ברקים ופלסטיק על מגש אבקה

הדפסת תלת ממדית בעזרת אבקת פלסטיק קבלה חיזוק משמעותי לאחרונה עם ההצטרפות של HP למשחק. על הטכנולוגיה שמאפשרת הדפסה זו, בפוסט הבא

פטריות כמהין ,המזוהות עם המטבח הצרפתי נחשבות לאחד מהמאכלים היקרים שיש  ובאופן מפתיע, הן גדלות בר גם בנגב הישראלי, בצמוד לשורשי שיח שמשון. מעט יודעי דבר יודעים איך למצוא ולהוציא את הפטרייה הקטנה מהאדמה. הבדואים תושבי הדרום מאמינים שהן נוצרות מפגיעת ברקים באדמה ואחרי סערת ברקים יוצאים לחפש  את הפטריות.

היווצרות פטריות מאכל מברקים היא אולי בדיה עממית אבל, האנרגיה האדירה המועברת לחול אבקתי בעת פגיעת ברק כן יכולה להדפיס גופי זכוכית תלת ממדים, התופעה מוכרת בשם Fulgurites וגופי הזכוכית הנוצרים עמוק בחול מכונים זכוכית ברקים.

בדרך דומה, של אנרגיה מרוכזת על משטח אבקה, פועלות מדפסות התלת ממד ממשפחת ה SLS לפלסטיק וגם ה  SLM  למתכת השייכות שתיהן לקבוצה של מדפסות הפועלות בשיטה של ״מגש אבקה״  ( powder bed ).  ההדפסה באבקה היא כל כך מוצלחת ונפוצה שרוב החלקים המיוצרים היום בעולם בהדפסה תלת ממדית נוצרים בטכנולוגיה הנ״ל והיא גם הטכנולוגיה היחידה המאפשרת ייצור סדרתי בכמויות של מוצר סופי בהדפסה תלת ממדית.

 מגש אבקה והדפסת פלסטיק  

עד לאחרונה, הדפסת פלסטיק במגש אבקה בשיטת הסינטור סלקטיבי עם לייזר (SLS)  - הייתה הדרך המקובלת לייצור חלקי פלסטיק איכותיים בהדפסה תלת ממדית עם תכונות חומר טובות מחומר תרמופלסטי איכותי, בדרך כלל ניילון 12 או פוליאמיד.

בתמונה, ניתן לראות את האזורים בהם הלייזר הך א האבקה למוצק

מדפסת SLS מדפיסה בתא סגור ומבוקר טמפרטורה המחומם לאזור 170 מעלות צלזיוס. בתוך התא יש מגש הנע מטה על ציר אנכי (z). על המגש מפזרים ומהדקים אבקת פלסטיק בעזרת מגב (ריקוטר). בקצה העליון של התא ממוקם מכשיר השולח קרן לייזר שמנותבת בעזרת מראות ו"מציירת" על האבקה תמונה דו ממדית בצירים XY . הקרן מסנטרת את האבקה במקום שבה היא פוגעת כלומר, הופכת את החומר למוצק ע"י חימום נקודתי של גרגרי אבקת הפלסטיק. לאחר הסינטור המגש, שכעת מכיל אבקה ואזורים של חומר מוצק,  יורד בכ 100 מיקרון למטה על ציר z והמגב מפזר שכבה נוספת של אבקה על המגש. קרן הלייזר נכנסת שוב לפעולה והאנרגיה שמועברת לאבקה לייצור שכבה נוספת דואגת גם לחיבור השכבה החדשה לזו שהודפסה קודם.

בסיום ההדפסה מתקבל מיכל מלא אבקה שבתוכו מסתתרים החלקים המודפסים. לאחר תהליך קירור  להורדת טמפרטורת האבקה ל 60 מעלות,  מפרידים בין האבקה לחלקים  ואת רוב האבקה ה״מבושלת״ מחזירים לשימוש חוזר אחרי  ערבוב עם אבקה טרייה ביחס שנקבע ע״י היצרן ובהתאם לחומר הגלם.

הכנת הדפסה בתוכנת הענן של אסמבריקס

בהדפסת פלסטיק בשיטת ״מגש אבקה״ ניתן לערום חלקים ולנצל את כל גובה התא על מנת להדפיס חלקים אחד מעל השני. האבקה משמשת כתמיכה לחלקים המודפסים ומייתרת את הצורך בתכנון והדפסת תמיכות הנחוצות בשיטות הדפסה אחרות. לפני כל הדפסה, מפעיל המדפסת ינסה לנצל את חלל ההדפסה בצורה המיטבית ע"י מיקום חלקים במרחב וריטואלי כמו במשחק טטריס תלת ממדי. חברת Assembrix מתל אביב היא בין הבודדות המציעות כיום פתרון תוכנה לניצול אוטומטי הנפח במדפסת, תהליך שיכול לקחת מספר שעות בעבודה ידנית.

