פתרונות וחידושים בתלת מימד והשפעתם על התעשיות השונות

בעולם הטכנולוגיה המתפתח במהירות ,צמד המילים 3D Printing התבררו כאבן פינה של חדשנות, המציעים גמישות ויעילות בתהליך הייצור. טכנולוגיית הדפסת התלת מימד, ממשיכה להרחיב את היקף פעולתה, בכל שנה צצות טכנולוגיות חדשניות ושיפורים לטכנולוגיות הקיימות, ואחד הדגשים העיקריים של השנים האחרונות הינו פיתוח מערך רחב של חומרי הדפסה תלת-ממדיים ליישומים תעשייתיים וחלקים סופיים אשר ניתן להשתמש בהם. חומרים אלו כוללים פולימרים ופלסטיקים שונים, מתכות וחומרים קרמיים, שעוות נעלמות ליציקה, חומרים ביולוגיים, גבס, חומרים מרוכבים ועוד.

כמעט בכל תחום כיום משולבת מדפסת תלת מימד, בין אם בשוק הייצור והפיתוח, חברות העוסקות בתחום רפואי ודנטלי, תכשיטים, אקדמיה, תכשיטנות ועוד.

מגוון החומרים על קצה המזל:

פולימרים ופלסטיק

החומרים הנפוצים ביותר בהדפסה תלת מימדית הינם פולימרים ופלסטיקים שונים. חלקם תרמופלסטיים וחלקם טרמוסטיים, הכל תלוי בסוג הטכנולוגיה וכיצד החומר מתקשה ומתפלמר. חומרים נפוצים במדפסות FDM המגיעים בתצורת סליל אשר עובר התכה כוללים מגוון חומרים מוכרים מהתעשייה כגון ABS, POLYCARBONATE, NYLON, CARBON FIBER אולם קיימים חומרים נוספים אשר הפכו לפופולריים הודות להדפסה כגון PLA,ASA,PETG.

קיימים חומרים נוספים המגיעים בתצורת נוזל על בסיס (RESIN) ומתאימים להדפסות מדויקות, ואשר גם חומרים אלו מקבילים לחומרים מהתעשייה כגון פוליפרופילן ואחרים. תצורה נוספת של חומר יכולה להגיע בתור אבקת ניילון 12, ניילון 6, או אבקת ניילון מחוזקת עם קרבון פייבר. החומר עובר סנטור (בד"כ באמצעות לייזר), וחומרים אלו מתאימים ליישומים סופיים בתנאי סביבה קשים.

מתכות Metals

הדפסת מתכת הומצאה לפני כמעט שלושה עשורים, ובתחילה היתה טכנולוגיה אחת - לייזר אשר מקשיח ומסנטר  או מתיך אבקת מתכת. כיום יש טכנולוגיות נוספות בין היתר הדפסה באמצעות ראשי הזרקה וביינדרים (DESKTOP METAL), או הדפסה של מוטות מתכת. מגוון החומרים הינו גדול וכולל בתוכו חומרים כמו טיטניום ואלומיניום, אך גם חומרי נוספים כגון נירוסטה, פלדות כלים, טונגסטן וחומרים רבים נוספים. הדפסת מתכת נפוצה בשווקים ביטחוניים אשר מצריכים ייצור של מבנים מורכבים וקלי משקל שלא ניתן לייצר בשיטות ייצור מסורתיות.

קרמיקה CERAMICS

חומרי קרמיקה זכו לפופולריות בהדפסה התלת- ממדית בשל נקודות ההיתוך הגבוהות שלהם, התנגדות לחלודה ותכונות הבידוד שלהם. מאפיינים אלו הופכים את הקרמיקה לאידיאלית ליישומים באלקטרוניקה, אווירונאוטיקה ושתלים רפואיים.

חומרים מרוכבים

חומרי מרוכבים משלבים את היתרונות של שני חומרים או יותר, מציעים תכונות מכניות משופרות כמו חוזק מוגבר, עמידות וגמישות. כיום החומרים הנפוצים ביותר הינם ניילון מחוזק בקרבון פייבר (CARBON FIBER), PEEK, ULTEM וכו. היתרון הוא חוזק גבוה המתאים לתנאי סביבה קשוחים וקיצוניים, ומשקל נמוך יחסית. הטכנולוגיות הנפוצות המדפיסות בתלת מימד חומרים אלו הינם SLS  וכן FDM.

