סטיבן מא, גבר סיני ממושקף, מדבר בקצב של מאתיים מילים לדקה כשהוא מריץ את המצגת שלו – 561 שקפים ב־40 דקות של הרצאה. לארכיטקט בן ה־37 משנגחאי יש הרבה מה להציג: כיסאות בעלי קווים עגלגלים ותמיכות משורגות, לא טבעיות; מודל לתחנת רכבת בעלת גג העשוי מספגטי של צינורות מתפתלים; בית קפה שלם, מרוהט באופן מבריק וייחודי; תכשיטים בעלי מראה מוזר, עתידני; שמלת חתונה מפוארת עשויה חוטים זרחניים; כינור, סקייטבורד, גופי תאורה, עט נובע; ותצוגת אופנה שלמה של בגדים בעלי מראה פלסטיקי חונק. המשותף לכל אלה: הם הודפסו בתלת־ממד על ידי חברת העיצוב של מא, "אקסוברנס".
בשם המאוית באופן חתרני xuberance, אבל עם אותה משמעות – "שפע" – מאותת מא שהוא פונה למעמד הגבוה בסין. שוק הצריכה במדינת הענק האסייתית עומד להתפוצץ בשנים הקרובות: שכבת הגיל הגדולה ביותר שם, בני 25־29, מונה 124 מיליוני בני אדם, והם רק נכנסים לשנות שיא הצריכה שלהם, שיימשכו עד גיל 55. מתוכם ומתוך 400 מיליוני הסינים הצעירים מהם, כ־200 מיליון שייכים למה שמכונה בסין G2 או "דור 2" – מי שנולדו להורים שכבר נחלצו מהעוני ועברו בשלום למעמד הביניים. מתוך אלה, כמה עשרות מיליונים יהיו "העשירון העליון": אליהם ואל חבריהם בשאר העולם מכוונת אקסוברנס, שבהחלטה אסטרטגית מתמקדת בעיקר בתחום הקצה המתקדם של ההדפסה התלת־ממדית. "מאז 2014 ערכנו מחקר ארוך־טווח בתחום", אומר מא. "התחלנו עם הרבה עיסוק במודלים ובהדמיה, אבל עכשיו אנחנו מאוד מעוניינים בשוק הצרכני. בסין, זה השוק הגדול ביותר – לא הנדסת תעופה, לא השוק הרפואי".
השקפים של מא מרשימים, והקהל – עשרות מהנדסים, עיתונאים, מדענים ואנשי ניהול ושיווק, רבים מהם מתחום הנדסת התעופה או מהשוק הרפואי – מוחא כפיים להישגיו. זו הרצאה מרעננת ומעוררת השראה. לא קל לרומם את רוחם של הנוכחים באולם הכנסים המוארך – כעשר שורות כיסאות המסודרים לאורך כשלושים טורים, תחת מנורות פלואורסנט בוהקות – במלון מריוט קופלי פלייס בשכונת בק־ביי של בוסטון. למשל, לפני מא הרצה סיורד ואן־דר־וין, מומחה להנדסת חומרים מחברת איירבוס, שסיפר כמה מועילה ההדפסה התלת־ממדית לשיפור יעילות המשקל של רכיבים בפנים המטוס, וכיצד משתלבת הטכנולוגיה החדשה, המתעצבת עדיין, בתעשיית התעופה השמרנית. ההרצאה שלו הייתה פרטנית, טכנית, מסתייגת. "עשרות אלפי חלקים שהודפסו בתלת־ממד כבר עפים במטוסים שלנו", הוא אמר, "אבל אף אחד מהם לא קריטי מבחינת עייפות החומר". זאת אומרת, שום דבר שקריסה שלו עלולה להפיל מטוס מהשמיים. אחרי ההרצאה הזו, הצמודה לקרקע המציאות, נעים לעוף על כנפי הדמיון עם מא.
ובכל זאת, גם המעצב ההיפסטרי נאלץ להנמיך במהלך ההרצאה את רמת ההתלהבות. "השוק שלנו הוא בעיקר B2B", הוא אומר – ביזנס טו ביזנס, "מעסק לעסק", בניגוד לשוק B2C, "מעסק לצרכן". אקסוברנס אמנם מציגה מוצרים נאים ביותר, אבל מחיריהם גבוהים מדי אפילו בשביל המעמד הגבוה בסין. רהיטים מודפסים מתוצרתה תוכלו לראות אולי במסעדת יוקרה שתשקיע במיוחד בקונספט, אבל לא בסלון של איש עסקים מהונג־קונג.
מאז תחילת העשור אנחנו שומעים על הדפסת תלת־ממד בתור "הדבר הבא" בייצור, וכבר חולמים על מכשיר קטן, אולי בגודל מכונת קפה ביתית, שידפיס לנו בתוך דקות ספורות כל מה שנרצה – קובייה הונגרית, מזלג, מסגרת לתמונה, תקע חשמלי. לא נידרש ללכת למכולת, אפילו לא נצטרך להזמין את המוצר באינטרנט ולהמתין לשליח (או לרחפן) שיביא אותו אלינו. אבל העתיד הזה עוד רחוק, רחוק מדי.
