מדפסות תלת-ממד עשו דרך ארוכה במהלך השנים, אבל האם אנחנו יכולים לצפות לראות אותן על רצפת המפעל עובדות בצמוד וכהשלמה למכונות העיבוד השבבי ולמכונות ההזרקה? אילו יתרונות ואתגרים מציעה הטכנולוגיה החדשה ואיך נכנסת לתמונה המדפסת החדשה של Stratasys, שלוקחת אותנו עוד צעד משמעותי קדימה?
לקוראים מקרב תעשיית הייצור התוספי (Additive Manufacturing) בישראל ובעולם יכולה בהחלט להיות קצת נחת עם קריאת ״דוח הייצור התוספי לשנת 2024״, שהוציאה באחרונה חברת האנליסטים והמחקר StartUs Insights. המחקר המעמיק מספק תמונת מצב של מגזר שעובר תהליך מהיר של צמיחה וחדשנות ומפגין עלייה מרשימה של 9.34% בצמיחה בשנה האחרונה ומחקר שוק שערכה חברת AMPOWER מעריך כי שוק ה-AM יעבור עד שנת 2028 את רף ה-21 מיליארד דולר.
״יש כאן חדשנות המעצבת מחדש את הייצור ברחבי העולם״, אומרים האנליסטים. עוד מספרים מעודדים? בבקשה: התעשייה העולמית הוסיפה יותר מ-59,000 משרות חדשות בתחום, מה שמצביע על ביקוש הולך וגובר למומחיות בהדפסת תלת-ממד ותורם לכוח העבודה העולמי הנוכחי של 936,000 עובדות ועובדים. זאת ועוד: הייצור התוספי הטביע חותם משמעותי השנה עם למעלה מ-15,000 פטנטים שנרשמו מחברות בטווח גלובלי המתפרס מניו יורק, ברלין, לונדון, שנזן, מלבורן וסן פרנסיסקו ועד רחובות שבישראל.
עם שווי השקעה ממוצע של 15 מיליון דולר שנרשמו השנה בתחום ומעל 6380 סבבי גיוס, הסקטור מתגאה בנוף השקעות דינמי ובאמון משקיעים חזק, ביניהם SoftBank Vision Fund, Summit Partners ו-New Enterprise Associates שהשקיעו למעלה מ-1.4 מיליארד דולר, נתון שמציג התמקדות אסטרטגית בפוטנציאל הטרנספורמטיבי של הייצור התוספי.
מה לומר? עתיד התעשייה, כך נראה, נצבע ורוד ועוד לא הזכרנו את אחת המהפכות הטריות טריות: כניסתה לתמונה של מדפסת אחת – ה-Origin Two photopolymer של Stratasys – שמסתמנת כגיימצ׳יינג׳ר אמיתי לכלל התעשייה.
שיניים, מטוסים וחלליות
״למעשה״, אומר ד״ר יואב זייף, מנכ״ל חברת Stratasys, ואחד הקולות הבולטים בהובלת המהפכה, ״בלא מעט תעשיות, ייצור תוספי, בשל יתרונותיו – התמודדות עם גיאומטריות מורכבות, הפחתה בעלויות הייצור, היכולת לעשות קסטומיזציה של מוצרים בייצור המוני, הגמישות והשמירה על הסביבה – כבר הפך לפתרון ההגיוני היחיד לייצור של שלל מוצרי קצה: משיניים חלופיות, דרך חלקי מכוניות, חלקי פנים של מטוסים וחלליות ועד יצירת אבות טיפוס למגוון מוצרים באינספור תעשיות. בגלל היתרונות של הטכנולוגיה – עבור מקרי השימוש הספציפיים הללו, ברור ש-AM מסמן בבירור שהמהפיכה בעיצומה״.
״כתעשייה, פיתחנו בשנים האחרונות מדפסות תלת-ממד גדולות יותר, מהירות יותר ומדויקות יותר שנתנו ללקוחות ה׳מאמצים המוקדמים׳ את האפשרות לחקור דרכים חדשות לשימוש בהן בתחומם… השלב הבא של התעשייה שלנו, כפי שאני רואה אותו, הוא להתחבר ליצרנים הגדולים באמת, למיינסטרים, לאלה שמחפשים את היתרון האסטרטגי הברור לפני שהם, מבחינתם, לוקחים סיכון עם טכנולוגיה חדשה יחסית. אנו בהחלט מוכנים כיום לענות על הצרכים שלהם״, אומר ד״ר זייף.