עד כאן זה אולי נשמע קל ופשוט אבל תהליך ה SLS הוא מורכב ורגיש. ישנם הרבה משתנים המשפיעים על ההדפסה וכל שינוי קטן יכול להרוס תהליך הדפסה שלם. המגב שמפזר אבקה ומיישר אותה על המגש חוזר על הפעולה הזו עשרות אלפי פעמים מצד לצד, שכבה כל 120 מיקרון. סידור שגוי של החלקים להדפסה עלול לגרום למגב למשוך ולהרים חלק מוצק מתוך המשטח שיגרום לתגובת שרשרת והרס ההדפסה. גרגרי אבקה או טביעת אצבע על חלון הלייזר דרכו עוברת הקרן יכולים לגרום לתוצאה דומה. גם המערכת המכנית של המדפסת המורכבת מבוכנות, מסועים וגלגלי שיניים העובדים תמיד בטמפרטורה גבוהה ובסביבה מאובקת, רגישה לתקלות ודורשת ניקוי ואחזקה נכונים. עם השנים, היצרנים  צברו ניסיון וידע ושיפרו מאוד את אמינות המדפסות וכיום, בשימוש נכון, כמות התקלות המשביתות היא קטנה.  

שחרור חלקים לאחר קרור האבקה

עד לתחילת שנת 2017, שוק מדפסות ה SLS המקצועיות התחלק בין שתי חברות: 3DSystems מארה"ב ו EOS מגרמניה. 3DSystems היא חברה ציבורית מוכרת המשווקת מדפסות תלת ממד משנת 1986(!) ומחזיקה במספר רב של טכנולוגיות להדפסת פלסטיק ומתכת. EOS היא חברה פרטית ועל אף היותה מובילה בתחומה, שמה מוכר פחות לציבור הרחב שלא מכיר את עולם תלת הממד. EOS התחילה דרכה בתחום כמשווקת חומר גלם תחליפי למדפסות ה SLA הראשונות של 3DSystems. החברות נאבקו קצת משפטית עד שהגיעו להסכם שהוציא את EOS משוק ה SLA והיא עברה להתמקד בפיתוח מדפסות מגש אבקה ולמובילה עולמית בתחום מדפסות הפלסטיק ומתכת. כיום שתי החברות מציעות שלוש דגמי מדפסות  בגדלים שונים. דגם הביניים הפופולרי של EOS הוא ה P396 ואילו הדגם המקביל  של 3DSystems הוא ה ProX500

ההבדל העיקרי בין שתי המדפסות הוא בשיטת פיזור האבקה. במדפסות מסדרת P של EOS האבקה מוזנת מלמעלה ומגב מתכת ומפזר ומשטח אותה על המגש. במדפסת של 3DSystems  האבקה מוזנת מלמטה ורולר הדומה למערוך, מהדק את האבקה על המגש.

HP Jet Fusion 3D

חברת HP היא מהמובילות בעולם בתחום המחשוב והדפוס הדו ממד, היא גם החברה הגלובלית הגדולה הראשונה שהכריזה על כניסתה לתחום ההדפסה התלת ממדית עם טכנולוגיה חדשה ומקורית שפותחה אצלה בבית. המדפסת החדשה ממרכז הפיתוח בברצלונה ששיווקה בארץ החל השנה מכוונת להתחרות ישירות בשתי מובילות השוק הוותיקות. מחברה כמו  HP, בעלת עבר עשיר של חדשנות, יש צפיות גבוהות  להביא טכנולוגיה חדשה  לשוק ואכן HP  פיתחו שיטת הדפסה חדשה על פלטפורמת מגש אבקה תוך ניצול הניסון העצום הקיים בחברה בעבודה ראשי הזרקת דיו בעולם הדו ממד.

כמו שראינו,  אלומת הלייזר משחקת תפקיד חשוב ועקרי בהדפסה בשיטת ה SLS. הלייזר הוא זה שמייצר את תוספת החום על משטח האבקה הגורמת לאזור המסומן באלומה להפוך מאבקה למוצק. לשימוש בלייזר יש מספר חסרונות.  במדפסות ה SLS של 3DSystems  ו EOS, יש ראש לייזר אחד קבוע המפיק אלומה שמנותבת ע״י מנגנון מראות. כשאלומת הלייזר פוגעת במשטח היא מייצרת מעגל בקוטר של כ 600 מקרון. פיזור הטמפרטורה על פני המעגל איננו שווה ומכיוון שהוא חם יותר במרכז נדרש מעבר נוסף של אלומת הלייזר על האזור המסונטר עם הזזה קטנה בכל מעבר בשביל ליצור חפיפה בין המעגלים. קרן לייזר מוסטת בצירים XY בעזרת מראה, כשמתרחקים ממרכז המגש, האלומה הופכת לאליפטית והדיוק נפגע. בנוסף, אלומת לייזר אחת צרה צריכה לסרוק את כל המשטח בכל שכבה, כמה שניות בכל פעם שמצטברות לזמן רב.