חוקרי טכנולוגיה מתייחסים ל"עקומת ההייפ", גרף שמתאר את מחזור החיים של טכנולוגיות חדשות: החל בהיווצרותן, עבור בשיא של ציפיות מוגזמות, המשך דרך התפכחות, למידה ואימוץ איטי, וכלה ב"מישור הפרודוקטיביות". איפה נמצאת הדפסת התלת־ממד היום? אם תשאלו את השוק הצרכני, אנחנו עשויים להיות בעיצומה של הנפילה מצוק הציפיות אל תהום ההתפכחות. אבל אם תשאלו את מאות המשתתפים בוועידת "מדע בעידן ההתנסות" של חברת "דאסו סיסטמס", שאירחה את כותב שורות אלה בתחילת הקיץ בבוסטון, הסיפור מורכב הרבה יותר. אחדים מהם כבר עובדים בייצור רכיבים למוצרים שנשלחים ללקוחות. אחרים נאבקים עדיין בשאלות של הנדסה ומחיר, ובודקים כיצד ואם בכלל יכולה לסייע להם הדפסת תלת־ממד, ואיפה אפשר לנצל אותה לתועלתם. יש שעוקבים מהצד, מחכים להתקדמות, והטכנולוגיה לא בשלה עדיין מבחינתם. ויש שמשתמשים בהדפסת תלת־ממד למחקר מתקדם. עבורם ערכה של הטכנולוגיה הזו לא יסולא בפז.
ראו למשל את נרי אוקסמן, מדענית ישראלית־אמריקנית ילידת חיפה, שלמדה רפואה באוניברסיטה העברית וארכיטקטורה בטכניון, בלונדון ובבוסטון. לאחרונה התפרסמה אוקסמן כשהייתה לזמן מה חברתו של כוכב הקולנוע בראד פיט. בבוסטון היא לא התארחה, אבל דרק ליין, מנהל יחסי הציבור של דאסו בכנס, הזמין אותי ערב לפני פתיחת הוועידה לצפות בהרצאותיה ב־TED. "אנחנו חיים בתקופה מיוחדת מאוד בהיסטוריה, תקופה נדירה", אומרת אוקסמן בהרצאה "עיצוב בצומת של טכנולוגיה וביולוגיה". ארבעה תחומים, לדבריה, מתמזגים כיום ומאפשרים למדענים ולמהנדסים גישה לאופן יצירה חדש. עיצוב ממוחשב, הדפסת תלת־ממד, הנדסת חומרים וביולוגיה סינתטית – כל אלה יחד נותנים לנו את האפשרות להדפיס בכל הממדים: מזרוע מכנית שיכולה להדפיס בניינים שלמים, ועד הדפסת נאנו של ספר שלם על גבי גרגר חול.
במעבדה שלה היא מדפיסה בחומרים אקזוטיים וברזולוציות גבוהות – ב"ווקסלים", כפי שמכונה הפיקסל התלת־ממדי, דקים כשערה אנושית. היא דוחפת את הטכנולוגיה הזו עד הקצה. למשל, היא משתמשת בכיטין, פולימר טבעי, כדי ליצור חומרים בעלי מגוון תכונות – אטומים או שקופים, קלים או כבדים, גמישים או קשיחים – ולהדפיס בהם באופן מתמשך, כך שתכונות החומר משתנות בהדרגה ובאופן חלק לאורך המוצר הסופי. "אנחנו מסוגלים להפוך חומר שעשוי מקונכיית שרימפ למבנה שמתנהג כמו עץ", היא מדגימה בסרטון. עוד היא מראה הדפסת בגדים שמהונדסים כך שיכילו שתי בקטריות המקיימות יחד תהליכי פוטוסינתזה, ואחריה הדפסה של מבנה שלד כדורי, שתולעי משי שהונחו עליו משלימות לכדי כדור שלם ויפהפה, מורכב מחומר מלאכותי וטבעי כאחד. "החזית הבאה של העיצוב היא הפחת חיים במוצרים ובמבנים סביבנו", מעלה אוקסמן השערה. בהדפסת תלת־ממד כפי שהיא מציגה אותה, נדמה שהאפשרויות באמת בלתי מוגבלות.
דרך המשי
העיר בוסטון היא מרכז מדעי רב־עוצמה באמריקה. לא סתם בחרה בה דאסו כדי לקיים את ועידת המדע השנתית שלה: כחמישים אוניברסיטאות, קולג'ים ומוסדות מחקר שוכנים בעיר ובמרחב הסובב אותה, ומַפרים את חברות התעשייה והטכנולוגיה הגדולות באמריקה ובעולם בכלל. המוסדות האקדמיים המוכרים ביותר הם אוניברסיטת הרווארד, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, אוניברסיטאות נורת'איסטרן וסאפוק, וגם אוניברסיטת טאפטס, שבה פועלת "מעבדת קפלן" של פרופ' דיוויד קפלן. אחת מחברות המעבדה, ד"ר מריה רודריגז, חוקרת הדפסת תלת־ממד בחומרים ביולוגיים ובוחנת את הקשר בין החומר למבנה הפנימי שלו. איך משי נטווה ברשתות? מדוע קולגן מתארגן במבנה המורכב והמלא חללים של העצם? וכיצד צומח הצלולוז בעץ?
