בדרך לעתיד תלת מימדי

אם מישהו חשב שההדפסה בתלת מימד היא רק טרנד חולף, המתבסס ברובו על מכונות ביתיות שיודעות להדפיס מעמדים לאייפון, או בובות, הרי שהמציאות מוכיחה כי מדובר בטכנולוגיה שתשפיע על אינספור מגזרי תעשייה מסורתיים ובמהפיכה בייצור, שתקיף את כל המערך היצרני, מהמפעלים הקטנים ועד חברות העל הגלובליות. וכמו תמיד, מי שיידע לקפוץ על הקטר בזמן, יהיה זה שיוביל את כל החבורה
אין ספק. הפוטנציאל הגלום בהדפסת תלת מימד (3DP), שובה את הדמיון, ובמיוחד כשמדובר בתעשייה המסורתית. מחלקים למנוע סילון ומכוניות פורמולה 1, דרך גשרים על תעלות באמסטרדם ועד כלי נשק. מדובר בתחילתה של מהפיכה בייצור, שתקיף את כל המערך היצרני, מהמפעלים הקטנים ועד חברות העל הגלובליות. על פי ההערכות השמרניות ביותר, שוק ההדפסה בתלת מימד יגיע עד שנת 2017 להיקף של 6 מיליארד דולר, עלייה משמעותית משוק של 2.2 מיליארד דולר בשנת 2012. על פי דו״ח חברת המחקר Wohlers, היקף השוק בשנת 2014 הגיע כבר ל-4.1 מיליארד דולר, קפיצה של 35.2 אחוז מהשנה הקודמת, מה שאומר שבהחלט ייתכן שההערכות אכן זהירות מדי. למקבלי ההחלטות כבר ברור כיום שלא מדובר בטרנד חולף, המתבסס ברובו על מכונות ביתיות שיודעות להדפיס מעמדים לאייפון, או בובות בדמות המדפיס, אלא בטכנולוגיה שתשפיע על אינספור מגזרי תעשייה מסורתיים.
מי דמיין אי פעם עידן בו הייצור יכול להתבצע ללא מפעלים? מאז שחר המהפיכה התעשייתית, ״ייצור״ היה שווה ערך למפעלים, למכונות גדולות, פסי ייצור, או קווי הרכבה. אבל, ההדפסה בתלת מימד מתחילה לאט להטביע את חותמה, כשהיצרנים מתחילים להפנים את הרעיון שהשינוי יכלול לא רק את הדרך בה מייצרים את המוצר הסופי, אלא יביא עימו אינספור מוצרים חדשים ומסעירים, זולים, חזקים, קלים ולעתים קרובות, מותאמים אישית למשתמש הקצה. בהווה בו מדפסות תלת מימד כבר יכולות להדפיס לא רק בפלסטיק, אלא בבטון, מתכת, שוקולד ותאים אנושיים, נראה שהאנשים שמאחורי עסקים יצרניים, מפעלים ובתי חרושת, קטנים כגדולים, צריכים להתחיל ולהיערך.

חברת המחקר הגלובלית PwC שיצאה לבחון את ההיערכות של 100 חברות תעשייתיות יצרניות, לעידן החדש, גילתה כי בשני שליש מהחברות מתבצעים כיום מהלכים להטמעת 3DP בעסק. ״יש סימנים ברורים לכך שמדובר בטכנולוגיה שעוברת במהירות מהשוליים לזרם המרכזי״, אומרים בחברה. על פי הבדיקה שערכו בשטח, חברות המשקיעות בחומרת 3DP ובאנשים שיידעו להפעיל אותה, מגלות שקצה השקת המוצרים החדשים עלה אצלן וכי יש יתרון תחרותי גדול ביצירה של מה שנקרא ׳הרצות קצרות׳ (היכולת להפיק מספר מצומצם של מוצרים בהתאמה אישית). ״מעבר לכך, יש גם שינוי הצפוי בשרשרת האספקה״, מעריכים ב-PwC. ״הרבה יותר פשוט יהיה לשנע קבצי מחשב על תוכניות של מוצרים להפקה, מקצה אחד של העולם לקצהו השני, ל׳חוות הדפסה׳ גדולות, מאשר להניע מכולות מלאות ציוד באוניות… 70 אחוז מהחברות היצרניות שנדגמו בסקר, מאמינים שבחמש השנים הקרובות, 3DP יהיה אחראי להפקה של לא מעט מוצרי קצה, כשבדרך הם מעריכים ייחסכו הרבה מאוד חומרי גלם, שעות כח אדם ועלויות שינוע, בהשוואה לתעשייה המסורתית של היום״.