 HP -המדפסת ליד תחנת הפריקה והכנת החומר

HP זיהתה שהלייזר הוא מנקודות החולשה של שיטת ה SLS והחליטה לוותר עליו. בשביל לספק חום מרוכז לאזור מוגדר במדפסת ה Jet Fusion 3D  החברה הוסיפה למדפסת ראש הזרקת דיו שמשחרר בצורה מדויקת דיו מיוחד על משטח האבקה באזור אותו רוצים למצק,  הדיו הוא חומר מוליך חום המכונה  Agent. לאחר הדפסת ה Agent,  כל השכבה נחשפת לחימום אחיד. האזור הנגוע בדיו מוליך את החום ומשנה את מצב האבקה למוצק.  הדיו עצמו מתאדה בתהליך ולא משפיע על תכונות הפלסטיק. לטענת HP בשיטה זו מתאפשרת שליטה טובה יותר במיצוק החומר וניתן לקבל חלקים מדויקים יותר תוך שליטה מקומית על תכונות מכניות כגון גמישות וקשיחות. בנוסף, וויתור על הלייזר הסלקטיבי ומעבר להקרנת חום על כל המשטח בבת אחת מאיץ את תהליך ההדפסה פי כמה ומאפשר למחזר 90% מהאבקה הנותרת לאחר ההדפסה.  נכון להיום , התוצרת התלת ממדית  של מדפסת  HP דומה מאוד למתקבל במדפסות ה SLS מבחינת טיב פני שטח או שמירה על פרטים. בעוד שמדפסות ה SLS מייצרות חלקים בעיקר בגוון לבן, המדפסת של HP , באשמת ה agent, מסוגלת לייצר חלקים רק בגווני אפור. עבור יישומים שונים כגון מכשור אופטי זה מהווה יתרון אבל, את החלקים של HP לא ניתן לצבוע בשיטה הנפוצה והמהירה של טבילה בצבעי בד בהירים כגון RIT. לפי HP הם בפיתוח מתקדם להדפסת חלקים לבנים ולהוספה של ראש צבע שיאפשר הדפסת צבע לכל מודל ובהמשך אולי גם צבע מוליך להדפסת אזורים מוליכי חשמל במודל. שיטת ההדפסה של HP והעובדה שהחברה מפתיחה לשמור את הפלטפורמה פתוחה ליצרני חומרים, חומרה ותוכנה מבטיחה עתיד מעניין וחידושים נוספים.

אחת המשימות ש HP לקחו על עצמם היא גם לפשט את תפעול המכונה ולזרז את הסבבים בין הדפסות על מנת להקל על השימוש בטכנולוגיה לייצור סדרתי של חלקים ולהביא אותה לחלקים גדולים יותר של הציבור.    

תהליך ההדפסה במדפסת HP

האם HP תצליח לכבוש את השוק?

נכון להיום אין למדפסת של HP יתרון מנצח על פני מדפסות ה SLS. אומנם HP טוענת למחיר זול ומהירות הדפסה מסחררת אבל בחינה מקרוב של הנתונים מגלה שההבדלים אינם כאלה גדולים. המדפסת של HP עדין צריכה להוכיח את עצמה בדיוק בייצור חלקים גדולים וחלקים בעייתיים בעלי דופן דקה או חללים פנימיים, בעמידות החלקים ובאמינות המדפסת לאורך זמן.  היתרון הגדול של HP טמון בעיקר ברשת ההפצה והתמיכה שלה. HP נמצאים בכל מקום ויש להם כוח שיווקי עצום שמסוגל לפתוח להם שווקים ולקוחות שהיו סגורים בפני שתי היצרניות האחרות.  

הדפסה תלת ממדית היא טכנולוגית ייצור חדשה הדורשת התאמת התכנון לחוקי המדפסת. בטכנולוגית SLS כבר נצבר ניסיון רב העומד לרשות המתכננים כמו למשל המדריך למתכנן שחיבר החתום מטה.

על HP יהיה להתמקד בניצול מעמדה בשוק לגיוס לקוחות חדשים, למצוא יישומים המתאימים לשיטת ההדפסה ולחנך את השוק לעבור ייצור סדרתי תלת ממדי. 

בישראל מותקנות נכון להיום (ינואר 2018) כבר שתי מדפסות של HP. האחת בחברת ארן מחקר ופיתוח בקיסריה, בצמוד למדפסות של EOS והשניה במתחם WeWork ביפו בצמוד מדפסות של 3D Systems.

עתיד ה SLS 

EOS P500

עד לאחרונה תחום ההדפסה בשיטת SLS התקדם לאט.  החברות המובילות שחררו עדכונים ושיפורים במשורה, דגמים חדשים ומהפכניים לא נראו מזמן ולא מספיק הושקע בפיתוח של חומרי גלם חדשים. הכניסה של HP מזריקה פילפל לתחום ומשנה את חוקי המשחק. EOS כבר הגיבה השנה עם השקת מדפסת חדשה ומסקרנת שתגיע לשוק בקרוב. ה- P500 EOS תגדיל את טווח השימוש של טכנולוגית ה SLS ותאתגר מאוד את  HP על ידי שימוש בשני ראשי לייזר, שיפור מהירות ההדפסה  והדפסה בטמפרטורה גבוהה של חומרים הנדסיים  מתקדמים כגון PEEK  .  חברות נוספות כבר עובדות על הדפסה בטמפרטורות גבוהות שתאפשר שימוש בחומרי פלסטיק מתקדמים החשובים לתחום התעופה, הרכב והרפואי, לדוגמא,  Aerosint המפתחת מדפסת SLS לטמפרטורה גבוה המדפיסה שני חומרים בו זמנית !

הדפסה עם שני חומרי גלם- Aerosint 

המרוץ ל  מדפסת אבקה זולה עלה גם הוא שלב כעת ש formlabs, הראשונה שפתחה מדפסת SLA שולחנית זולה, עומדת לחזור על התרגיל עם ה Fuse1, מדפסת SLS ב 10,000$ שתתחרה ב Sharebot SnowWhite  מאיטליה וב Sinterit Lisa שעולה 5,000 ארו.

