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

להדפיס בתלת ממד בסינגפור

הקדמה - בתחילת 2016, לאחר שביליתי את כל חיי בישראל, עברתי להתגורר בסינגפור, מדינת אי קטנה  בדרום מזרח אסיה. כאן קבלתי תפקיד מאתגר של ניהול מפעל הדפסה בתלת ממד הגדול ביותר בדרום מזרח אסיה. עם צוות רב לאומי הכולל עובדים ומהנדסים מוכשרים מצרפת, הודו, סין, מלזיה וגם, סינגפורים מ"עדות שונות" אנחנו מייצרים עם מדפסות תלת ממד שונות במיגוון טכנולוגיות.

בסינגפור קהילה ישראלית חמה ואיכותית מאוד ואת הכתבה הבאה כתבתי לאתר ה"ישראלי" של סינגפור PITPE2. במטרה לתת רקע בסיסי על התחום המרתק הזה.    

על השולחן שלי פיסת פלסטיק, פשוטה למראה וחסרת צבע או ברק מידי פעם, אני  שולף את ידית הפלסטיק הזו שיוצרה בהדפסה בתלת ממד ומציג אותה בגאווה לבן שיחי. זו לא מהפכה או מוצר שאי אפשר בלעדיו, זה בסך הכל עוד חלק לא מתכלה בעולם המתמלא בזבל מפלסטיק אבל, את ה"זבל" הזה אני תכננתי וייצרתי בעצמי או, נכון יותר הדפסתי בתלת ממד.  אם יש תכונה אחת המשותפת למין האנושי כולו, היא כנראה החיבה שאנחנו רוכשים למעשי ידינו. בכל אחד מאיתנו מסתתר מפעל ייצור קטן שלפעמים מגיע לידי ביטוי בבישול, תפירה, יצירה, נגרות, כתיבה וכו. את הצורך הזה מיטיב לתאר פרופ, דן אריאלי בהרצאות או ספרים כאשר הוא מביא אפילו דוגמאות מעולם החי. בעולמינו כיום, הייצור של מוצרים פיזים, כאלה שניתן להחזיק ביד, הוא תהליך הרחוק מאוד מסביבתינו הקרובה. רוב הייצור נעשה כיום במפעלים מרוחקים, בעזרת מכונות יקרות וצייוד יעודי. היצרן הבודד בסביבה הביתית מסתפק היום בבנית פוסטים בפייסבוק. בהרכבת תמונות באינסטגרם ובחפירות בוואצאפ. להדפסה בתלת ממד יש את הפוטנציאל לשנות במקצת את התמונה הזו ולהביא את היכולות לייצר מוצרים מורכבים ומתוחכמים לשולחן העבודה של כל אחד מאיתנו.

מה היא הדפסה בתלת ממד?

באמצע שנות השמונים של המאה הקודמת הופיעו המכונות הראשונות שאפשרו לייצר מודל תלת ממדי על ידי הוספת שכבות אחת על השניה. על מנת להבין את עקרון הפעולה של הדפסה בתלת ממד, דמינו אקדח דבק חם כבסיס לטכנולוגיה הפשוטה ביותר להבנה והנפוצה ביותר לייצור חלקי פלסטיק בסביבה הביתית. באקדח דבק חם אנו דוחסים גליל פלסטיק דרך נחיר צר מחומם ומקבלים חוט פלסטיק חם בצד השני המתנהג כמו משחה דביקה. כאשר החוט מתקרר, הוא הופך למוצק. אם נשתמש בדבק החם כדי להוסיף שכבה חדשה על פני השכבה שכבר יצרנו, נקבל מוצר תלת ממדי עשוי פלסטיק. במדפסת תלת ממד מסוג FDM אקדח הדבק החם מכונה אקסטרודר או ראש ההדפסה. האקסטרודר נע על מערכת צירים אופקית ומשטח ההדפסה נע אנכית. ראש ההדפסה מצייר שכבה דקה של פלסטיק על משטח ההדפסה. לאחר כל שכבה המשטח יורד ושכבה חדשה נוספת על גבי השכבה הקודמת.  היופי בהדפסה תלת ממדית הוא שניתן לייצר בכלים פשוטים יחסית כל צורה שרוצים רק על ידי הוספת חומר וללא ניסור, חיתוך , עיבוד, שיבוב, קידוח, יציקה ועוד שמות של שיטות ייצור רבות שמתארות דרכים לעצב גוש חומר לצורה חדשה בעזרת תהליכים מורכבים של עיצוב וגריעת חומר. אם, נקח לדוגמא את עכבר המחשב, הדפסה בתלת ממד מאפשרת לנו לייצר את מעטפת הפלסטיק שלו מהר יותר ובפחות מאמץ ולכלוך הנדרש להכנה ואפייה של עוגת שוקולד.