רודריגז מתעניינת במיוחד במשי, כי הוא קל לייצור יחסית לפולימרים ביולוגיים אחרים. מה אפשר לעשות במשי מודפס בתלת־ממד? הרבה מאוד: החל מדיו שמרפא את עצמו, דרך "פיגומים" להצמיח עליהם רקמה אנושית או שתלים ייעודיים המותאמים לגוף החולה, ועד מכשירים רפואיים. הטכנולוגיה הזו פותחת עולם שלם של אפשרויות, בין השאר בגלל מגוון החומרים והתכונות, אבל גם בגלל תהליך הייצור. זה היופי האמיתי, אומרת רודריגז מעל הבמה: "אנחנו שולטים בתהליך, ומעודדים את הצמיחה של החומר באמצעות תנאים כמו לחות, חומציות, מליחות, טמפרטורה ועוד". השקפים שהיא מציגה מראים את הדברים במציאות: חומרים שמתקפלים לצורה מתוכננת מראש לאחר שנחשפו למים, למשל. אבל כל זה עדיין קורה רק במעבדה. בטח בתחום הרפואה, שם רק תהליכים ספורים התלויים בהדפסת תלת־ממד החלו לעבור במסלול הפיקוח של מנהל המזון והתרופות הפדרלי (FDA).
רודריגז היא אחת ממדענים רבים שסובבים בכנס ומציגים את המחקרים שלהם, הקשורים לא רק להדפסת תלת־ממד אלא גם להדמיית תלת־ממד, כלי רב עוצמה במחקר של כל דבר כמעט – רפואה וביולוגיה, פיזיקה וכימיה, הנדסת תעופה והנדסת בניין. ליבת העיסוק של דאסו סיסטמס, המארחת, היא ההדמיה המתקדמת: התוכנות החזקות שפיתחה מאפשרות למדענים, למהנדסים ולמעצבים לחקור, לבחון ולהמציא כל מה שירצו במרחב הווירטואלי, לפני שהם ניגשים למדוד אותו במציאות עצמה. את תוצאות החישובים המורכבים מסוגלות התוכנות למסור בין השאר באמצעים ויזואליים. סטיב לוין, מנהל בכיר ביחידת הבריאות ומדעי החיים של דאסו, מראה כיצד מערכות ההדמיה מציגות מודל של הלב האנושי, הכולל את התגובות האלקטרו־כימיות של שרירי הלב לתרופות. "הרבה מהתרופות נפסלות כשמתגלה בפועל, בניסוי, שהן גורמות נזק אלקטרו־כימי כלשהו", הוא מסביר לי בתום אחד הדיונים. "לכן, כלכלית, מועיל מאוד להשתמש במודל".
לרבים מהמדענים לא יהיה אכפת אם המודלים יישארו בתחום הווירטואלי, אבל מהנדסים ומעצבים צריכים גם לייצר את מה ששורטט על מסך המחשב. ככל שתחום הדפסת התלת־ממד מתפתח, כלי התכנון והעיצוב של דאסו וחברות אחרות עושים מאמץ להתאים את עצמם למדפסות הרבות והמגוונות. זאת כדי לאפשר למעצב להדפיס דגם של המוצר שעיצב, או למהנדס לייצר, כמעט בלחיצת כפתור, את החלק שהוא רוצה להרכיב במוצר שלו. אבל כמו במעבר מהמחקר של מדענית המשי רודריגז אל הבירוקרטיה של ה־FDA, כך גם בהנדסה ובעיצוב, הדרך מהשרטוט אל המציאות לא ממש חלקה.
כיבוי שרפה בשמונה שבועות
הדפסת תלת־ממד, או כמו שמכנים אותה בכנס "ייצור תוספתי" (Additive Manufacturing), מאפשרת לייצר מוצרים מחומרים בעלי תכונות מתקדמות, בגיאומטריות שאינן אפשריות בתהליכי ייצור רגילים, וכך להקנות להם עמידות בלתי צפויה בלחצים. זאת מכיוון שהמדפסת מייצרת את הכלי באמצעות הנחת שכבות של חומר זו על גבי זו, כך שהמבנה הפנימי של החומר פתוח לגמרי לעיצוב. בייצור המבוסס על כרסום או חריטה, לעומת זאת, מסירים מהחומר עוד ועוד – בהכרח מבחוץ פנימה – עד שמגיעים לצורה הרצויה.