גל רז 

Gal Raz

על החברות המשפיעות ביותר בתחום ההדפסה בתלת ממד

על בנין ישן באזור התעשייה של רעננה מתנוסס עדין לוגו מהיפים שיש, סוס השחמט המפוקסל של קיוביטל. החברה, שהוקמה ב 1987 וחדלה להתקיים אחרי כ 10 שנות פעילות, היא אחת מעשרות החברות שניסו במהלך השנים לממש את הפוטנציאל של תחום ההדפסה התלת מימדית.  בחמש השנים האחרונות חווה התחום התעוררות מחודשת עם מיזוגים, רכישות וכניסה של שחקנים חדשים לתחום. ברשימה הבאה אסקור את החברות הפעילות המעניינות ביותר בתחום ההדפסה והייצור בתלת ממד.

3D Systems - החברה הוותיקה והמגוונת ביותר בתחום. ל 3D Systems פרוטופליו עשיר והיא היחידה שמייצרת היום מדפסות בכל טכנולוגית הדפסה קיימת (כמעט) לפלסטיק, מתכת, שעווה, גבס ואפילו סוכר. לחברה מנכ"ל ישראלי, אבי רכטנטל, ותחת הנהגתו היא רוכשת חברות חדשות בקצב מסחרר. בנוסף לייצור ושיווק מדפסות וחומרי גלם, 3D systems מעורבת בכל מה שרק נשמע קרוב לתחום ההדפסה והסריקה התלת ממדית. בבעלות 3D systems חברות לייצור בטכנולוגיות שונות, לשכות שרות להדפסה, אתרי אינטרנט למסחר בקבצי תלת ממד, סורקים תלת ממדים, תוכנות לתכנון, סריקה וייצור ב CNC ועוד. קשה מאוד לעקוב אחר כל החברות והטכנולוגיות השונות הקיימות תחת המעטפת של החברה. בשנה האחרונה היא רכשה שתי חברות ישראליות. תחילה את סמביוניקס, חברת תוכנה להדמייה רפואית ולאחר מכן את חברת התיב"ם הישראלית הותיקה - סימטרון.  סימטרון מצטרפת ל Geomagic ו Alibre שנרכשו ב 2011 ויחד נותנים ל 3DS את אחת מחטיבות התיב"ם החזקות בתעשייה.

לכל העושר הזה יש גם מחיר. מערך המכירות של החברה לא מפוקס והיא נחשבת לחברה שקשה לעשות איתה עסקים. הכנסות של 650$ מיליון דולר ב 2014 לא ממש הרשימו את המשקיעים ומשווי חברה של 10 מיליארד דולר בתחילת 2014 היא התרסקה לאזור ה 3 מיליארד דולר ב 2015.

Stratasys - עם הכנסות של 750 מיליון $ בשנה החולפת סטראטסיס היא היום החברה הציבורית הגדולה בתחום. סטראטסיס החדשה נוצרה ב 2012 ממיזוג של החברה האמריקאית הוותיקה עם אובג'ט הישראלית.    גם בראשה עומד מנכ"ל ישראלי  וחלק גדול ועיקרי מהפעילות שלה נעשה בארץ בפארק המדע רחובות ובמפעל החדש בקרית גת. כמו 3D systems גם לסטראטסיס פעילות מגוונת כתוצאה מרכישת חברות כמו Makerbot, אתר שיתוף הקבצים GrabCad ולשכות שרות גדולות.  MakerBot מהווה גורם משמעותי בשוק המדפסות הזולות בשיטת FDM/FFF וממשיכה לשמור על ערוץ שיווק עצמאי שאחראי לכך שהיא החברה המובילה במכירת מדפסות זולות.

סטראטסיס מייצרת בעיקר שני סוגי מכונות. מדפסות FDM העושות שימוש בחוט להדפסה ומדפסות multijet של אובג'ט המשמשות בעיקר למודלים. 

נכון להיום אין לסטרטאסיס מדפסות בטכולוגיות מסוג SLS ו SLM המאפשרות ייצור מוצרים הנדסיים סופיים או הדפסת מתכות בנוסף, החברה התעלמה לחלוטין מתחום התוכנה ולא פיתחה טכנולגיה או רכשה חברה בתחום המידול והסריקה בתלת ממד. ללא טכנולוגיות הדפסה נוספות קשה לראות אותה מתמודדת בהצלחה בשוק שעובר מייצור דגמים לייצור סטנדרטי בהדפסה תלת ממדית.

כמו 3D Systems גם המניה של סטראטסיס התרסקה תוך חצי שנה מ- 130  לכ 50 היום. 