כך לדוגמה, PwC מעריכה כי באחד התחומים שיש לאמץ בחום את הטכנולוגיה, ומסיבות ברורות – תחום התעופה, ניתן יהיה לחסוך מעל 3.4 מיליארד דולר מדי שנה בחסכון בחומרי גלם ובתעבורה, וזאת אם הענף יעבור כחצי מחלקי ה- (maintenance, repair, operations) להדפסת תלת מימד. על פי הניתוח השמרני יותר, גם אם 3DP יאומץ ב-20 אחוז מהייצור, מדובר בחסכון של מעל מיליארד דולר בשנה.

לכיבוש החלל והתעופה
לא מכבר רשמה לעצמה תעשיית ההדפסה בתלת מימד עוד הישג משמעותי: חברת United Launch Alliance שיגרה מבסיס חיל האוויר קייפ קנאברל שבפלורידה את הטיל המשגר Atlas V, ובו רכיבים תרמו-פלסטיים, שיוצרו באמצעות מדפסת תלת מימדית של חברת סטרטסיס. בשנים האחרונות נעשה שימוש הולך וגובר במדפסות תלת מימד בתעשיית התעופה והחלל, אך זו הפעם הראשונה שבה נעשה שימוש בהדפסת תלת מימד לצורך ייצור סדרתי של רכיבים עבור טיל שיגור מבצעי. במסגרת ייצור משגר הלוויינים Atlas V, השתמשה ULA במדפסת של סטרטסיס כדי לייצר שורה של רכיבים עבור מערכת האיוורור בחרטום המשגר, שתפקידה לצנן את המעגלים האלקטרוניים ולמנוע את התחממותם במהלך השיגור. לדברי גרג ארנד מ-ULA, החברה נמצאת בבעלות משותפת של לוקהיד מרטין ובואינג מייצרת משגרי לוויינים וחלליות ושירותי שיגור לממשלת ארצות הברית. לדבריו, שיתוף הפעולה בין ULA לסטרטסיס מלמד על הפוטנציאל העצום שיש לשילוב של מדפסות התלת מימד בתחום התעופה והחלל, הן ברמת הפיתוח והן ברמת הייצור. ״הדפסת התלת מימד נתנה למהנדסי ULA גמישות רבה יותר בעיצוב ובאופטימיזציה של הרכיבים, ולהחליף רכיבי מתכת כבדים ברכיבי פלסטיק קלי משקל. במקרה הזה הייצור היה זול יותר, ובדיעבד התגלה יתרון נוסף: ניתן היה לייצר את הרכיבים ב׳חתיכה אחת׳. בשיטות המסורתיות, היה צורך לייצר אותם חלקים-חלקים, שיש להרכיבם אחר כך.
חברת ULA דיווחה שהיא מטמיעה במידה הולכת וגוברת את השימוש במדפסות תלת מימד בתהליכי פיתוח וייצור המשגרים. להערכתה, השימוש במדפסות תלת מימד מביא לחיסכון של מיליון דולר בשנה. במתכונת הייצור המסורתית, ULA נאלצת להוציא החוצה ליצרנים חיצוניים מהרכיבים עבור המשגרים. מעבר למחיר, היא צריכה לאחר מכן גם להרכיב בעצמה את החלקים. מדפסת התלת מימד שרכשה ULA לפני כשלוש שנים מאפשרת לה לייצר חלק מהרכיבים In-House, ולחסוך 50% ל-95% בעלויות הייצור וההרכבה שלהם.