"בייצור תוספתי אנחנו יכולים לא לאלץ את המערכת בנושא הגיאומטרי, אלא לתת לה יד חופשית", מסביר אלי בויקיס, מנכ"ל הסניף הישראלי של דאסו סיסטמס. "יש עולם שלם של 'אופטימיזציה טופולוגית', מיטוב הצורה: אם יש רכיב שצריך לשרת בתוך מכלול של מכונה, אני אומר למחשב איפה החלק הזה מחובר למכלול, מה הכוחות שאמורים לפעול עליו, מה מגבלות העומסים שיכולים ללחוץ עליו, ומשם המתמטיקה משתלטת. המחשב מציע לייצר, למשל, חלקים עם גיאומטריה לא מאוד ישרה ועם מבנה פנימי חלול – כמו עצם אנושית שבנויה מהרבה מאוד 'קירות' דקים, מה שנותן לה חוזק אבל מאפשר לה להיות קלת משקל. רק מחשב, שעושה מיליוני מחזורי חישוב, יכול להגיע לצורות הביולוגיות האלה. אי אפשר להגיע אליהן בשיטות של התכנון הקלאסי".
בפתיחתו של דיון רב משתתפים על הדפסת תלת־ממד, סובהאם סט, מנהל מוצר ופיתוח שוק בדאסו, אומר בהתלהבות שהתעשייה ממציאה מחדש את "המוצר" כמושג. שרשרת הייצור תתערער ברגע שהצרכנים יעברו להדפיס את המוצרים שלהם בעצמם. המודלים העסקיים ישתנו. העתיד יהיה אחר ומבריק. כמה מחברי הפאנל מסכימים, אבל שון מקלסקי, מהנדס תעופה בוגר סטנפורד, ממליץ להנמיך את הציפיות. "הדפסת תלת־ממד נראית כמו טכנולוגיה של המאה ה־21, עד שהמוצר יוצא מהמכונה. ואז הוא נראה כמו מוצר מהמאה ה־19", אומר מקלסקי כשמגיע תורו לדבר. אאוץ'.
דווקא מקלסקי לא נראה כמו הבחור המבאס בחדר. שעה או שעתיים לפני כן הוא היה נלהב מאוד כשדיבר על החברה שהוא עובד בה, ג'ובי אוויאיישן. הצהרת המשימה של חברת התעופה הזו, שנוסדה ב־2009, היא לחסוך למיליארד אנשים שעה אחת בכל יום. איך הם רוצים לעשות את זה? באמצעות הקמת חברה של "מוניות אוויר", שעל אב־הטיפוס לכלי הרכב המעופף שלה הם עובדים במרץ כבר כמעט עשור. בסיס החברה נמצא בצד השני של אמריקה, בקליפורניה מוכת הפקקים, והשנה היא גייסה למעלה מ־100 מיליון דולר כדי להניע את הפרויקט לשלב הבא. איך אדם שעובד בחזית הבלתי אפשרי מביט בהדפסת תלת־ממד בסקפטיות כזאת?
"היקף הוא הבעיה", מגדיר מקלסקי את מה שמונע ממנו לשלב טכנולוגיה מהסוג הזה בתהליכי הפיתוח של ג'ובי. "אנחנו משלמים 71 סנט לפאונד של חומר בייצור רגיל, לעומת 71 דולר לפאונד בייצור בהדפסת תלת־ממד. פי מאה. כל סוגי החומר להדפסה נמצאים הרחק מאחור במובני מחיר ויכולת אספקה. כשהייתי צריך 200 ק"ג של חומר, גיליתי שאני יכול להזמין רק בשקיות קטנות של 700־800 גרם". מעבר לכך, הוא מוסיף, "יש בעולם 16 אלף סוגי פלסטיק שבעזרתם אפשר עקרונית להדפיס. אבל השאלה היא עד כמה אפשר לחקות תכונות של חומרים אחרים באמצעות הפלסטיקים האלה. הרבה מהדיון שלנו כאן צריך לעסוק בפיצוץ בועות".
לידו יושב אנדי קלמבי, הבעלים של חברת "רייז", שמוכרת, משכירה ומפעילה מדפסות תלת־ממד בתחום הפלסטיק. "זו כבר לא בועה, הדפסת תלת־ממד היא אמיתית", הוא מתנגד לדברי מקלסקי. המכונות שלו, טוען קלמבי, מובילות ל"דמוקרטיזציה של ייצור מורכב ומתקדם". המדפסות של רייז מוצגות בתערוכת השיווק שמחוץ לאולם הכנסים. הן כבדות וגדולות, ומדפיסות לאט, מאוד לאט, חלקי פלסטיק לבנים ובוהקים. אחת הדוגמאות שרייז מציגים היא מודל של עצם אנושית; אחרת היא דגם של חלק במכונה שנדרש לנוע הרבה ולעמוד בלחצים כבדים. התכנון המקדים של החלק הסיר ממנו פרטים לא חיוניים רבים, שבתהליכי ייצור רגיל לא היה ניתן להסיר אותם. כך נוצר רכיב קל וחסכוני, שחזק מספיק לעמוד בלחצים.