Materialise - החברה הבלגית ייצרה עד היום רק דגם אחד של מדפסת אשר שש יחידות ממנו מופעלות בלעדית באתר החברה אבל, לא בזכות מדפסת ה"ממותה" היא נמצאת ברשימה זו. Materialise היא אחת מלשכות השרות הגדולות בעולם ויצרן התוכנה מספר אחד למדפסות מקצועיות. התוכנות של מטריאליס נמצאות אצל רוב לשכות השרות המספקות שרותי הדפסה ומסופקות מהיצרן עם חלק מהמדפסות.  למטריאליס פתרונות ממוקדים להרבה אספקטים של הדפסה מקצועית בפלסטיק, מתכת ועיבוד תמונה לתחום הרפואי. חלק מפתרונות הניהול וסידור החלקים במכונה הם בלעדיים וחסרי מתחרים. החברה מהווה מופת ללשכת שרות המשקיעה משאבים במיצוי כל האפשרויות הקיימות בטכנולוגית ההדפסה.

Autodesk - באחד מאזורי המסחר היקרים בישראל, ברחוב רוטשילד בתלת אביב, ממוקמת מעבדת התלת ממד של  יצרן התוכנה הוותיק  שהביא לעולם את תוכנת האוטוקאד הפופלארית. חברת אוטודסק משנה פוקוס בשנים האחרונות מחברת תוכנה למחשבי PC לחברה לפתרונות ענן עם דגש על תחומי סימולציה, סריקה, ייצור והדפסה בתלת ממד. השנה הוציאה החברה את ה Ember, מדפסת DLP תלת ממדית ראשונה מתוצרת עצמית. צעד מפתיעה לחברה שהתמקדה תמיד רק בפתרונות תוכנה. אוטודסק, המכוונת להיות החברה המובילה בעולם בכל מה שקשור לפתרונות תוכנה לתחום הייצור וההדפסה בתלת ממדית, אמצה את הגישה של גוגל עם אנדרואיד וטלפונים סלולרים הגורסת שפיתוח חומרה חיוני על מנת להיות דומיננטי ומשפיע בשוק. לאוטודסק שורה ארוכה של פרויקטים הנוגעים ברוב האספקטים של סריקה והדפסה תלת ממדית כאשר חלק עקרי מהתוכנות ניתן בחינם לכל אחד.

לאוטודסק יתרון ענק על פני כל חברה אחרת בתחום. היא מחזיקה ברשת ענקית של מפיצי משנה המפוזרים בכל העולם ומיומנים בתמיכה בלקוחות מכל תחומי ההנדסה והפיתוח. לשום חברה בעולם אין היום את היכולת של אוטודסק להגיע לכל מתכנן בתלת ממד, מהנדס מכני, אנימטור, אדריכל או מעצב בכל מקום על פני כדור הארץ. 

HP - הניסיון הקודם של חברת Hewlett-Packard להיכנס לתחום היה ב 2010 באמצעות מיתוג ושיווק מדפסת ה U-Print הכושלת של Stratasys תחת השם HP. הפעם HP מתכונים להיכנס לשוק עם כל הידע והטכנולוגיה שהם צברו במשך שנים כחברה מובילה בתחום ההדפסה הדו ממדית. ב 2016 הם מבטיחים להוציא מדפסת שתשנה את יחסי הכוחות בשוק. המדפסת החדשה של HP מיועדת לשוק המקצועי ואמורה לתת ביצועים חסרי תחרות מבחינת מהירות, סוגי חומרים ומיגוון צבעים. נכון לעכשיו HP שומרים את רוב הפרטים הטכנולוגים בסוד. ל HP יש את כל התנאים והמשאבים להפוך לסיפור הצלחה גם בתחום ההדפסה התלת ממדית. לחברה היסטוריה טכנולוגית מרשימה, ידע רב בחומרים והכרות עמוקה עם עולם הדפוס.  האם הם יעמדו בציפיות? אולי בעוד שנה נדע יותר.

EOS - מחוץ לעולם ההדפסה המקצועי לא הרבה מכירים את החברה הגרמנית אבל, יתכן שתופתעו לגלות שרובם של החלקים המיוצרים בארץ בתלת ממד, מיוצרים באחת מהמדפסות של EOS. בתחום הדנטלי בלבד יש בישראל שמונה מדפסות מתכת   המדפיסות גשרים וכתרים דנטליים לרופאי שיניים בארץ ובעולם.  החברה שהוקמה לפני 25 שנים מתמקדת בשתי טכנולוגיות ייצור באבקות - ה SLS ליצור פלסטיק ו SLM לתחום המתכת.  המתחרה היחידה ל EOS היכולה להציעה טכנולוגיות דומות היא חברה 3D systems. החברה מאוד ממוקדת בטכנולוגית הליבה שלה ומשקיעה בשיפור המדפסות והוספת חומרי גלם. המדפסות של EOS יקרות מאוד ומתאימות לייצור חלקים הנדסיים מדויקים ואבי טיפוס.

ExOne - מדפסות האבקה של Exone מדפיסות  דבק נוזלי על האבקה וכך יוצרים שכבה מוצקה. הטכנולוגיה מאפשרת להדפיס עם מגיוון של חומרים באבקה כגון חול, חומרים קרמים ומתכת. במקרה של מתכת, לאחר ההדפסה החלק מוכנס לתנור שבטמפ' גבוהה מסנטר את החלק והופך את האבקה לחלק מוצק. שיטת ההדפסה מתאימה ליצירת אובייקטים גדולים יחסית, לחלקי מתכת בדיוק לא גבוהה ולתבניות ליציקות חול.