בישראל, הקים המדען הראשי במשרד הכלכלה מאגד חדש בשם עתיד, במסגרת תוכנית מגנ”ט במשרד הכלכלה. המאגד החדש מתמקד בפיתוח טכנולוגיות להדפסה תלת מימדית של מבנים תעופתיים עשויים מטיטניום. לדברי אבי חסון, המדען הראשי במשרד הכלכלה, הדפסת תלת מימד עושה את צעדיה הראשונים בתהליכי הייצור. “יש לצפות שהיא תשפיע באופן מהותי על תהליכים ומוצרים בעתיד. חשוב כי ישראל תיכנס לתחום ההדפסה בתלת מימד ומאתגר לעשות זאת תחילה דווקא ברכיבים שצריכים לעמוד בתקני איכות וחוזק מחמירים, כנדרש בשוק התעופה”.
מאגד עתיד מובל על-ידי חברת סאייקלון מקבוצת אלביט מערכות, ומשתתפים בו התעשייה האווירית, תע”ש, אורביט, אלגת, קאס ואדמר וחוקרים מאוניברסיטאות ת”א, בן-גוריון, הטכניון, מכון המתכות ומכללת אפקה. המאגד מתמקד בפיתוח טכנולוגיות גנריות שיהוו תשתית לתכנון וייצור הדפסת תלת מימד של מבנים אופטימליים לתעשיית התעופה הישראלית. המאגד לא עוסק בפיתוח המדפסות, אלא בניצול מדפסות קיימות לתכנון וייצור מבנים תעופתיים מורכבים. החדשנות הטכנולוגית בפעילות המאגד, היא היכולת לתכנן ולייצר מבנים תעופתיים מסובכים גיאומטרית, הניתנים לייצור אך ורק בהדפסה תלת מימדית. “קיים צורך דחוף בקידום הנושא בתעשייה הישראלית מכיוון ששוק מבני הטיטניום המודפסים צפוי לצמוח במעל 30% בשנים הקרובות. זאת עקב הפוטנציאל הגבוה הטמון בה לענות לדרישות העתיד של שוק התעופה”, אומר ליאור זילברמן, מנהל מו”פ באלביט מערכות-סאייקלון. “מיום אישור המאגד כבר נרשמו עשרות פניות מצד גופים בארץ ובחו”ל לשיתופי פעולה עימו ובתחומי הפעילות שלו”.

האבא של המוצר
אחד התחומים שבו מקומה של ה-3DP כבר מבוסס היטב הוא תחום יצירת אבות הטיפוס. זהו כיוון שאינו חדש ליצרנים. הוא מאפשר להם לעקוף תהליכים מסורתיים של בניית מודלים, כמו גם תבניות, חוסך זמן ונותן זריקת מרץ לתהליך ההכנסה של מוצרים חדשים לשוק. למעשה, סקר PwC מגלה כי זהו אחד התחומים שיותר אומצו על ידי התעשיה המסורתית: 25 אחוז מהיצרנים משתמשים כיום ב-3DP להפקת אבות טיפוס של מוצרים שונים לעומת 10 אחוז שגם בונים את המודל וגם מדפיסים את המוצר הסופי בעזרת הדפסת תלת מימד.