שעווה נעלמת

רוב התכשיטים המיוצרים כיום בעולם התחילו את דרכם במדפסת תלת מימד. בתי יציקה, צורפים ותכשיטנים משתמשים במדפסות אשר מייצרות מודלים תלת מימדיים מחומר שעווה אשר ניתן להמיסו ולייצר תבניות על מנת להזריק זהב, כסף, פלטינה ועוד. הדיוק הינו גבוה מאוד ויכול להגיע ל8-  מיקרון שכבה, דבר שמאפשר הדפסה ברזולוציה גבוהה מאוד, עם פני שטח חלקים ויפים המתאימים ליציקה. גם בתי יציקה משתמשים במדפסות שעווה על מנת להדפיס חלקים למטוסים, לרכבים ולכל צורך המצריך מתכות שונות.

חומרים ביולוגיים

תחום אשר מתפתח בשנים האחרונות, הינו הדפסה בחומרים ביולוגיים (BIO-INK). קיימות מדפסות אשר מאפשרות הדפסה של חומרים אורגניים, רקמות ועוד, דבר המשמש למחקר ופיתוחים שונים בעולם הרפואה. בעתיד הרחוק, סביר יהיה שיוכלו להדפיס איברים ומבנים אנטומיים מורכבים, אך כיום המחקר רק בתחילת דרכו.

יישומים בתחומים שונים:

בריאות Healthcare

בתחום הבריאות, ההדפסה התלת-ממדית עשתה צעדים גדולים, במיוחד עם הופעת חומרים ביו-תואמים. פרוטזות מותאמות אישית ושתלי שיניים הפכו נגישים יותר, משפרים את תוצאות הטיפול למטופל. בנוסף, הפוטנציאל להדפסת רקמות ואיברים אנושיים עשוי להוביל למהפכה ברפואת השתלות.

אווירונאוטיקה Aerospace

התעשייה האווירונאוטית נהנית מההדפסה התלת-ממדית דרך יצירת חלקים קלי משקל ומורכבים, התורמים לחסכון בדלק ולשיפור הביצועים. מתכות ופולימרים ביצועים גבוהים משמשים בעיקר לייצור חלקים המסוגלים לעמוד בתנאים קיצוניים.

רכב Automotive

התעשייה הרכב משתמשת בהדפסה התלת-ממדית לצורך פרוטוטיפינג וייצור. היכולת לייצר חלקים קלי משקל תורמת ליעילות דלק והפחתת פליטות. כמו כן, יצרנים יכולים ליצור חלקים מותאמים אישית לרכבים ביצועים בצורה יותר כלכלית.

מוצרי צריכה Consumer Goods

בתחום מוצרי הצריכה, ההדפסה התלת-ממדית הפכה את תהליך הייצור לדמוקרטי יותר, מאפשרת התאמה אישית של מוצרים מתכשיטים ובגדים ועד רהיטים וצעצועים. השימוש בחומרים שונים מאפשר למעצבים לנסות במרקמים, חוזק ואסתטיקה, כדי לענות על דרישות הצרכנים למוצרים מותאמים אישית.

מה צופן לנו העתיד ?
העתיד של חומרי ההדפסה התלת-ממדית נראה מבטיח, עם מחקרים מתמשכים המכוונים לפיתוח חומרים חדשים המציעים תכונות טובות יותר ובר-קיימא. חדשנויות כמו חומרים עצמי-ריפוי, דיו מוליכים לחשמל לאלקטרוניקה וביו-דיו ליישומים רפואיים נמצאים באופק. התקדמויות אלו צפויות להרחיב את היקף השימוש בהדפסה התלת-ממדית, הופכות אותה לחלק בלתי נפרד מתהליך הייצור בכל התחומים.

לסיכום
התפתחות חומרי ההדפסה התלת-ממדית הרחיבה משמעותית את יישומי הטכנולוגיה בתחומים שונים. עם המשך התפתחות החומרים, כך גם יתרחבו האפשרויות לחדשנות, התאמה אישית ויעילות בתהליך הייצור. השפעת ההדפסה התלת-ממדית מוגדרת לגדול, מבטיחה יכולות שלא היו מבחינת מהירות ועמידות.

היכנסו למידע נוסף אודות מדפסות תלת מימד באתר קליבר הנדסה ומחשבים. ולקטלוג המדפסות >>