אבל המדפסת של רייז עולה כ־26 אלף דולר. יחד עם עלויות הפלסטיק – ה"דיו" של מדפסת התלת־ממד – היא ממש לא נגישה לשוק הפרטי. המחיר, האיטיות, המורכבות של המודלים המקדימים את תהליך ההדפסה – כל אלה הם מחסום רציני בפני דמוקרטיזציה של ממש. כמו אקסוברנס של סטיבן מא, גם רייז עובדת עם חברות אחרות, לא עם צרכנים. חברת "אזות", למשל, מסייעת ליצרנים לפתור בעיות שמתגלות על משטח העבודה, בעיקר באמצעות הבאת כלים שייתנו מענה לתקלות או יסייעו להאיץ את הייצור. "אנחנו נדרשים לכבות שרפות, למשל כשחסר פתאום חלק אחד קטן במכונה", סיפר סקוט בורק, נשיא שותף באזות, במסיבת עיתונאים במריוט. "בדרך כלל, זמן הפתרון שלנו לא קצר יותר משמונה שבועות, ולפעמים הוא ארוך יותר. כשאנחנו מזמינים מסין ייצור של חלק אחד בלבד שנשבר באיזו מכונה, אנחנו לא במקום גבוה בסדר העדיפויות שלהם. אבל יחד עם אנדי קלמבי והטכנולוגיה הזאת, אני יכול לשים מדפסת אצל חברת הכלים החקלאיים 'ג'ון דיר', ולפתור להם בעיות מיד".
"מיד" פירושו לפחות יום עבודה. המהנדסים של אזות צריכים להגיע למפעל של ג'ון דיר, להבין איזה כלי מעכב את פס הייצור, לתכנן את החלק החלופי במהירות ובהתאם לסוג המדפסת המוצבת במפעל, ולשלוח פקודת הדפסה. גם ההדפסה עצמה תימשך שעות. מבחינת היצרן זהו עדיין חיסכון עצום של זמן, אבל גם המומחיות הדרושה לביצוע התהליך היא עצומה, מה שמטיל בספק את הדיבורים על "דמוקרטיזציה של הייצור". "במקום שבו גדלתי, לכל אחד הייתה יכולה להיות מכונת כרסום", מקלסקי ממשיך לפקפק. "זה לא אומר שכולם הפכו למוכשרים בייצור מורכב ומתקדם. לא צריך לוותר על החלומות, אבל צריך להבין בדיוק איך להשיג אותם".
לקלמבי יש סיבות נוספות לחלום בגדול. "יש יותר מדי מורכבות ויותר מדי אנשים עם מסכות וכפפות", הוא מתאר בצער את המצב הנוכחי: החשיפה לחומרי הפלסטיק שלו במהלך ההדפסה מסוכנת לבריאות. "זה מגביל את הדמוקרטיזציה. אבל לדעתי ייצור תוספתי חייב להפוך לזמין ובטוח, וחייבות להיות יכולות ייצור ביתיות. הטכנולוגיה הזאת חייבת ללכת לשם".
להקל על הלוויין
ההדפסה בפלסטיק חודרת היטב לישראל בשנים האחרונות. "יש פה נציגויות לחברות הגדולות בעולם בתחום הזה", אומר בויקיס. "HP למשל נכנסה אליו חזק, בייצור של אבות טיפוס שאפשר לעשות עליהם בדיקות ראשוניות. לדעתי יש היום גם חלקי פלסטיק שמיוצרים ממש לשלב הסופי, ולא רק לבדיקות ואבות טיפוס. התחום הזה כבר פתוח".
אבל פלסטיק הוא משחק ילדים לעומת ההזדמנויות – והקשיים – שבהדפסת תלת־ממד במתכת. שם המערכות מורכבות בהרבה. חברת הטכנולוגיה התעשייתית "רנישאו" מבריטניה מציגה בכנס בבוסטון את המדפסת RenAM 500M, שנראית כמו ארון שחור גדול. "במדפסת יש שכבה של אבקת מתכת מיוחדת. לייזר שעובר מעליה מחמם אותה בנקודות מסוימות ויוצר היתוך של חלקיקי מתכת", מסביר רפאל הררה, נציג מכירות של רנישאו. "אחר כך המצע יורד למטה מעט, זרוע מכנית מפזרת עוד שכבה של אבקת מתכת, וגם היא מותכת בתורה במקומות שאנחנו צריכים להתיך". התהליך חוזר על עצמו כמה שצריך – תלוי בגובה של מה שאנחנו מדפיסים – והמוצר מוכן בתוך כמה שעות טובות. "זה למשל לקח 17 שעות", מציג לי הררה מעין חצי כדור שכולו סיכות.