בכמה מהיצרנים הגדולים בעולם, 3DP כיום הוא חלק בלתי נפרד ממערך המו״פ. כך לדוגמה, GE, מפעילה כיום רשת של 600 מהנדסים העוסקים בתחום טכנולוגיית ה-3DP. על פי הערכות החברה, כיום לכעשרה אחוזים ממוצריה יש ׳נגיעה׳ בהדפסת תלת מימד, אבל, עד 2020 המספר יגדל למעל 50 אחוז (!). בחברת הרכב פורד, מייצרים כיום את אבות הטיפוס של כמה ממכלולי הרכב – כולל ייצור כמה מראשי הצילינדרים – אביזרים מורכבים שקשה ביותר לייצר להם תבניות ליציקה. על פי דוברי פורד, מדובר במהלך שחסך להם חודשיים עבודה של הרבה מאוד כח אדם יקר. אבל, מעט מאוד גורמים בתעשייה הגלובלית יכולים להתהדר בנתונים של קבוצת הרכב BMW ובמיוחד ככל שמדובר בהדפסת תלת מימד. הענק הגרמני חוגג השנה יומולת 25 לתחילת השימוש ה׳אמיתי׳ בטכנולוגיית 3DP והוא עושה זאת בגדול.
כיום משתמש יצרן הרכב בטכנולוגיה באינספור תחומים, כולל ככלי ארגונומי בהליכי ההרכבה של המכוניות, המגן על עובדים מפני מאמץ של מפרקי האגודלים, ועד חלקי משאבות מים במכוניות המירוץ היוקרתיות DTM הכוללים חלקי אלומיניום. לדברי ד״ר אודו הנל, מנהל ההפקה בחברה, העובדה שהחברה עוסקת בתחום כל כך הרבה זמן ממצבת את BMW כחלוצה אמיתית בתחום וכמובילת תעשייה. ״הצוות שלנו בקליפורניה עושה כיום את הניסויים הראשונים בטכנולוגיית ה- (Continuous Liquid Interface Production)״, הוא מעיד בגאווה. לדבריו, הטכנולוגיות החדשות משחקות תפקיד חשוב ביותר בכל מהלך התכנון של המכוניות מהדורות החדשים, דוגמת ה-BMW i models. ״המשמעות היא שבלא מעט מקרים, אבות הטיפוס מיוצרים בחלקם הגדול באמצעות הדפסות תלת מימד…” הנ”ל אף חושף פן פחות ידוע בו משלבת החברה את ההדפסה בתלת מימד: המכוניות הקלאסיות. ״בהרבה מקרים, כשמדובר במודלים נדירים, אנו משתמשים בשיטת reverse-engineering ומייצרים חלקים שאין להשיגם בשום מקום כיום. הדפסת התלת מימד נותנת לנו חופש פעולה במהלך כולו. זה מהיר ובאיכות גבוהה. יש כאן פוטנציאל גדול לעתיד, למשל, ביצירת חלקים המותאמים אישית לדרישות הלקוח, או באספקה של חלקים שחסרים במלאי״.
לדברי קנת רוקוול, מנכ״ל The ExObe Company, ספקית גלובלית של מיכון בתחום ה-3DP הכבד ללקוחות תעשייתיים, ניתן בהחלט להבחין כי המערך היצרני עובר שינוי כיום ככל שמדובר ב-3DP. ״אנחנו נראה חברות צעירות שנכנסות לתחום ולא מעט גופים מתמחים. בחמש השנים הקרובות נראה לא מעט עובדי צוארון כחול שלומדים את הטכנולוגיה והמהפך הזה יסיע בסופו של דבר לפתח ייצור מקומי יותר, אזורי. והסיבה: אצל לא מעט תעשיינים קיצור הזמן לשוק לעתים הרבה יותר חשוב מתגית המחיר של המוצר…״.

מתכת עם כל דבר
אחת החברות הצעירות שעוררו באחרונה לא מעט סקרנות בזירה הגלובלית, חברת ההדפסה הישראלית אקסג’ט בע”מ (.XJet Ltd) פעילה בתחום הצומח ביותר, והמאוד נדרש במגוון תעשיות: הדפסת תלת מימד של מתכת. החברה השלימה לא מזמן גיוס הון משמעותי: 25 מיליון דולר. הגיוס נעשה בהובלת Catalyst CEL – קרן פרייבט אקוויטי ישראלית-סינית וחברת Autodesk, מובילה עולמית בתחום תוכנות העיצוב ב-3D למקצועות ההנדסה ולתעשיות הייצור, באמצעות קרן ההשקעות Spark Investment Fund, ומשקיעים ותיקים מסבב הגיוס הקודם.