Voxeljet - יצרן מדפסות אבקה בטכנולוגיה דומה ל ExOne . המדפסות של Voxeljet ייחודיות בנפח ההדפסה הענק שלהן המאפשר הדפסת גופים גדולים מאוד ומספר רב של חלקים בהרצה אחת. המכונות של החברה גדולות מאוד והיא מוכרת מהם מעט מידי ולכן לא מפתיעה שהמניה שלה הפסידה  כ 70 אחוז מהלך השנה האחרונה.

Arcam - חברה שוודית המייצרת מדפסות מתכת בלבד. המדפסות של ארקאם עובדות עם אבקת מתכת, בדרך כלל טיטניום, המותכת באמצעות קרן אלקטרונים בטכנולוגיה המכונה EBM. החלקים מתאפיינים בפני שטח מחוספסים יחסית שמהווים יתרון בשתלים רפואיים. בעבר הלא רחוק Arcam סומנה כהבטחה של תחום הדפסת המתכת בגלל הטענה למהירות הדפסה גבוהה פי חמש מהמקובל בהדפסת לייזר SLM. השיפור במדפסות ה SLM והמגבלות הטכנולוגיות של EBM איזנו את התמונה וכמו חברות אחרות בתחום, גם המניה של Arcam עברה צלילה חופשית בשנה האחרונה והיא נסחרת היום בפחות מ 70 אחוז ממחירה בשיא.

Markforged - כחברה עם מדפסת אחת שעדין לא ממש נמכרת MarkForged היא חברה מעניינת אבל, הפוטנציאל שטמון במדפסת ה Mark One גורם להרבה סקרנות סביבה. המדפסת אמורה להדפיס ניילון מחוזק בקרבון, קבלר או פיבר גלס, להחליף תהליכי ייצור ידניים יקרים ולייצר חלקים עם תכונות מכניות עליות.  ה Mark One יכולה לפתוח את הדלת להדפסת חלקים מחומרים מורכבים בעלי גאומטריה ייחודית האפשרית רק בהדפסה ולמגוון גדול של יישומים.

BluePrinter - חברה דנית המייצרת מדפסות ניילון המשתמשות בראש תרמי במקום סינטור בלייזר למיצוק השכבה. הטכנולוגיה אמורה לתת תחליף זול למדפסות ה SLS. החברה שהוקמה ב 2008 עדין מתקשה לתת פתרון איכותי הדומה למה שמוסג ב SLS .


מענין יהיה לסקור את הביצועים של החברות הנ"ל בעוד שנה ואולי לגלות שחקנים נוספים שנכנסים לתחום הטכנולוגי המבטיח.

גל רז

בכל שבוע אני מפרסם ניוזלטר עם תקציר של 10 הידיעות המעניינות ביותר בתחום ההדפסה התלת ממדית. הניוזלטר עוזר לכם להשאר מעודכנים וחוסך את הצורך לעבור על מאות ידיעות חדשות כל שבוע (אני עושה זאת בשבילכם) להרשמה, כנסו ללניק הבא: 10X3D printing newsletter

במידה ותגלו שהמייל השבועי לא תורם, מפריע, מרעיש או מיותר, אל דאגה. לכל מייל מצורף כפתור הסרה.

 

HP ואוטודסק בדרך למדפסת תלת ממד

שתי חברות ענק, Autodesk ו HP מצהירות שעוד השנה הן יוציאו לשוק מדפסות תלת ממד. איך זה הולך להשפיע על השוק ?

מדפסת הממותה של מטריאליז

עשרים דקות נסיעה משדה התעופה בבלגיה, באזור תעשייה שקט, נמצאים המשרדים של Materialise.  בתוך האולמות המעוצבים בקפדנות נוקשה שוכנת החברה הגדולה בארופה לייצור בהדפסה תלת ממדית. מטריאליס מובילה וחדשנית כמעט בכל תחום הקשור להדפסה בתלת ממד. הם מפתחים ומוכרים תוכנות יחודיות, יש להם אתרי אינטרנט אינטראקטיבים מדהימים, הם מפתחים ומייצרים מוצרים מתקדמים לתחומי הרפואה ומשתמשים כמעט בכל טכנולוגיות הייצור בתלת ממד המוכרות היום ובמעל למאה מדפסות תלת ממד המסודרות במספר אולמות ייצור. באחד מאולמות הייצור מסודרות בשורה הממותות, מדפסות ה SLA הגדולות בעולם. כל מדפסת יכולה להדפיס מודל באורך של יותר מ 2 מטר ! מטריאליס פיתחו וייצרו את המדפסות בעצמם והיו גם שמחים למכור אותן למי שמעונין אבל, הם פשוט לא יכולים. משנות השמונים, טכנולוגיות ההדפסה התלת ממדית מוגנות מכל הכיוונים בעשרות פטנטים, רובם של 3D Systems ו Stratasys ולכן, על פי ההחוק, מטריאליס אומנם יכולה לייצר מדפסת לשימוש עצמי אבל, כשהיא רק תנסה למכור אותה היא תהפוך מספר עורכי דין ל"מעושרים". 

