נושא הבלוג

קצת קשה לדחוס יותר מ- 25 שנות ניסיון של תיב"ם מכני תלת ממדי והדפסה תלת ממדית לתוך בלוג אחד. אבל, זה כייף לנסות.
הבלוג מיועד למקצוענים ולחובבים ב 3D CAD וב 3D Printing למי שרוצה ללמוד ולהבין יותר על הטכנולוגיה ועל החידושים בתחום. אשמח לתגובות ולשיתוף.

‏הצגת רשומות עם תוויות SLS. הצג את כל הרשומות
‏הצגת רשומות עם תוויות SLS. הצג את כל הרשומות

יום שישי, 24 באוקטובר 2014

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




יום שני, 12 במאי 2014

הדפסה בטוחה לל"ג בעומר


עונת המדורות הגיע וכמה שאנחנו אוהבים אש. על פי חוקי מרפי להדלקת המנגל, אין שום סיכוי להדליק אש עם גפרורים בלבד וללא תוספת של חומרים דליקים מאוד כגון נפט וכל מיני מאיצי בערה אחרים אבל, מחוץ למנגל, אש דינה לפרוץ ולהתפשט ללא כל אזהרה . באזורי בערה, כל אותם מוצרי פלסטיק שמבודדים חום היטב, נזכרים פתאום שמקורם בכלל בנפט ומוסיפים שמן למדורה. כדי לאפשר שימוש בפלסטיק גם באזורים המועדים לפורענות, פותחו תוספים שונים המקנים לחומר תכונות של כיבוי עצמי או עיקוב בערה (fire retardant).
ניילון 12 (פוליאמיד) הוא חומר הגלם הנפוץ ביותר לייצור בהדפסה תלת ממדית בשיטת SLS .  הוא בעל תכונות מכאניות נהדרות ועמידות טובה לכימיקלים. כעת, ניתן להשתמש גם בגרסה שלו הכוללת תוסף מעקב בערה (FR) ומאפשרת ייצור תלת ממדי של חלקים מורכבים על לפי התקנים המקובלים (JAR 25 / UL 94).

כאשר החלק המודפס נחשף לאש ומגיעה למצב בערה, פחמן דו חמצני משתחרר על פני השטח ומדכא את הלהבות. החומר שימושי מאוד ליישומים בהם יש חשש להתלקחות כגון ציוד אלקטרוני, קופסאות חשמל, ציוד המשלב לייזר וציוד תעופתי וכמובן לכל אותם יישומים המחייבים עמידה בתקני אש.
בשיטת ההדפסה SLS, כאשר חומר הגלם הוא ניילון 12, ניתן לעשות שימוש חוזר בחלק גדול מחומר הגלם  שנותר במצב אבקה לאחר סיום ההדפסה. עלות חומרי הגלם בתעשיית ההדפסה התלת ממדית היא גבוהה, שימוש חוזר בחלק מהחומר מאפשר להוריד את רמת המחיר ההדפסה. בחומר מעקב בערה, לא ניתן לבצע שימוש חוזר בחומר ה"תומך" וכל החומר בנפח תא המדפסת אבוד. מסיבה זו, עלות ההדפסה בחומר מעקב בערה היא גבוהה יותר.

גל רז

יום ראשון, 23 בפברואר 2014

רשתות במדפסות SLS

ייצור של חלקים קטנים מאוד יכול להיות בעיה במדפסת SLS המייצרת מאות חלקים בהרצה של כ- 30 שעות. לאחר תהליך הקירור, החלקים מוצאים מהמכונה בתוך גוש של אבקת ניילון 12 לבנה. כדי לשמור על החלקים הקטנים ולאפשר למפעיל למצוא אותם בתהליך שאיבת החומר העודף והניקוי , המכונה מייצרת רשת העוטפת את החלקים הקטנים. אחרי הניקוי, גוזרים את הרשת כדי להוציא את החלקים.