אקסג’ט פיתחה טכנולוגיה ייחודית (NanoParticle Jetting), המשתמשת בננו-חלקיקים בתרחיף נוזלי, לצורך בניה של מודלים תלת מימדיים ממתכת. הטכנולוגיה מהווה פריצת דרך בהדפסה תלת מימדית במתכת, ומאפשרת ייצור מדויק יותר של חלקים מורכבים מאוד, בהשוואה לטכנולוגיות הקיימות. החברה מפתחת ומייצרת מדפסת ייחודית המשתמשת בטכנולוגית ׳התזת דיו׳ (Ink Jet) להדפסת מוצרים בתלת מימד ממתכת, כמו גם את הנוזל המיוחד, הכולל בתוכו ננו-חלקיקי מתכת המשמש להדפסה. לדברי חנן גוטהייט, המנכ״ל, הגיוס מהווה הבעת אמון נוספת בדרכה של החברה להובלת שוק ההדפסה בתלת מימד במתכת, שוק שצומח בקצב של 50% בשנה ומחולל מהפכה ביכולת לייצר סדרות קצרות של חלקי מתכת מורכבים בתחומי ייצור נרחבים. ״ההצטרפות של קרן הון סיכון מובילה (Catalyst) ושל חברה מובילה גלובאלית בתחום העיצוב וההדפסה בתלת ממד (Autodesk), מעניק לחברה הכרה בטכנולוגיה פורצת הדרך שלה בייצור בתלת מימד.”
לדברי איתן צרפתי, מנהל תחום ה-Digital Manufacturing ומנהל מרכז הפיתוח של Autodesk בתל אביב ואחד הגורמים שפעלו מאחורי הקלעים ודחפו לכיוון ההשקעה בחברה הישראלית, התמיכה בחברה דרך קרן ההשקעות SPARK, נובעת מתוך אמונה כי לטכנולוגיה שלה יש את הפוטנציאל לשנות את העתיד של תעשיית ה-additive manufacturing industry. “מרכז הפיתוח של Autodesk בישראל מתמקד בהובלה ובפריצת דרך לעתיד של תעשיית יצור הדברים, ואנחנו גאים לעבוד עם חברות כגון אקסג’ט, אשר כמונו, דוחפים את הגבולות של טכנולוגיות הייצור להאצת המהפכה תעשייתית החדשה.”
סקר שוק שנערך לאחרונה מצביע שתחום ההדפסה התלת ממדי במתכת צומח בקצב שנתי של 50%. ההדפסה בתלת ממד במתכת אומצה על ידי מספר רב של חברות פורצ’ן 100 ובכוונתן להגדיל את היקפי היישומים (בעיקר בתחום התעופה, הרכב והרפואה) בצורה משמעותית עם המעבר לייצור של סדרות קצרות במדפסות תלת מימד. לדברי דרור דנאי, סמנכ”ל בכיר באקסג’ט ומוותיקי התעשייה של ההדפסה בתלת ממד, אקסג’ט היא החברה הראשונה שמצליחה להשתמש בהזרקת דיו לייצור חלקי מתכת תלת ממדיים באיכות גבוהה מאוד. ״תחום זה הינו בעל פוטנציאל רב עם התגברות הביקוש העולמי לייצור של סדרות ייצור קצרות. ההדפסה בטכנולוגיה החדשנית של אקסג’ט, המשתמשת בננו חלקיקים ממתכת, מאפשרת יצירה של אלמנטים מדויקים וגיאומטריות מורכבות במיוחד עבור מגוון יישומים בתעופה, בתעשיית הרכב, ברפואה בכלל ובתחום הדנטלי בפרט”.

