כיצד עובדת מדפסת הדפסה תלת-ממדית?
מהי הדפסה תלת-ממדית?
הדפסה תלת-ממדית משתמשת בציוד מיוחד ליצירת עצמים תלת-ממדיים מוצקים מקובץ דיגיטלי. הנוהג קיים מאז שנות ה-80, כאשר צ'ארלס וו. הול המציא את התהליך ויצר את החלק הראשון שהודפס בתלת-ממד. מאז, תחום ההדפסה התלת-ממדית צמח באופן אקספוננציאלי ומכיל אינספור אפשרויות.
סקירה כללית של הדפסה תלת-ממדית
הדפסה תלת-ממדית היא תהליך המשתמש בתכנון בעזרת מחשב, או CAD, כדי ליצור אובייקטים שכבה אחר שכבה. הדפסה תלת-ממדית נפוצה בתעשיות הייצור והרכב, שם מיוצרים כלים וחלקים באמצעות מדפסות תלת-ממד.
ככל שיכולות ההדפסה התלת-ממדית ממשיכות לגדול, כך גם ערכה: עד שנת 2029, תעשיית הדפסת התלת-ממד תגיע לשווי של 84 מיליארד דולר. צמיחה זו משמעותה שנצטרך לקיים אינטראקציה עם מוצרים - ואפילו בתים ומבנים - המיוצרים באמצעות הדפסה תלת-ממדית.
הדפסה תלת-ממדית גם היא מטלטלת את תעשיית הבריאות. בשנת 2020, מגפת הקורונה הכריעה בתי חולים והגדילה את הצורך בציוד מגן אישי. מוסדות בריאות רבים פנו להדפסה תלת-ממדית כדי לספק לצוות שלהם ציוד מגן נחוץ, כמו גם את החלקים לתיקון מכונות ההנשמה שלהם. תאגידים גדולים, סטארט-אפים ואפילו תלמידי תיכון עם מדפסות תלת-ממדיות ניגשו למשימה ונענו לקריאה. הדפסה תלת-ממדית לא רק תשנה את האופן שבו אנו מייצרים ציוד מגן אישי וציוד רפואי, אלא גם תייעל את התותבות והשתלים.
למרות שהדפסה תלת-ממדית אינה בהכרח חדשה, ישנם כאלה שעדיין תוהים מהי הדפסה תלת-ממדית וכיצד היא פועלת. הנה מדריך להבנת הדפסה תלת-ממדית.
מהן מדפסות תלת מימד?
בקצרה, מדפסות תלת-ממד משתמשות ב-CAD כדי ליצור אובייקטים תלת-ממדיים ממגוון חומרים, כמו פלסטיק מותך או אבקות. מדפסות תלת-ממד יכולות להגיע במגוון צורות וגדלים, החל מציוד שניתן להניח על שולחן ועד לדגמי בנייה גדולים המשמשים לייצור בתים מודפסים בתלת-ממד. ישנם שלושה סוגים עיקריים של מדפסות תלת-ממד וכל אחת מהן משתמשת בשיטה מעט שונה.
סוגי מדפסות תלת מימד
מדפסות סטריאוליוגרפיות, או הסכם רמת שירות, מצוידות בלייזר היוצר שרף נוזלי לפלסטיק.
סינטור לייזר סלקטיבי, או מדפסות SLS, כוללות לייזר שסונטר חלקיקי אבקת פולימר למבנה מוצק כבר.
מדפסות FDM, או מְסוּגסָג תַצהִיר דוּגמָנוּת, הן הנפוצות ביותר. מדפסות אלו משחררות סיבים תרמופלסטיים אשר מותכים דרך זרבובית חמה ליצירת אובייקט שכבה אחר שכבה.
מדפסות תלת-ממד אינן כמו קופסאות קסומות בסדרות מדע בדיוני. במקום זאת, המדפסות - שפועלות באופן דומה במידה מסוימת למדפסות הזרקת דיו דו-ממדיות מסורתיות - משתמשות בשיטת שכבות כדי ליצור את האובייקט הרצוי. הן עובדות מהיסוד ומוסיפות שכבה אחר שכבה עד שהאובייקט נראה בדיוק כפי שדמיינו אותו.
מדוע מדפסות תלת-ממד חשובות לעתיד?