גל רז 


יום שבת, 4 בינואר 2014

שיטות ההדפסה השונות וכמה ראשי תיבות

הפוסט הוא מ 2014. גרסה מעודכנת נמצאת כאן 

בסרטים בלבד, אני מעדיף את גרסת הדו ממד. חוץ ממספר אפקטים, החוויה התלת ממדית יוצאת לי מסורבלת והמשקפיים הם אביזר מעצבן. אבל, בכל האספקטים של הנדסה, תמיד חיפשתי את התלת ממד.  כשסיימתי לימודי הנדסה, אוטוקאד דו ממדי היה השם הנפוץ בשוק (גרסת 12 על דוס).  החלטתי ללמוד לבד. רכשתי ספר הדרכה ואחרי שלושה עמודים ושיעמום טוטלי, דילגתי לפרק האחרון וניסיתי לתכנן בתלת ממד שזה בערך כמו ללמוד לסרוג, אבל עם צמר פלדה. לא ממש מומלץ.  למזלי, ההתנסות הבאה שלי עם תיב"ם כבר הייתה על הגרסה הראשונה של SolidWorks, התוכנה הראשונה שנבנתה מראש בעיקר לתלת ממד.
לפני כשבע שנים, בפרק בו תכננתי חלקי אופניים , גיליתי שחלקים שנראים נפלא בתלת ממד על המחשב הם עדין דו ממד בהשוואה למציאות שהופיע עם אותם חלקים מודפסים בתלת ממד בגודל מלא ומחומר קשיח. הדפסת החלקים בגבס במדפסת של Z-corp ובפוטו-פולימר אצל אובג'ט לימדה אותי מונחים חדשים ומספר ראשי תיבות המתייחסים לסוגי קבצים ושיטות הדפסה. 
ברשימה הבאה אסביר בקצרה על שיטות ההדפסה הנפוצות בשוק ומה עומד מאחורי קיצורי השמות .

הראשון והנפוץ מכולם הוא צרוף של שלוש אותיות המופיע בסוף שם קובץ ומתייחס לפורמט של קובץ מחשב. חשוב להכיר את ה STL מכיוון שזה הפורמט הסטנדרטי שמכירות כל המדפסות משנת 1986
STL - לכל מדפסת תלת ממד יש תוכנה ייעודית שנותנת הוראות למדפסת כיצד להדפיס. הקובץ התלת ממדי אותו מקבלת התוכנה מגיע בפורמט סטנדרטי המכונה STL. הפורמט פותח ע"י יצרן המדפסות הגדול בעולם , 3D Systems והוא מכונה על שם שיטת ההדפסה הראשונה -  stereolithography . הקובץ הוא תיאור תלת ממדי של המודל בעזרת פוליגונים (משולשים) תלת ממדיים. גודל הקובץ ואיכות ההדפסה נקבעים על פי צפיפות הפוליגונים. יותר צפוף - יותר טוב. הפורמט STL הוא מיושן. הקבצים מנופחים, קשה לבצע בהם שינויים והמידע שהם שומרים הוא חלקי. אבל, נכון לעכשיו זה הפורמט הסטנדרטי היחידי שכל תוכנת תלת ממד יודעת להוציא וכל מדפסת לקרוא.

SLA -   סטראוליטוגראפי (stereolithography) שיטת ההדפסה המסחרית והוותיקה ביותר. נמצאת בשימוש כבר 25  שנים. הבסיס לשיטה זו הוא נוזל מסוג פוטופולימר ההופך למוצק בחשיפה לאור. ב SLA משתמשים בקרן לייזר או במקרן DLP כדי למצק את הנוזל שיכבה אחר שיכבה. מתקבל מודל מאוד מדויק ובעל פרטים ברורים. כאשר התוצאה יכולה להיות גם שקופה. אבל,  התכונות המכניות של  המודל  אינן טובות. הוא קשה, שביר ומושפע לאורך זמן מתנאי הסביבה כגון לחות, חום או אור. 
כמה מהפטנטים המקורים של שיטה זו יפוגו בחודשים הקרובים ולכן יש סיכוי שנראה יצרנים חדשים מנסים כוחם עם מדפסות SLA