עד כאן, הכל פשוט יחסית אבל, בשביל להדפיס עכבר מחשב חדש אנחנו זקוקים לפני הכל למודל תלת ממדי ממוחשב שאותו ניתן לחתוך לפרוסות דקות ולשלוח למדפסת כקובץ דיגיטלי על מנת שתרכיב אותו מחדש שכבה אחר שכבה. את המודל אנחנו יכולים לקבל בשלוש דרכים מקובלות כאשר הפשוטה ביותר היא להוריד מהרשת מודל מוכן להדפסה. מאות אלפי מודלים כבר קיימים ברשת בעשרות אתרים להורדת קבצי תלת ממד שאיתם ניתן להדפיס דגמים של כמעט כל דבר, החל מגולגלות, דרך גיבורי ועד לכלי נשק (לא חוקי ומאוד לא מומלץ בסינגפור !), דרך נוספת היא לסרוק בתלת ממד מוצר קיים ולהפוך אותו למודל מוכן להדפסה. זה אומנם נשמע פשוט אבל טכנולוגית הסריקה בתלת ממד עדין רחוקה מאוד מלאפשר לכל אחד לקבל מודל מוכן להדפסה באיכות סבירה, מה שמביא אותנו לאפשרות האחרונה והמועדפת עלי והיא לבנות מודל תלת ממדי בעזרת אחת משלל התוכנות המיועדות לכך שמאפשרות לכל אחד להביא לידי ביטוי את רוח היצירה, ההמצאה והכשרון האומנותי ולהפוך רעיון למוצר פיזי.

הדפסה תלת ממדית בתעשייה

בצד המקצועי אנו רואים בהדפסת תלת ממדית שיטת ייצור מתקדמת שמאפשרת לנו להתגבר על מגבלות הקיימות בשיטות ייצור מסורתיות ולייצר כל צורה וגאומטריה בקלות רבה. רוב שיטות הייצור הקיימות היום דורשות שימוש בכלים יעודים שפעמים רבות יש צורך לייצר אותם מראש בעלות גבוהה מאוד. נחזור לעכבר המחשב, נכון יותר, למעטפת הפלסטיק שלו. הייצור שלה מתחיל בייצור תבנית פלסטיק שמורכבת ממערך של חלקי מתכת, מוטות וברגים. התבנית מתחילה כגוש פלדה שמוכנס למכונות לעיבוד שבבי המכרסמות ומורידות ממנו חומר על מנת לקבל את התעתיק של המוצר. תבנית יכולה לשקול מאות קילוגרמים, לעלות עשרות אלפי שקלים לגזול זמן ייצור של לפחות שלושה חודשים המעסיק מספר רב של מתכננים, מפעילי מכונה ופועלי ייצור. הצורה של מעטפת הפלסטיק של העכבר מוכתבת משורה של חוקי תכנון נוקשים המחוייבים בתהליך הייצור בתבנית על מנת להבטיח למשל שהמוצר ישלף בקלות מהתבנית או, שהפלסטיק יוזרק בהצלחה לכל חלקי התבנית. רוצים לשנות את המוצר, לשפר או לעדכן ? ברוב המקרים יש לחזור על כל התהליך מחדש.