אתגר המעבר לייצור
ואכן, האתגר המשמעותי של תחום ה-3DP כיום הוא לעבור מייצור מודלים ואבות טיפוס לייצור של מוצרים של ממש. הסיבות למעבר לייצור עצמו די ברורות: יש חסכון ניכר בחומרי הגלם ואפשר לייצר אובייקטים שבלתי אפשרי לייצר בשיטות רגילות. זאת ועוד: ההליך מאפשר להוסיף חוזק, להוריד משקל ולהעלות פונקציונליות. על פי יצרנית מדפסות התלת מימד, חברת סטרטסיס, כ-65 אחוז מהמכירות שלה כיום היא ליצרנים המשתמשים במדפסת למוצרים ׳סופיים׳ – דוגמת המוצר עצמו או תבניות ליצירה. ואם מחפשים תחום בו המצב בולט במיוחד, הרי זהו תחום הרפואה והמכשור הרפואי, שם נעשה שימוש אינטנסיבי ב-3DP להדפסת מסתמים ללב, פרוטזות מתקדמות ואף רקמות חיות. חברת Widex ההולנדית, לדוגמה, מדפיסה את מוצריה, עזרי שמיעה, מזה שנים, בהדפסת תלת מימד. על פי דיווחיה, למעלה מ-10 מיליון משתמשים כיום בעולם כבר עברו סריקה של תעלת האוזן שלהם והותאמה להם אישית מערכת שמיעה שחלקה יושב בתוך האוזן.
בתחום השיניים, ובשילוב של סריקות תלת מימד, תוכנות תלת מימד, עיצוב CAD/CAM ו-3DP, מעבדות שיניים ברחבי העולם יכולות כיום להדפיס ובדיוק רב, כתרים, גשרים ומגוון מוצרים אורתודנטיים, במהירות ובקלות. שילוב בהדפסה של חומרים הידידותיים לגוף האדם, מאפשרים כיום לייצר מגוון מוצרי קצה המחליפים לא פעם חלקי גוף.
המעבר לייצור מדגים גם יתרונות נוספים לטכנולוגיה של ה-3DP. היא מפשטת תהליכים ייצוריים. היא מאפשרת להדפיס אובייקטים ומוצרים שבמצב הרגיל צריך היה ליצור הרבה מאוד חלקים ואז להרכיב אותם יחדיו. ב-GE מדפיסים כיום פיית הזרקה לדלק למכונית ביחידה אחת, כאשר בעבר הלא רחוק צריך היה להדפיס אותה מ-20 חלקים שונים. החסכון: 75 אחוז מעלויות הייצור ובחברה כבר מתכננים לפתוח ״מיקרו-מפעל״ בקרוב שיעבור לתפוקה מלאה. בבואינג, יוצרים כבר כיום כ-300 חלקי מטוס, קטנים אמנם, תוך שימוש ב-3DP כשהיא מורידה עד כ-30 אחוז מהעלויות בייצור לעומת השיטות המסורתיות.
החוקר, ד״ר לני לוב, ממעבדות המחקר של אוק רידג׳, המתמחה ברובוטיקה ובתחום ה-3DP (שזכה לתהילת עולם עת בנה עם צוות סטודנטים שלו את אחת המכוניות הראשונות בעולם שהודפסו בתלת מימד), מתכנן בימים אלה זרוע רובוטית לשימוש צבא ארה״ב. לדגם המקורי היו 238 חלקים, אבל, עם השימוש בהדפסת תלת מימד נדרשו רק 28 חלקים. ״פשוט הדפסנו יחד לא מעט חלקים שבעבר היה צריך ליצרם לבד״. ובכלל, בחזון שלו והעתיד של התחום הוא שילוב חומרים שונים בהדפסה אחת, למשל: פולימרים ומתכת. או פולימרים וקרמיקה. ״כאן באמת נדבר על מוצרים שוברי שוק״, הוא אומר. ״למשל, בניית מסוק שמערכות החשמל והאנרגיה שלו כבר מובנות לתוך חלקי המסוק, מה שאולי יאפשר העברת המתח בצורה אלחוטית?״.