אגב, במהלך הייצור מוחלפת כל האטמוספרה בתוך תא ההדפסה: במקום אוויר העשוי מחנקן וחמצן יש בתא בעיקר ארגון, גז אציל יציב. כך אבקת המתכת מגיבה רק לחום ולא לכימיקלים אחרים, ואיננה מתחמצנת ונשרפת. במהלך ההדפסה צריכה המדפסת לדאוג גם לתמיכות, משום שכל עוד המתכת לא התקררה לגמרי, צורתה עשויה להתעוות בהיעדר שכבה נוקשה יותר שתאחוז בה מלמטה. חלק חשוב בכל תהליך הדפסת תלת־ממד הוא פוסט־פרוססינג, עיבוד לאחר הייצור, שכולל הסרת התמיכות במגוון שיטות. למשל, את התוצרים של חלק ממדפסות הפלסטיק צריך להשרות בנוזל שממיס את התמיכות. אבל רנישאו ולמעשה גם רייז מדפיסות תמיכות ניתקות. כל מה שנדרש הוא להפעיל קצת לחץ – אצל רנישאו אולי קצת יותר מקצת – והתמיכה נשארת באצבעות היד האחת, בזמן שהיד האחרת אוחזת בחלק הסופי.
גם כאן, החיבור בין תוכנות ההדמיה והתכנון ובין המדפסת הוא חיוני, בעיקר בגלל המומחיות הנדרשת להדפסה. יש לבחור את המדפסת הנכונה ואת אבקת ההדפסה המתאימה, ולתכנן "מסלול הדפסה" – איפה תעבור זרוע הלייזר, מתי נוסיף שכבה, איפה נניח תמיכות, ומה יידרש לעיבוד בתום הייצור. כדי למטב את תהליך ההדפסה ולקצר אותו כמה שאפשר, המחשב נדרש לערוך אינספור חישובים ולהעלות מגוון תרחישים.
יש חשיבות רבה לניתוח המדוקדק של תהליך הייצור. "בעולם התלת־ממד, בעיקר במתכת, יש עדיין בעיות איכות", מסביר בויקיס. "כמה יצרנים בארץ מדפיסים בצורה מסחרית במתכת, ושיעור הכשלים והנפלים הוא גבוה, לפחות 25 אחוזים. לכן יצרני תלת־ממד במתכת מעבירים 100 אחוז של החלקים בבדיקות אל־הרס, בדיקות מגנטיות וצילומי רנטגן, כדי לחפש סדקים וכיסי אוויר. כשדברים כאלה מזוהים, החלקים נפסלים. לשם כך אנחנו משלבים את האנליזות שלנו: בעצם אנחנו עושים סימולציה של תהליך ההדפסה – בהינתן שזו המכונה וזה החומר וזה הקצב וזה המסלול וזה החום של הקרן האלקטרונית – ומנסים לאתר לחצים שנוצרים בזמן הייצור או בזמן ההתקררות, ועלולים להביא לנפלים".
איך עושים "ייצור המוני" במכונות איטיות כל כך?
"אנחנו מדברים על חלקים קטנים. לא נוח לי לתת שמות, אבל בוא ניקח חברה ביטחונית בישראל שמייצרת… מוצרים נפיצים, נקרא לזה ככה. בתוך אחד המוצרים האלה היה רכיב בעל תפקיד מסוים, שבעבר היו בו עשרים או שלושים חלקים נפרדים – טבעות שמתברגות ומבצעות אטימות, חלקים שמצטרפים לחלקים אחרים וכן הלאה. היום היצרן לוקח את הרכיב הזה ומדפיס אותו במכה אחת. את הבעיה של הנפלים הוא בעצם לוקח על עצמו, גם כי מעניינת אותו הטכנולוגיה ברמה האסטרטגית, ארוכת הטווח.
"הדפסה במתכת פגשתי בישראל לא רק בתעשייה הביטחונית. בתחום המדפסות הדיגיטליות הגדולות יש חלקים קטנים מורכבים, מכלולים נעים, הרבה קינמטיקה, גלגלי שיניים מורכבים. אם אתה מצליח בנקודות מסוימות לשלב כמה חלקים ולבנות אותם כחלק אחד, זה מעניין. תחום שלישי, למשל, הוא כל החלקים שצריכים לעלות לחלל. כשאתה מעלה לוויין, אתה משלם לפי משקל: לכל גרם יש עלות. ברגע שאתה מוריד עשרה אחוזים מהמשקל של חלקי לוויין מסוים, נניח, אתה יכול לחסוך הרבה כסף בשיגור".
מוח חדש מופלא
בחדר צדדי, לאחר הופעה מלאת אנרגיות וחיוכים באולם המליאה, יושב מנכ"ל דאסו סיסטמס וסגן יו"ר החברה ברנרד צ'רלס, עם חבורת עיתונאים וכמה מבכירי מנהליו. כמה שעות לפני כן, כשמאחוריו שני מסכי ענק המציגים אותו בווידאו, הוא דיבר על "איש הרנסנס", המהנדס־מדען־אמן שמסוגל ליצור בעזרת ההדמיות והמדפסות את כל מה שיעלה בדעתו. צ'רלס באמת מאמין שהתוכנות שלו מעניקות לאנשים מוח חדש, מורחב, בזכות הכלים שלא היו בידיהם. "מערכת קוגניטיבית שנותנת לאנשים לעשות דברים שלא עשו בעבר", הוא ממשיך את התמה בשיחה איתנו לאחר מכן.