מסגרת משקפיים המודפסת כולה בטיטיום,

ביחידה אחת עם ציר אינטגרלי

כאשר משתמשים בהדפסה תלת ממדית כתהליך הייצור, נשאר רק לתכנן, ללחוץ על כפתור ששולח את הקובץ התלת ממדי למדפסת ועוד באותו היום אפשר לקבל את המוצר המוגמר. התהליך המהיר הזה המאפשר לייצר בזול מודלים בצורות שונות ומורכבות עם מעט מגבלות ייצור מושך תחומים רבים בתעשייה. שוק הבניה מתעניין מאוד בהדפסת מבנים ע"י מכונות ענק שיכולות לחסוך כוח אדם ולייצר קירות ותמיכות בעלי מבנה פנימי מורכב לטובת חוזק, בידוד או הולכת צנרת ואולי אפילו להשתמש בחומר הנחפר באתר הבניה כחומר הגלם למדפסת.. בתחום הרפואי יש ענין רב בהדפסת תחליפי אברים מחומרים אורגנים או שתלים המותאמים ספציפית לאנטומית החולה. היכולת להדפיס במתכות קלות חלקים בעלי מבנה פנימי מורכב וחסכוני במשקל מושכת מאוד את תעשיית התעופה והרכב כמו גם האפשרות להחליף את מחסני הענק לחלקי חילוף הקיימים בכל מדינה במחסנים וירטואלים המכילים אוסף של קבצי תלת ממד אותם ניתן לשלוח למדפסת בכל עת ולייצר רק על פי דרישה.

אנחנו כמובן נמצאים רק בתחילת העידן המודרני של ייצור בהדפסה תלת ממדית, העתיד מרתק  והמגבלות עדין רבות. סקירה מעמיקה יותר על הנושא אתם יכולים למצוא בבלוג שלי.

הנקודה הישראלית סינגפורית

קל למצוא היום מדפסות תלת ממד להדפסת חלקי פלסטיק במחיר של פחות מ 1,000$ אבל, המדפסות המקצועיות למתכת ופלסטיק יקרות הרבה יותר. מחיר של מדפסת ממוצעת הוא באזור החצי מיליון דולר ויכול לטפס בקלות למליון דולר ומעלה.  רוב  החברות שמייצרות בתהליך, אשר בשפה המקצועית מכונה "ייצור מוסף" -additive manufacturing משתמשות במפעלים להדפסה או "לשכות שרות". UCT היא חברה אמריקאית בתחום ההרכבות עם מפעלים בכל העולם ופעילות ענפה כאן בסינגפור. לפני שנתיים החליטה החברה לפתוח כאן את לשכת השרות להדפסה בתלת ממד הגדולה ביותר בדרום מזרח אסיה. ההשקעה העצומה של ממשלת סינגפור בתעשייה מתקדמת ובאוניברסיטאות וכוח האדם המקצועי והמיומן עודדו את UCT לפתוח בסינגפור את מרכז ההדפסה בתלת ממד והביאו אותי לסינגפור לנהל כאן את מרכז ההדפסה בתלת ממד.

במרכז ההדפסה של UCT אנחנו מייצרים בשבע טכנולוגיות הדפסה ומיגוון חומרים שונים. אנחנו מדפיסים יום יום חלקי מתכת מטיטניום, אלומיניום, פלב"ם ועוד. מייצרים חלקי פלסטיק איכותיים ודגמים מכ 30 חומרים שונים. הלקוחות שלנו מגיעים מכל דרום מזרח אסיה אבל, גם מארה"ב ואירופה. הצוות המיומן שלי פיתח מספר יכולות יחודיות במיוחד בהדפסת מתכת שמאפשרות לנו להתחרות בהצלחה חברות ותיקות הרבה יותר בתחום.