ד״ר לוב מאמין כי ככל שהמדפסות יתקדמו יותר ביכולות להדפיס חומרים שונים, טווח היישומים יגדל דרמטית, ובמיוחד בתחומים בהם ניתן לשלב בינה ממוחשבת, כמו בחיישנים, מעבדים ומערכות תקשורת. ״אפשר לשלב גם היום חיישנים במערכות בכלים המסורתיים, אבל, הדפסה של חיישן יחד עם האובייקט המודפס וכחלק ממנו מביא אותנו לרמה הבאה״. מבט הצרכנים של המאה ה-21 רוצים כיום יותר. גישת המוצר האחד המתאים לכולם והמוצרים היורדים במאות אלפיהם מפסי הייצור בסין כבר לא מושכים. מוצרים זולים וחד פעמיים, למשל צעצועי מקדונלד, אפקטיביים בדיוק לכמה דקות ליד שולחן האוכל, משם הם עושים דרכם לפח המחזור. אבל, כך נראה, שילוב של גמישות בייצור עם פידבק בזמן אמת של הצרכנים, יכולים ל׳תפור׳ את המוצרים בעולם החדש בהתאם לצרכי המשתמשים. וזו כנראה המהפיכה האמיתית: מוצרים, מכונות ואפילו בניינים שמשפרים את עצמם.
במסלול הזה קורים כיום כמה דברים די מדהימים: מוצרים נעשים חכמים יותר. ביותר מהם יש חיישנים העוזרים להם ׳לחיות׳. כשהללו מתחילים לתקשר האחד עם השני מקבלים המעצבים מידע המסייע להם להבין טוב יותר איך בדיוק משתמשים במוצרים ולייעל אותם. בשלב הבא שלבי העיצוב והייצור נעשים יותר ויותר קרובים באמצעות הליך פידבק מהיר (תחשבו על יצרן אופניים שיש בהם חיישנים המדווחים ליצרן על פגמים בייצור). מכאן קצרה הדרך למוצרים שמספקים פידבק קבוע שנע בין העיצוב, הייצור והשימוש. התוצאה: מוצרים עם אורך חיים גבוה ולקוחות פחות מתוסכלים.
לדברי צרפתי מ-Autodesk בתל אביב, שמעבר לתארים הרשמיים שלו, מוכר בעיקר כמי שנמנה על מובילי תחום ה- Generative Design בישראל, למחשבים יהיה חלק גדול ביותר במהפיכה שהתעשייה שלנו תעבור בשנים הקרובות, הרבה מעבר לתפקידם הגדול כיום. ״יש תפיסה – מוטעית – שתפקידו של המחשב בסך הכל לשבת על השולחן שלנו, ולעשות כלום, בעצם. אנשים משתמשים בו ככלי עזר עבורם, כשהוא רק יושב ומחכה לתגובות האנושיות שיניעו אותו. המחשבים של היום הם יותר ׳יצירתיים׳ ובעלי יכולות לימוד עצמי שלא היו בעבר.
״כוח המחשוב כיום מאפשר יכולות לימוד עצמי שלא היו בעבר כך שהתוכנות הופכות למשתתפות פעילות בתכנון ועיצוב החלק המיוצר. למעשה התוכנות, בהינתן המגבלות המתאימות, מציעות מבנים משלהן המותאמים למגבלות אלו״.
צרפתי מדבר בעצם על מה שמוגדר בתעשייה כ-Generative Design, אותה מערכת במסגרתה היוצר, המתכנן או המעצב, ׳חולקים׳ את המטרה שלהם עם המחשב. ״המתכנן במפעל, או בגוף תעשייתי, מתאר את מה שהוא רוצה להשיג במגבלות מסויימות של גודל, מפות לחץ, עומסים וכד׳ והמחשב מהצד שלו חוקר את מגוון הפתרונות האפשריים ומעלה כאלו שהמוח האנושי לא יכול היה להגיע אליהם בעצמו. מחשב רב עוצמה עם גישה למאגר בלתי נדלה של עיצובים, שרטוטים ופתרונות יוכל בסיטואציות מסויימות לתת מענה טוב יותר לשלל אתגרים תכנוניים, במסגרתם, אלגוריתמים בעלי יכולת למידה יזהו דפוסי התנהגות של דגמים, ימיינו וילמדו אותם ללא כל צורך בהתערבות אנושית״.