לפי ברונו לטצ'וגה, סגן נשיא בכיר של דאסו בארה"ב, איש הרנסנס שצ'רלס מדבר עליו קיים במהנדסי הדור הצעיר. "הם מחפשים משהו חדש. הם אנשים שזזים, שחיים את המולטי־טסקינג. תוכנות ההדמיה שלנו יכולות לתת להם לא רק את הכלים, אלא גם את השמחה והקסם. איש הרנסנס יכול בעזרתנו להרגיש גאווה".
דאסו פונה לתחום התעשייה, ולכן ברור שב"איש הרנסנס" הם מכוונים למישהו שהוכשר לכך – מהנדסים בעיקר, בעלי הכשרה מדעית, מומחים בתחומם. ובכל זאת, יש להם גם שאיפה לדמוקרטיזציה אמיתית. "אנחנו רוצים להיות גוגל טרנסלייט של הדפסת התלת־ממד", אומר צ'רלס. השוק הווירטואלי שהוא מקדם, 3DEXPERIENCE, אמור להיות מעין "עלי באבא" של התכנון, ההדמיה וההדפסה בתלת־ממד. מי שזקוק למוצר מותאם אישית, יוכל להגדיר את הפרמטרים הדרושים לו, לחפש יצרן שיסכים להדפיס אותו, ולשלוח הזמנה; מהנדסים יוכלו להציע את שירותיהם ללקוחות המעוניינים בתכנון למוצר שלהם; מדפיסים יוכלו להתחרות על אספקת המוצר הסופי. האם זה יגיע אלינו הביתה? שוב, כמו כל דבר בתחום, לפריצות הדרך לוקח זמן רב לחלחל מהשוק התעשייתי לצרכן הקטן.
"גם השוק הווירטואלי שלנו לא היה אפשרי לפני חמש שנים", אומר צ'רלס במבטא צרפתי מובהק, ומתעקש שהעתיד הקרוב נוצץ יותר ממה שאנחנו מסוגלים להבין. "משהו קורה בתחום הייצור. אנחנו כבר לא רק עושים דיגיטציה, זו קטגוריה חדשה. אנשים מקבלים מידע שלא היה להם לפני כן. סטארט־אפים זזים מהר מאוד, למשל בתחום התחבורה, בקרקע ובאוויר. חברת המכוניות החשמליות טסלה שינתה את עולם התחבורה, גם אם לא הצליחה להגיע למקום הנכון בעקומת ההיצע. ג'ובי אוויאיישן כבר בהליכי רישוי. וזה קורה כי בזכות המחשב, טכנאי אחד יכול להצליח יותר ממדענים מומחים. מצד שני, חלק מהאתגר שלנו הוא לעזור לשחקנים הגדולים הקיימים לשרוד בעולם החדש והמהיר הזה".
בישראל, ספק אם השחקנים הגדולים מרגישים מאוימים על ידי חברות מקומיות קטנות – פשוט כי "הגדולים" אצלנו לא משחקים במגרש האזרחי. "היצרנים המובילים הם בתחום הביטחוני: התעשייה האווירית, אלביט ורפאל הן שלוש הגדולות", אומר בויקיס. "היצרן האזרחי הכי גדול הוא ישקר. מתחתיו יש מדרגה גבוהה, והיצרנים הבאים הרבה יותר קטנים". ובכל זאת, בתעשייה הישראלית יש מוקדי טכנולוגיה במגוון תחומים שעשויים ליהנות מיכולות ההדמיה והדפסת התלת־ממד לשם התקדמות טכנולוגית. "יש לנו ייצוג יפה בתעשייה של מדעי החיים ובמכשור הרפואי. יש בארץ יצרנים קטנים ובינוניים בתחום המים וטכנולוגיות ההתפלה. התפתחו כאן תחומי מומחיות כמו רובוטיקה – לרפואה, לקווי ייצור, לבריכות", מונה בויקיס.
מרוץ וירטואלי
בשולי הוועידה, במשך יומיים, התחרו ארבע קבוצות של סטודנטים וחוקרים צעירים ב"האקתון" שהציב משימה: לפתור אתגר הנדסי, עיצובי ומדעי בתחום התלת־ממד, באמצעות תוכנות ההדמיה של דאסו. מדפסת תלת־ממד לא הועמדה לרשותם: התרגיל כולו היה תיאורטי. 11 המשתתפים שהרכיבו את ארבע הקבוצות קיבלו אתגר, כיוון לפתרון אפשרי, ואימון של שעה וחצי בשימוש בתוכנות דאסו, שרובם לא פגשו כלל בעבר. אחרי ההדרכה ביקשו מהם לנסות למתוח את הגבולות, ושלחו אותם לדרכם.
