אנו יכולים להצמיח מהקרקע את חומרי ההזנה עבור כל מוצרי התלת ממד שלנו!
הפרט המרשים הנוסף אודות חומרים תרמו-פלסטיים, הוא שניתן להמיסם ולעצבם מחדש למוצרים נוספים מספר פעמים (אך לא בלי סוף, מכיוון שהמבנה שלהם יתפורר בסוף). כך שכאשר תרצו להחליף את משאית הצעצוע שלכם במטוס צעצוע, ניתן בתיאוריה לזרוק אותו חזרה למדפסת התלת ממד כדי לעצבו מחדש. מה שמוביל אותנו לאחד מאתגרי הקיימות הגדולים ביותר של ייצור פלסטיק כיום: הטיפול בסוף חיי המוצר. הכנסת מוצרי הפלסטיק אל תוך פחי מחזור נשמע כמו רעיון סביבתי טוב (והוא עדיין טוב יותר מאשר לזרוק אותו בשטח), אבל כאשר המוצרים מובלים, ממויינים, מנוקים, ובדרך כלל מעורבבים עם שמני שרף בעלי ערך נמוך, יש מעט מאוד רווח כלכלי שניתן להפיק מהפלסטיק הממוחזר – סיבה מרכזית לכך שאחוזי המחזור של הפלסטיק כה נמוכים. לעומת זאת, הכנסת ה-PLA הטהור בחזרה אל תוך מדפסת התלת ממד, מחסלת את כל שרשרת המחזור – כלומר שיחד עם צמצום בתחבורה ובפסולת ייצור אנו יכולים להוסיף את “השפעות סוף החיים של המוצר” לרשימת היתרונות הסביבתיים.
גם מתכות יכולות לשמש בייצור שכבתי בתהליך המכונה דבקוק לייזר סלקטיבי (Selective Laser Sintering – או SLS), על אף ש”מדפסות” מסוג זה מותאמות הרבה יותר לקצה הגבוה של הייצור. ברגע שהן יהפכו מותאמות לשימוש יומיומי, תפתח קטגוריה שלמה של מוצרים שניתן לבנות. על אף שבתיאוריה מתכת ניתנת למחזור אינסופי (המבנה הקריסטלי הפשוט יותר שלה אינו נשחק בתהליך ההמסה), הצעדים הנדרשים לשחיקת הברזל המשומש אל אבקה המתאימה לתהליך הייצור מחדש ידרשו ציוד ואנרגיה רבים יותר, וכנראה ימנעו את המיחזור של מוצרי ברזל לשימוש חוזר באותה מדפסת תלת ממד – אפילו כזו המשמשת ישירות ל-SLS (המשתמש באבקת חומר אחת).
על קצה השימוש העתידי
חדשנות רדיקאלית אמיתית אינה מתרחשת כתוצאה מטכנולוגיות חדשות, אלא כאשר אותן טכנולוגיות חדשות מאפשרות יצירת מודלים עסקיים חדשים. קחו לדוגמא את הקונספט המדליק של הטלפון הנייד המודולארי, שמכונה Phonebloks. דמיינו שאתם רוצים את בלוק המצלמה החדש באיכות גבוהה שיצא לשוק. כל שתצטרכו לעשות הוא לקנות ולהוריד את הבלוק החדש, לזרוק את הבלוק הישן לתוך המדפסת, ולהדפיס את המודל החדש עם PLA בעל שכבת מתכת עליה מונחים רכיבי האלקטרוניקה – כאשר הכל מונע באמצעות פאנלים סולריים שהותקנו על גג ביתכם. כעת, אנו מתחילים להתקרב לתהליכי הייצור הנמצאים בשימוש רציף על ידי הטבע במהלך 3.8 מיליארד השנים האחרונות. ואולי יום אחד, נדפיס גם את הבית שלך?
דאסו סיסטמס ישראל הוא הסניף הישראלי של חברת התלת ממד Dassault Systèmes.