צרפתי מביא כדוגמה את פרוייקט ״Dreamcatcher״, פרויקט מחקרי שמאפשר למעצבים לתאר את הכוחות שמופעלים על האובייקט תוך כדי תהליך העיצוב ואז לתת למחשבים ׳לחשוב׳ לבד ולהוציא את התכנון לפועל. ״המעצב למעשה מתחיל ב׳שיתוף׳ המשימה עם המחשב, בהגדרת מגבלות מסויימות, העומסים והכוחות הפועלים, כמו כן את קו מתאר המגדיר את גבולות האובייקט התלת ממדי ואז, באמצעות Generative Design המחשב יוצר מגוון פתרונות פוטנציאליים, ומבצע את החישוביות המורכבת ליייצור תוך שימוש בכוח המחשוב בענן. הפתרונות מוצגים למתכנן שיכול בשלב הזה להוסיף מגבלות, לשנות את האסטתיקה ולבחור את הצורה הסופית.
למשל: רוצים לעצב גג למכונית המירוץ פורמולה 1 (אותו חלק שמאחורי ראש הנהג). בשיטה של פעם הייתם מתחילים עם רעיון בראש, עיצוב על מחשב ואז בדיקה של ההתכנות באמצעות תוכנת ניתוח כלשהי שבוחנת כיצד המוצר הסופי יעבוד. המעצב מתחיל עם ׳שיתוף׳ המשימה שלו עם המחשב, כשלא אומרים לו מה אתם רוצים לעשות, אלא ובעיקר מה אתם מנסים להשיג. מתארים למחשב את הבעיה ואז בשיטות Generative Design המחשב יוצר לבד וללא הכוונה סט נרחב של פתרונות פוטנציאליים, ומבצע – אוטומטית – מגוון עיבודים וחיבורים של גרסאות אפקטיביות, תוך שימוש במחשוב ענן. נקודה למחשבה: בזמן שהיה לוקח לכם לגמור עיצוב אחד, המערכת יכולה לבצע אלפים כאלה. ההצעות העיצוביות מועברות למתכנן שיכול בשלב הזה לבחור משלל האופציות. התהליך מאפשר לבחור בדיוק את החלקים היותר מעניינים ומסייע למתכנן להתגבר על בעיות ולבחור את התכנון המנצח.
בדוגמה של העיצוב לגגון של מכונית הפורמולה, המחשב הוריד את התוכנית העיצובית של דגם המכונית מגוגל ובחן את המפרטים השונים, תוך שהוא עושה שימוש בהליך של עיבוד שפה טבעית. השלב הבא הוא פירוק התוכנית לגורמיה והתחלה של עיבוד ראשוני ותחילת ביצוע עצובי הגגון המבוקש. בנקודה זו המעצב יכול לבחון את ההצעות אחת לאחת שמגיש המחשב ולנסות להבין את נושא תמחור החלקים והעיצובים השונים והיתרונות והחסרונות של כל אחד ואחד – כולל שינוי החומרים בהם ישתמשו בהליך הייצור הסופי בהדפסת תלת מימד.
״התחזיות בהחלט מעודדות״, אומר צרפתי. ״הדפסות התלת מימד משתרשות לכל אורך התעשיות. נכון שיש את המאמצים המוקדמים, אלה שרואים את הנולד וקופצים קדימה כדי להוביל אחר כך את כולם, אבל, כיום די ברור שהמהפיכה כבר החלה ומי שלא יעלה על הגל הזה בזמן, סביר שלא ישרוד. וכן, זהו מהלך שישנה את פני הייצור כפי שאנו מכירים אותו כיום״.