FDM - התכה ומיזוג לצורך מידול (fused deposition modelling) , זאת שיטת ההדפסה הנפוצה ביותר. Stratasys הציגה אותה לעולם עוד ב 1991 וב 2005 הוקם על בסיס אותו הרעיון פרויקט ה  Reprap  לבניית מדפסת ביתית בקוד פתוח. בשיטת ה FDM  חוט פלסטיק מועבר דרך ראש הזרקה מחומם שמוציא חוט דקיק ומצייר איתו בצירים X וY (דמינו אקדח דבק חם) כאשר גובה הבסיס, ציר Y , משתנה לאחר כל ציור של שיכבה. יתרונות השיטה הן בפשטות, במגוון סוגי החומרים שניתן להדפיס איתם, בהחלפה הקלה של חומרי הגלם ובעלותם הנמוכה. החסרונות - בגלל הדבקת השכבות החלקים חלשים מאוד בציר Z . פרטים לא מתקבלים ברור. ההדפסה איטית מאוד כאשר מדפיסים מספר חלקים עם תמיכה ולא ניתן לסדר חלקים אחד מעל השני כדי למקסם את שטח ההדפסה. 

  בארן מו"פ בקיסריה   SLS
SLS - סינטור בעזרת לייזר סלקטיבי (   ( Selective laser sintering בשימוש מ 1992. כמו ב SLA גם בשיטה זו יש קרן לייזר שמציירת שכבה חדשה כל פעם. רק שב SLS חומר הגלם הוא אבקת פלסטיק ולא נוזל. התהליך מתבצע בתא סגור ומחומם והתוצאה היא חלקים בעלי תכונות מכניות מצוינות כמו של חלקים המתקבלים בהזרקת פלסטיק לתבנית. החוזק מתקבל דומה בכל הצירים והחלקים עמידים וניתנים לעיבוד משלים. ניתן להשתמש בתערובות אבקה שונות כגון ניילון 12 עם כדורי זכוכית או בתוספת אלומיניום, קרבון וכו'. בשיטה זו ניתן לקבל חלקים מוכנים לשימוש מידי והיא משמשת כשיטת ייצור מקובלת במקומות רבים.
חסרונות - חומר הגלם יקר, פני השטח טיפה גסים, לא ניתן לקבל חלקים שקופים. 

SLM
SLM - התכה בעזרת לייזר סלקטיבי ( Selective laser melting) כמו ב SLS אבל חומר הגלם הוא אבקת מתכת אשר קרן לייזר מתיכה אותה לשכבה דקה כל פעם. התהליך מתבצע בתא קר סגור ומרוקן מחמצן ע"י הזרמה של גז אינרטי . התוצר הוא אחד מהמרשימים שניתן לקבל בהדפסה תלת ממדית. מתקבלים חלקי מתכת, בדרך כלל טיטניום או אלומיניום חזקים ומוכנים לשימוש. השימוש במדפסות כאלו נפוץ מאוד בתחום רפואת השיניים ליצירת בסיס לכתרים מטיטניום.

EBM - התכה בעזרת אלומת אלקטרונים ( Electron beam melting) . הדפסת מודלים ממתכת כמו ב SLM אבל באמצעות אלומת אלקטרונים במקום הלייזר

שיטות נוספות: 
שימוש באור UV כדי למצק נוזל מסוג פוטו-פולימר. חברת אובג'ט הישראלית (היום חלק מ Stratasys) משתמשת בראשי הדפסה, כמו במדפסת הזרקת דיו\ כדי להזריק נוזל ומיד להאיר ולמצק אותו. בשיטה ייחודית זו ניתן להדפיס ממספר חומרים בעלי תכונות שונות בו זמנית. לאובג'ט קרוב ל 70 חומרים שונים בעלי תכונות, צבעים ושקיפות שונים. 
סולידו - המדפסת השולחנית הראשונה
הדפסה עם גבס - חברת Z-corp (כיום חלק מ 3D System) פיתחה את סדרת מדפסות ה Z המשתמשות באבקת גבס אותה הם ממצקים בעזרת מריחת שכבת אפוקסי דקה.  התוצאה מתאימה למודלים גדולים כמו מבנים אדריכליים. Z-Corp הייתה גם הראשונה לשלב ראשי צבע במדפסת ולהדפיס מודלים בצבעים מלאים.
שיטת הדפס נוספת היא ע"י  הדבקת שכבות דקות של נייר או פלסטיק גזור. MCOR יודעת לעשות זאת עם גיליונות של דפי A4 רגילים ואפילו להוסיף צבע. Solido הישראלית ידעה לעשות זאת מגליל של פלסטיק דק וצהבהב.

מודל גבס צבעוני










גל רז