״ה-AM כיום כבר התמקם לצד תהליכי ייצור קונבנציונליים״, אומר זיו שדה, מנכ״ל חברת SU-PAD, מאושיות הענף בישראל ומי שהחברה שלו מייצגת בישראל את Stratasys. ״עסקים רבים בעולם ובישראל מגלים כי בנסיבות הנכונות, בעוד שמדפסת תלת-ממד תעשייתית היא השקעה משמעותית בכסף, מהצד השני של המשוואה מוותרים על העלות של יציקות, תבניות הזרקה וכלים וחומרים אחרים שהייצור הקונבנציונלי כרוך בו. התוצאה: עלויות ייצור נמוכות יותר שמתורגמות לעלויות נמוכות יותר לצרכן, מה שעשוי להועיל לנתח השוק של החברות המשתמשות בטכנולוגיה. אם המוצר ניתן להתאמה אישית, ניתן גם להתאים את השירות ללקוחות קיימים ולחקור הזדמנויות שוק חדשות״.
אחת השאלות עמן מתמודדים ד״ר זייף כמו גם שדה, ביום יום, כשהם מגיעים לשלב שכנוע הלקוח, הוא האם אכן מדובר כאן במהפכה בקווי הייצור. על פניו, אומר שדה, אכן נראה שלמעבר של הדפסת תלת-ממד מיצירת אב טיפוס לכלי ייצור מעשי יש פוטנציאל לחולל מהפכה במגזר היצרני. הטכנולוגיה מחלחלת בהדרגה לתהליך הייצור הרחב יותר כדי לספק מגוון של יתרונות יעילות ויעילות למפעלי ייצור בכל הגדלים.
וכאן מפנה שדה את האצבע לכיוון, שלהערכתו ולהערכת גורמים מובילים בתעשייה, הולך לשנות את התמונה.
תמונה :1 המדפסת מספקת תוצאות של מוצרי קצה שיצאו זה עתה ממכונות ההזרקה.
קרדיט: סטרטסיס
׳להכניס׳ את הייצור In House
אחד המוצרים היותר מדוברים כיום בתעשיית ה-AM הוא מדפסת ה-Origin Two התעשייתית של Stratasys שהושקה במקביל למערכת העיבוד המשלים שלה, ה-Origin Cure. מדובר במדפסת תלת-ממד DLP, שתואמת בתוצאותיה המדוייקות למוצרי קצה שיצאו זה עתה ממכונות ההזרקה. המדפסת נותנת מענה לצורך של הלקוחות בדייקנות, חזרתיות וגימור משטחים ללא תחרות לריצות קצרות – נתוני בסיס שלא ניתן היה להשיג בעבר עם ייצור תוספי. לדברי ריץ’ גאריטי, מנהל עסקים תעשייתי ראשי של Stratasys ״ליצרנים יש כעת אלטרנטיבה פורצת דרך לייצור בנפח גבוה שיכול לעמוד בדרישות המחמירות ביותר שלהם, מה שפשוט לא היה אפשרי בעבר. בת׳כלס, מדובר בפלטפורמה שמספרת פתרון מוכן לייצור״.
״הייצור המסורתי בנפח גבוה נמצא תחת לחץ בשל אינספור אתגרים, כגון שיבושים בשרשרת האספקה, מחסור בחומרים ושינוי העדפות הצרכנים״, אומר גאריטי. ״יש ביקוש הולך וגובר לייצור בריצות קצרות עם שלל חומרים ומוצרים מורכבים, כדי לקזז את עלויות הייצור ההמוני. ייצור תוספי עם ה-Origin Two החדש נועד למנוע את עלויות ההתקנה והכלים הגבוהות האופייניות לייצור בנפח נמוך עד בינוני, תוך עמידה בדרישות הדיוק המחמירות ביותר של הלקוחות. ה-Origin Two החדש, בשילוב Origin Cure, מאפשר ליצרנים לוודא שהחלקים המודפסים עומדים במאפיינים הנדרשים על ידי שמירה על בקרת איכות מחמירה. מעבר לכך, ניתן ׳להכניס׳ את הייצור In House, ובכך מצמצם את התלות בצדדים שלישיים, לשפר את ניהול המלאי והורדת עלויות האחסנה, כמו גם לבצע אספקה לפי דרישה של חלקי חילוף.