אז מה מביא את אוטודסק ו HP דווקא השנה לתחום?  מסתבר שב 2014 פג התוקף של מספר פטנטים משמעותיים בתחום  שמאפשרים לשחקנים נוספים להכנס לזירה. אוטודסק ו HP מעניינות במיוחד מכיוון ששתיהן חברות ותיקות עם הצלחות מוכחות במכירת פתרונות לתחומי הנדסה. בעוד אוטודסק חושפת את הקלפים ומצהירה על המוצרים והאסטרטגיה שמאחוריהם, HP שומרת על חשאיות שלא הייתה מביישת את סטיב גובס ואפל. אבל, גם מהמעט שפורסם אפשר אולי ללמוד מספר דברים.

אוטודסק 

לפני כחודש התארחתי אצל ד"ר איל ניר במשרדים המרהיבים של אוטודסק בקומה ה 16 מעל שדרות רוטשילד בתל אביב. מעבדת ההדפסה בתלת ממד המוקמת שם מוכיחה שאוטודסק לוקחים את הנושא ברצינות רבה. אבל מה לחברת התוכנה המוכרת בעיקר מתחום תוכנות ההנדסה והאנימציה שלה ולפיתוח ומכירת חומרה ? אוטודסק  מכריזים על כוונתם לשחרר שתי פלטפורמות "פתוחות". האחת היא מדפסת זולה וקלה לשימוש בטכנולוגית SLA ו DLP  (שרף פוטופולימרי המתמצק בתאורת UV ממקרן DLP) והשניה היא פלטפורמת תוכנה המכונה SPARK  התומכת בסביבת ההדפסה. אוטודסק מצהירים שהמדפסת והתוכנה יסופקו בטכנולוגיה "פתוחה" מתוך כוונה לאפשר לרוכשים להמשיך לפתח, לשנות ולהתערב בשתי

המדפסת של אוטודסק

הפלטפורמות ואם זה מזכיר לכם את גוגל ואנדואיד אתם בהחלט בכיוון.  לגוגל יש את אנדואיד, מערכת ההפעלה הפתוחה למכשירים ניידים, היא מייצרת ומשווקת טלפונים תחת השם גוגל אבל גם מאפשרת לכל יצרן טלפונים להשתמש באנדרואיד בחינם. גוגל רוצה אותכם עם אנדרואיד, אם זה בטלפונים של סמסונג או בטאבלט של אמאזון או במכשירים הנמכרים תחת השם גוגל ומיוצרים עבורה על ידי HTC או LG. האינטרסים של גוגל ברורים. גוגל תלויה כמעט לחלוטין בהכנסות המתקבלות מפרסום. ההכנסות ימשיכו לזרום כל עוד תמשיכו להשתמש במנוע החיפוש הפופולארי של החברה. הכישלון של מקרוסופט עם הבינג הוכיח שלקוחות  ה PC בוחרים להשאר עם גוגל אבל, בטלפונים סלולארים ומכשירים ניידים בהם מנוע החיפוש הוא אפליקציה ולא כתובת URL סביר להניח שמשתמשים רבים ישתמשו בכלי החיפוש המגיע מותקן על המכשיר. אנדרואיד הוא גוגל ולכן, לא משנה מי יצרן הטלפון, כל עוד יש לכם אנדרואיד אתם מחוברים לגוגל ביותר מאשר חוט אחד. גאוני!  

המקביל למנוע החיפוש Google של אוטודסק היה במשך שנים פורמט השרטוט DWG.  לא משנה על איזו תוכנה עבדתם, בסוף הייתם צריכים להשתמש ב DWG ושם, יש את אוטודסק עם שלל פתרונות המתאימים יותר מכל לטפל בפורמט הסטנדרטי ובראשם תוכנת האוטוקאד הנצחית.
אוטודסק מתעניינת בכם מצד התוכנה. צרכנים פרטיים, לשכות שרות, מתכננים או יצרני מכונות הדפסה תלת ממדית, אוטודסק רוצה שתשתמשו בפלטפורמת התוכנה העתידית שלה. זה יכול להיות ככלי ליצירת גאומטריה או חנות מקוונת להורדת מודלים או הממשק שמתחבר למדפסת, אוטודסק רוצה להיות שם גם כאשר זה מחייב, על  הדרך, כמו במקרה גוגל לפתוח חומרה - מדפסת תלת ממדית.
לטעמי, אוטודסק עלולה לפספס כאן הזדמנות עסקית נהדרת. בעוד גוגל מחלקת תוכנות בחינם ללא הרף מכיוון שהמפרסמים משלמים לה על פי כמות המשתמשים שאותם היא יכולה לחשוף לפרסומות, אוטודסק מוציאה את לחמה מתוכנות שרוכשים המשתמשים דרך רשת משוכללת של מפיצים מתמחים. במודל עסקי כזה קשה לראות את אוטודסק מרוויחה כסף מפלטפורמת ה SPARK. תוכנות הנדסיות הן מוצר משוכלל עתיר ידע ותמיכה, לאוטודסק רשת מקצועית של מפיצים הפרוסה בכל העולם. לכל מפיץ יש מנגנון שיווק ומכירות, תמיכה טכנית והדרכה. חלק מהמפיצים נמצאים עם החברה כבר 30 שנים וכל העסק שלהם בנוי סביבה. קשה למצוא בעולם רשת הפצה כל כך מקיפה ומקצועית כמו הרשת של אוטודסק. בתחום ההנדסה המכנית יש כמובן את רשת המפיצים המעולה של סולידוורקס אבל אוטודסק בנוסף לתחומי ההנדסה המכנית משווקת פתרונות גם לעולם האדריכלות, ההנדסה האזרחית, תכנון ערים, מיפוי, אנימציה, פרסום קולנוע ועוד..  לא קל היום להיות מפיץ תוכנת תיב"ם (CAD). התחרות גדולה, השוק די רווי, תוכנות זולות מסין כמו ZCAD נוגסות ברווחים והלקוחות מתקשים לראות את הערך בלרכוש עוד שדרוגים ועדכונים. רוב מפיצי אוטודסק היו שמחים להכנס לתחום החם של מכירת מדפסות תלת ממד. חלק גדול מהם כבר מוכרים מדפסות של יצרנים שונים. אחרי הכל, מבחינתם התשתית למכירה ותמיכה כבר קיימת ורובם מוכרים כבר שנים מדפסות, פלוטרים ומחשבים חזקים ללקוחות ההנדסיים. אוטודסק יכולה בקלות יחסית להפוך לשחקן משמעותי בשוק מדפסות התלת ממד ולא על ידי הצגה של פלטפורמה נסיונית אלה על פיתוח או חבירה ליצרן קיים ודחיפת ליין שלם של מדפסות מקצועיות דרך ערוץ ההפצה הקיים.