לישראלים יש תפקיד חשוב בתעשיית ההדפסה בתלת ממד העולמית והקהילה המקומית בסינגפור מונה מספר מכובד של מומחים העוסקים בתחום. החברה הגדולה בעולם לייצור מדפסות תלת ממד היא חצי ישראלית ולה  נציגות מכובדת באי, חברת HP בסינגפור מעסיקה מומחים ישראלים לפיתוח קו הייצור החדשני למדפסת תלת ממד. באוניברסיטאות בסינגפור ניתן למצוא סטודנטים ישראלים לתארים מתקדמים הקשורים לעולם ההדפסה התלת ממדית ופרופסורים ישראלים, מומחים בעלי שם המגיעים תדיר לסינגפור כחלק משיתופי פעולה עם המוסדות המקומיים.

בכנס חדשנות - HP SINGAPORE 

מהשולחן לענן, מה יהיה על אנשי המכירות ?

אזור המסלולים בבסיסי חיל האוויר תמיד היה חביב על האופנוע שלי. חיבה שדרשה מידי פעם תושייה רבה כדי להתחמק מצרות.  בשנות ה 80, על מסלולי ההסעה בבן גוריון, עלה בי הרעיון הלגיטימי לבדוק כמה זמן לוקח לאופנוע הגיע מאפס ל 100. ההונדה XL500, עם הצמיג הקדמי הענק בקוטר 23" ובוכנה בקוטר מוגדל לא צוידה בשעון זמן ולכן, שעון היד נדחף בין מוטות הכידון כשהתצוגה הדיגיטלית מולי, ובחמש שניות על שעון העצר שחררתי קלצ' וסובבתי מצערת. הספקתי להאיץ ל 100 מטר לפני השעון נפל והתרסק על האספלט ואני נשארתי ללא תשובה לשאלה החשובה. היום, אם הייתי חוזר על השטות, לא הייתי מסכן את הקסיו עם התצוגה העלובה. במקומו, הייתי שם כמובן את סמארטפון על הכידון ו.. כנראה מרסק גם אותו.  מעצב בשם ארנון סיפר לי לא מזמן על חוויה דומה. הנייד נפל לו מהאופנוע בטיול במדינת עולם שלישי והתרסק. בחנות הקרובה הוא רכש סמארטפון חדש, הכניס את שם משתמש הגוגל שלו וזהו. המכשיר החדש התעדכן דרך ההאינטרנט ותוך זמן קצר היה מסונכרן עם כל המידע. ליכולת הזו קוראים מחשוב ענן ואם קראתם את הפוסט שלי על  Onshape, יתכן שאנחנו יכולים להסכים שהענן זה העתיד. האם העתיד מסמן בשורות טובות לחברות ה CAD הקיימות ולרשת ההפצה שלהן? 

הזינוק ל PC 

כשסולידוורקס יצאו לשוק באמצע שנות ה 90 עם תוכנת תלת הממד מבוססת חלונות, הם לא הביאו בשורה טכנולוגית חדשה שלא הייתה ידוע לאנשי חברת PTC, ששלטו בשוק עם  Pro/e או ליצרני תוכנות התלת ממד האחרות אבל, זמן קצר לאחר הופעת SolidWorks חלק חברות התיב"ם הגדולות של התקופה החלו לקרוס ואלו ששרדו, נאלצו להמציא את עצמן מחדש . ההשפעה הגדולה של SolidWorks הייתה בשינוי המודל העסקי שהיה נהוג באותם שנים בעולם תוכנות ההנדסה. SolidWorks פשוט הייתה זולה מידי, רצה על חומרה ביתית ונמכרה רק על ידי מפיצים.  החברות הגדולות והותיקות לא ידעו איך מוכרים תוכנות זולות. חברת אינטגרף שהייתה רגילה למכור תוכנות בעשרות אלפי דולרים שחררה את תוכנת Solid Edge  לשוק עם יכולות ותמחור דומה ל SolidWorks ובמועד די קרוב להשקת SolidWorks אבל, חוסר ההבנה של אינטגרף כיצד מוכרים מוצר במחיר שהיה זול יחסית לתקופה  גרם מאז ל Solid Edge לקרטע  גם לאחר שנמכרה ליוניגרפיקס (היום סימנס) שגם היא רגילה למכור תוכנות יקרות הרבה יותר. יצרניות CAD גדולות כמו Matra data vision ו ComputerVision נעלמו לחלוטין אף על פי שהייתה ברשותם טכנולגיה שיכלה להתחרות ב SolidWorks בקלות.