הגמישות, הדיוק והמהירות של מדפסות תלת-ממד הופכות אותן לכלי מבטיח לעתיד הייצור. כיום, מדפסות תלת-ממד רבות משמשות למה שמכונה ייצור אב-טיפוס מהיר.
חברות בכל רחבי העולם משתמשות כיום במדפסות תלת-ממד כדי ליצור את אבות הטיפוס שלהן תוך שעות ספורות, במקום לבזבז חודשים של זמן ופוטנציאלית מיליוני דולרים במחקר ופיתוח. למעשה, עסקים מסוימים טוענים שמדפסות תלת-ממד הופכות את תהליך ייצור האבות-טיפוס למהיר פי 10 וזול פי חמישה מתהליכי מחקר ופיתוח רגילים.
מדפסות תלת-ממד יכולות למלא תפקיד כמעט בכל תעשייה. הן לא משמשות רק לאב טיפוס. מדפסות תלת-ממד רבות משמשות להדפסת מוצרים מוגמרים. תעשיית הבנייה משתמשת למעשה בשיטת הדפסה עתידנית זו כדי להדפיס בתים שלמים. בתי ספר בכל רחבי העולם משתמשים במדפסות תלת-ממד כדי להביא למידה מעשית לכיתה על ידי הדפסת עצמות דינוזאורים תלת-ממדיות וחלקי רובוטיקה. הגמישות והסתגלות של טכנולוגיית ההדפסה התלת-ממדית הופכות אותה למשנה משחק עבור כל תעשייה.
מה אפשר להדפיס בתלת מימד?
למדפסות תלת-ממד יש גמישות קיצונית במה שניתן להדפיס איתן. לדוגמה, הן יכולות להשתמש בפלסטיק כדי להדפיס חומרים קשיחים, כמו משקפי שמש. הן יכולות גם ליצור חפצים גמישים, כולל כיסויים לטלפונים או ידיות לאופניים, באמצעות אבקה היברידית של גומי ופלסטיק. לחלק מהמדפסות התלת-ממד יש אפילו את היכולת להדפיס עם סיבי פחמן ואבקות מתכתיות עבור מוצרים תעשייתיים חזקים במיוחד. הנה כמה מהיישומים הנפוצים שלשמם משתמשים בהדפסה תלת-ממדית.
אב טיפוס מהיר וייצור מהיר
הדפסה תלת-ממדית מספקת לחברות שיטה נמוכה, זולה ומהירה לייצור אבות טיפוס, המאפשרת להן לבחון את יעילות המוצר החדש ולהאיץ את הפיתוח ללא צורך במודלים יקרים או בכלים קנייניים. צעד נוסף קדימה, חברות בתעשיות רבות משתמשות בהדפסה תלת-ממדית לייצור מהיר, מה שמאפשר להן לחסוך בעלויות בעת ייצור מנות קטנות או לקצר את זמן ההדפסה.
חלקים פונקציונליים
הדפסה תלת-ממדית הפכה פונקציונלית ומדויקת יותר עם הזמן, מה שמאפשר ליצור ולרכוש חלקים קנייניים או חלקים בלתי נגישים, כך שניתן לייצר מוצר בזמן. בנוסף, מכונות ומכשירים נשחקים עם הזמן וייתכן שיידרשו תיקון מהיר, והדפסה תלת-ממדית מספקת פתרון יעיל לכך.
כְּלֵי עֲבוֹדָה
כמו חלקים פונקציונליים, גם כלים נשחקים עם הזמן ועשויים להפוך לבלתי נגישים, מיושנים או יקרים להחלפה. הדפסה תלת-ממדית מאפשרת לייצר ולהחליף כלים בקלות עבור יישומים מרובים עם עמידות גבוהה ויכולת שימוש חוזר.
מודלים
בעוד שהדפסה תלת-ממדית אולי לא תוכל להחליף את כל צורות הייצור, היא מציעה פתרון זול לייצור מודלים להמחשה של קונספטים בתלת-ממד. החל מהמחשות של מוצרי צריכה ועד מודלים אדריכליים, מודלים רפואיים וכלים חינוכיים. ככל שעלויות ההדפסה התלת-ממדית יורדות וממשיכות להיות נגישות יותר, הדפסה תלת-ממדית פותחת דלתות חדשות ליישומי מידול.