HP

מהצהרות מוקדמות של HP אני לומד שהחברה מתכוונת להכנס לתחום המקצועי של ההדפסה התלת ממדית, תחום בו

הנסיון הקודם והלא מוצלח של HP  

הפעילות העקריות הן סטראטסיס, 3D Systems ו EOS .HP כבר היו בעבר בתחום ההדפסה התלת ממדית. תוצאה של שיתוף פעולה לא מוצלח עם קו המוצרים הזול של סטראטסיס שהביא לשוק את ה U-print בתחפושת של HP. אין ספק של HP יש את הכלים הטכנולוגים והשיווקים על מנת לבצע מהלך שכזה עם פיתוח מקורי. אבל מה היא הטכנולוגיה אותה הם יציעו לשוק?   את החשאיות של HP עד עכשיו ניתן להסביר במגבלת הפטנטים. החברה תצא עם מוצר לשוק רק כאשר לא תהיה בעיית זכויות יוצרים עם הטכנולוגיה. שתי טכנולוגיות משתחררות השנה חלקית מעול הפטנט. האחת היא ה SLA ואוטודסק בהחלט מנצלת זאת והשניה היא טכנולוגית ה SLS הבלעדית היום ל 3D Systems ו EOS. ב SLS מייצרים חלקים הנדסיים מחומרים פלסטים, בעיקר פוליאמיד, חומר הגלם הוא אבקה, התהליכים הנילווים הם פשוטים וקל מאוד לייצר כמויות גדולות של חלקים בכל הדפסה. אבל, מדפסות ה SLS יקרות מאוד, חומר הגלם יקר מאוד בהשוואה לפלסטיק להזרקה והתוצר הסופי מתקבל רק בצבע אחד - לבן (או שחור בתנאי שהמדפסת מיועדת רק לשחור). מ HP מצפים לחדשנות טכנולוגית ו HP יודעת טוב מאוד להדפיס בצבע. ל 3D Systems יש כבר מדפסת לפלסטיק צבעוני אבל הם מדביקים את השכבות בתהליך קר והחלקים אינם חזקים מספיק. מ HP הייתי מצפה לפתח מדפסת SLS היכולה להדפיס בצבע. האם זה הכיוון של החברה? כנראה שעד סוף 2014 נדע.

ל HP ולאוטודסק שני יתרונות משמעותיים שצריכים להדיר שינה מעיני מנהלי EOS ,3D Systems וסטראטסיס.
גם HP וגם אוטודסק הן מכונות שיווק ומכירה מאוד מאוד משוכללות. שתיהן פועלות שנים בשווקים מאוד תחרותיים עם רמת רוחיות נמוכה ובאקלים של שינויים טכנולוגים בלתי פוסקים. החברות הותיקות בתחום ההדפסה התלת ממדית נהנו במשך שנים משוק לא תחרותי שאיפשר להם לגבות מחירים שערוריתים על מדפסות וחומרי גלם ולתת ללקוחות שרות עלוב. אם HP תוציא ל 2015 מדפסת SLS  עם גודל תא של 300X300X300 ותתמחר אותה בפחות מ 150,000 דולר אני מבטיח לכם שהיא תמכור כל מה שהיא תצליח לייצר והיה והם גם יוסיפו צבע לחבילה, הם ישנו את כל השוק.

מה שלא תהיה הטכנולוגיה ש HP יציגו, דבר אחד בטוח, הבורסה אוהבת תלת ממד ולמחרת ההכרזה המניה של HP תטוס לשמיים.

גל רז 

עדכונים :
30/10/2014 - HP הכריזה אתמול על כניסתה לתחום ההדפסה התלת ממידת עם טכנלוגיה חדשה המכונה Multijet Fusion.  החברה לא חשפה פרטים טכנים על הטכנולוגיה אבל הצהירה שהיא מהירה פי 10 מכל מה שקיים היום ומאפשרת הדפסה בצבע ושליטה בגמישות החומר תוך כדי ייצור. המדפסות הראשונות יהיו זמינות ב 2016.  עוד בנושא אפשר למצוא כאן