חברי הקבוצה הראשונה, מאוניברסיטת מיאמי, קיבלו משימה מתחום הרפואה – לתכנן הדפסה של ברך מלאכותית. הם נדרשו לבחור שיטת ייצור, ולערוך ניתוח של תהליך ההדפסה תוך וידוא שההתאמה האישית של הברך לחולה המסוים שאמור לקבל אותה, שורדת את כל השלבים. אם אחת השכבות תתעוות או תתמוטט בגלל מחסור בתמיכה או בשל חום יתר – הזמן והחומרים ילכו לאיבוד. מסקנות הקבוצה בסופו של הניתוח המפורט כללו רשימה של תמיכות נדרשות, וקביעה שתהליך העיבוד לאחר ההדפסה יצטרך להיות זהיר עוד יותר מהייצור עצמו, כי כל פגיעה במוצר תהפוך אותו לבלתי שמיש.
קבוצה מאוניברסיטת דארטמות' – שלושה סטודנטים מהגרים מאסיה, כולל אחת מאיראן, ומהנדס העובד בחברה להכשרת מהנדסים בתחומי המדע – נשלחה לעסוק בתחום עיצובי יותר. ארבעת חבריה קיבלו תוכנית של כיסא מרהיב של חברת אקסוברנס, והתבקשו לשמור על רוח העיצוב אבל לתכנן גרסה קלה יותר, שתחסוך בחומרי ההדפסה ועם זאת תעמוד במגוון הלחצים שכיסא אמור לעמוד בהם – משקל האדם היושב בו, זווית הישיבה, לחצי ההישענות ועוד ועוד. את העיצוב הזורם של הכיסא הם אכן הצליחו לשמר, וגם הפחיתו מעט מהמשקל. ההצעה שלהם כללה הדפסה בחומר שתכונותיו משתנות ברציפות, כך שבמרכז הכיסא החומר יהיה רך יותר בעוד הבסיס ושולי המשענות יהיו קשיחים יותר. הקבוצה ביקשה מהתוכנה לבדוק כמה זמן תימשך הדפסת מודל מוקטן של הכיסא במדפסת רייז. התשובה שסיפקה המערכת: שבע שעות.
הקבוצה השלישית, שני סטודנטים צעירים במיוחד מאוניברסיטת מסצ'וסטס לוול, בדקו את כיוון ההדפסה האידיאלי של פיסת מתכת פשוטה. הם בחנו את העמידות והגמישות שלה בחומרים שונים, בהדפסה מאונכת ובהדפסה מאוזנת, את כמות החומר שתלך לאיבוד על תמיכות בהדפסה אלכסונית, ועוד ועוד. "בשלב הבא היינו רוצים לבחון את המסקנות שלנו על הדפסת מודל בפולימר פלסטיק", אמר ברט ודמן, אחד מהשניים, בסיום המצגת שלו. "נוכל להסיק מתוך כך מסקנות לגבי הדפסה עתידית של אותו דגם במתכת".
הקבוצה האחרונה, המבוגרת מכולן, כללה שני מהנדסים העובדים באוניברסיטת מנצ'סטר ובבית הספר למכרות של קולורדו. הם בחנו זיז המשמש להחזקת חלקי מטוס בתעשיית התעופה, ובדקו דרכים להמיר את ייצורו מחריטה מסורתית להדפסה בתלת־ממד. השניים לא הסתדרו היטב עם התוכנות, אבל ההתרשמות שלי הייתה שזה לאו דווקא בגלל גילם המבוגר, כמו בגלל הניסיון שרכשו: נראה שהם יודעים מה הם רוצים לקבל מהתוכנה, ומה היא לא נותנת להם, או לא מגישה להם כמו שצריך.
ההאקתון נמשך יומיים, וכלל שעות ארוכות של התדיינות בתוך הקבוצות עצמן או בין המשתתפים לחונכים ולשופטים. נחשפה בו המורכבות המלאה של ההדפסה בתלת־ממד: התחום דורש ידע מדעי מתקדם, יכולות עיצוב נרחבות, כישורי הנדסה ונכונות להשקיע זמן רב, וגם כסף רב, כדי להשיג את התוצאה – שלא תמיד תהיה מושלמת, ולעיתים תהיה כושלת עד כדי צורך להשליך אותה לפח ולהתחיל מחדש. אבל מאות האנשים שהשתתפו בדיונים בבוסטון על הייצור התוספתי, וההון הכספי והכישרון האנושי, הדמיון והיצירתיות, האמונה והחזון שמושלכים אל תוך התחום, כולל מצד חברות ענק כדאסו, כל אלה מראים שיש רצון עצום לפתח את הטכנולוגיה ולדחוף אותה הלאה – במעלה עקומת ההייפ, לעבר מישור הפרודוקטיביות המיוחל. עוד עשור או שניים של מאמצים כאלה, והדפסת התלת־ממד אצלנו בבית תהיה בלתי נמנעת. אבל בינתיים אנחנו נדרשים, מעל הכול, לסבלנות.
לתגובות: dyokan@makorrishon.co.il