“ייצור תוספי גדל להיות מרכיב קריטי בייצור בכל קנה מידה על רצפת הייצור. ליצרנים הזקוקים לחלקים בנפח נמוך ודיוק גבוה יש כעת אלטרנטיבה לייצור המוני שיכול לעמוד בדרישות המחמירות ביותר שלהם, דבר שלא היה אפשרי לפני כן.”
תמונה :2 ״יצרנים יבינו שהם חייבים לשקול לאמץ את את
הטכנולוגיה המתפתחת הזו כדי להישאר תחרותיים״
דיוק גבוה יותר
הפתרון החדש נועד להשיג דיוק גבוה יותר בעקביות של +/- 50 מיקרומטר, נתון קריטי עבור תעשיות כמו מחברים, תעופה וחלל ומכוניות. לאישוש הדברים, מביא שדה את תוצאות מחקר חדש שבחן את יכולות הדיוק והחזרה של מדפסת ה-Origin Two כשבשורה התחתונה, המחקר מדגיש את היכולת של המדפסת לספק באופן עקבי חלקים מדויקים ואיכותיים, על פני מספר מכונות וסוגי הדפסות: הופקו 258 חלקים מודפסים, בוצעו 15,999 מדידות, על פני שלוש מדפסות, שישה ראשי מבנה, שני חומרים וגיאומטריות של שני חלקים.
התוצאות היו מרשימות לכל הדעות:
תהליך הדיוק של Origin Two ושל Origin Cure שנדגמו עמדו בקנה אחד עם תוצאות הזרקה סטנדרטית והתוצאות תאמו לתוצאות של ייצור תעשייתי של חלקי פולימר. הנתונים הוכיחו כי מדפסת Origin Two בשילוב עם ה-Origin Cure עונים על הדרישות של אלה המבקשים לייצר חלקי פולימר עקביים, פונקציונליים למגוון שימושי קצה.
״עם ההשקה של המכונה החדשה, הדפסת תלת-ממד הוכחה כמשנה משחק בתחום הייצור, במיוחד בכל הקשור לשיפור יעילות קו הייצור״ אומר שדה. ״על ידי התמודדות עם אתגרי קו הייצור הנפוצים, כמו כשלים ברכיבים ושיעורי רג׳קטים גבוהים, לבעיות כמו סיכוני בריאות ובטיחות וזמני מחזור ארוכים, הדפסת תלת-ממד מציעה מגוון פתרונות שיכולים לשפר משמעותית את תהליכי הייצור. ככל שאנו מתקדמים, אני בטוח שיצרנים יבינו שהם חייבים לשקול לאמץ את את הטכנולוגיה המתפתחת הזו כדי להישאר תחרותיים בשוק העולמי המשתנה ללא הרף״.
Origin Two פועלת ב-385 nm אורך גל המועדף על פני האלטרנטיבות שפועלות ב-405 nm. היא יכולה להדפיס פורטפוליו רחב ביותר של חומרים למגוון שימושי קצה, בין אם מדובר במוצרים שצריכים לעמוד בטמפרטורות גבוהות או בדרישות כיבוי עצמי, במוצרים שעומדים בתנאי לחות גבוהה ושנזקקים לעמידות בפני חומרים כימיים ועד מוצרים הדורשים עמידות גבוהה במיוחד במתחים שונים. בין התעשיות המיידיות שהולכות ליהנות מהפתרון, נמצאות כאלה שמחפשות איכות גימור שמקבילה למוצרי הזרקה, תעשיות שנדרשות לייצור במספרים לא גבוהים של מוצרי קצה – ובמחיר לא יקר ובוודאי ליצרנים שמחפשים תחליפים לייצור לא יקר של מגוון כלים לשימושי קצה.
אחד הלקוחות הראשונים שאימץ את הטכנולוגיה, חברת TE, מובילה עולמית בייצור של מחברים וחיישנים, שמייצרת כ-192 מיליארד חלקים מדי שנה עבור לקוחותיה ברחבי העולם, מתעשיות דוגמת תעופה וחלל ועד רכב. ״הלחץ לקצר זמני אספקה והורדת עלויות מגיע מכל הלקוחות שלנו, כך שאנו מחפשים תמיד את הדרכים הטובות ביותר לענות על צרכיהם״, אומר מארק סוואג׳, מנהל תחום ה-AM בחברה שגם ניהל את החיפוש אחר הפתרון הנכון, מדפסת תלת-ממד שתספק מחברים ושאר התקני קצה מדוייקים בקצב של מעל 10 מוצרים בשעה. ״עם הפתרון של Stratasys היינו מסוגלים להדפיס קו שלם של מוצרים שלא יכולנו לייצר קודם לכן, בגלל בעיות של רזוצוליה, דיוק והשימוש בחומרים חדשים. אנו מעריכים שכעת נוכל להעביר חלק מהייצור שלנו בעיקר בריצות הקצרות להדפסת תלת-ממד במקום למכונות ההזרקה״. לדבריו, הבחירה במדפסות ה-Origin נבעה מכך שהיא מאפשרת לחברה להשתמש מגוון חומרים עם רמות שור שונות ועמידות בתנאי הסביבה הנדרשים מחלקי קונקטורים ״לא היינו יכולים לעשות זאת עם פלטפורמות אחרות״, הוא אומר.
תמונה :3 ״עם ההשקה של המכונה החדשה, הדפסת תלת-
ממד הוכחה כמשנה משחק בתחום הייצור, במיוחד בכל הקשור
לשיפור יעילות קו הייצור״
תמונה :4 מדפסת ה-Two Origin
התעשייתית של Stratasys – מכניסים את
הייצור House In.
קרדיט: סטרטסיס
תמונה :5 חברת TE שמייצרת חלקים גם לתחום התעופה: ״אנו מחפשים תמיד את הדרכים
הטובות ביותר לענות על צרכי הלקוחות״
הפחתת זמני המחזור ושיפור היעילות
בכלכלה גלובלית תחרותית שבה הצרכנים דורשים סחורות בעלות נמוכה, באיכות גבוהה ולעיתים קרובות מובחנים מאוד, שיפור פיתוח המוצר ומחזורי הייצור כדי לצמצם את זמן היציאה לשוק הפך לשאיפה כמעט אוניברסלית אצל היצרנים. ״מיצוי יעילות קו הייצור חיונית לעסקים״, אומר שדה ומדגיש כי הנתון נכון גם ליצרנים שדורשים נפחים נמוכים של מוצרים וחלקי חילוף מודפסים בתלת-ממד, כשהם מפחיתים באופן דרמטי את זמן ההשבתה״.
מעבר לכך אומר שדה, הדפסת תלת-ממד מבטיחה ביותר מבחינת הפוטנציאל שלה לטפל ולשפר את הארגונומיה של רכיבים. ״לעובדה שניתן לדמיין מחדש ולפתח מחדש מהדקים, ג’יג’ים, תושבות, תפסנים ופיתוחים ממגוון רחב יותר של חומרים כדי שיהיו קלים יותר, קלים יותר לטיפול, עמידים יותר ובסופו של דבר מהירים יותר לפריסה, יש השלכות גדולות על השמירה של מחזורי ייצור ׳רזים׳ ויעילים״.
“ייצור תוספי הופך ליותר ויותר בעל ערך עבור נפחי ייצור נמוכים במגזר הייצור”, אומר ריאן מרטין, מנהל מחקר בכיר בחברת האנליסטים ABI Research . ״היצרנים משתמשים בהדפסת תלת-ממד עבור חלקים בנפח נמוך ומותאמים אישית, מה שעוזר להפחית זמני אספקה ובזבוז. זה מאפשר גמישות רבה יותר ויעילות, הן תמיכה ביצירת אבי טיפוס והן בייצור לפי דרישה. כתוצאה מכך, ייצור תוספי מוכיח את עצמו כפתרון מעשי עבור חברות המבקשות להסתגל במהירות לצרכי השוק ולהפחית את עלויות המלאי״.
זיו שדה מנכ״ל סו פד
קרדיט: דוניצה
ד״ר יואב זייף, מנכ״ל חברת Stratasys
קרדיט: סטרטסיס
תמונת שער: Two Origin – המהפיכה כבר כאן.
קרדיט: סטרטסיס