המודל העסקי של SolidWorks בשנות התשעים היה פשוט מאוד. תוכנה אחת, מחיר אחד 3,995$ (בארה"ב) הכולל הכל + 1,000$ לתחזוקה שנתית (לא חובה). לקח ל SolidWorks כמעט 10 שנים להגיע לפונקציונליות של תוכנת Pro/e (היום Creo), אבל ללקוחות זה לא שינה. הם ויתרו ברצון על יכולות תמורת נגישות.  חברה כמו PTC שהתרגלה לגבות מהלקוחות מעל ל 10,000$ לרשיון של תוכנה בסיסית ועוד אלפי דולרים לכל תוספת, לא הייתה מסוגלת לשנות את המודל העסקי שלה ולהתחרות באמת ב SolidWorks. כאשר כל הארגון בנוי על פי תמחור מסויים וכאשר הלקוחות הגדולים הקיימים ממשיכים לקנות במחיר שהם רגילים אליו, כמעט בלתי אפשרי להצליח עם מודל הכנסות שונה. להוריד את המחיר זה לא מספיק. חברה צריכה להיות רזה יותר כדי לחיות מפחות הכנסות, היעדים הכספיים צריכים להשתנות  וצורת המכירה חייבת להיות אחרת. "אנחנו שולחים לכל פגישת מכירות שני אנשים" התגאה פעם באוזני מנהל מכירות של PTC, "אחד מהנדס מכונות והשני בוגר מנהל עסקים". העלות של חברות הרגילות לעשות ככה עסקים היא עצומה. 

המעבר לענן

CAD בענן הוא הדבר הבא בגלל סיבה אחת עקרית - פשטות. מספרים לנו שזה בגלל ביצועי מחשב, יכולות גרפיות או כמות זיכרון אבל, תוכנות התיב"ם של היום הפכו להיות עסק מסובך הרבה יותר מידי. מסובכות לרכישה, להתקנה ולניהול. הן לא רצות על כל פלטפורמה, מקשות על שיתוף וניהול מידע ומענישות בריבוי גרסאות ובעוד צרות רבות אחרות. Onshape בענן,  מציעה מעט מאוד יכולות מידול בהשוואה ל SolidWorks , Creo ואחרות אבל, בכל הפרמטרים הנזכרים למעלה היא לוקחת אותם בקלות וללא שום בעיה. כאשר כל מה שאתם צריכים על מנת לתכנן ולשתף קבצי תיב"ם מכל מחשב טבלט או טלפון בכל מקום בעולם, הוא שם משתמש וסיסמא, החיים פשוטים הרבה יותר. תוסיפו לזה עולם בו כולם עובדים תמיד על הגרסה האחרונה, ניהול הגרסאות נעשה אוטומטית אין כל דאגה לגיבוי, שיתוף המידע הוא מידי וקל, לא צריך לדאוג לקבצים  ואין את פעם הזו שאתם חייבים להתמקח אם נציג מכירות על עלות השדרוג, תמיכה, רשיון לרשת מודולים נוספים וכו'

לפני יותר משנה, כשג'ו דאן מ Onshape הציג לי את התוכנה בפעם הראשונה, שאלתי אותו על התוכניות שלהם להקמת רשת הפצה. ג'ו ענה לי בשאלה "אם אתה הייתה מפתח היום תוכנה חדשה, איך היתה חושב למכור אותה ?" "אינטרנט" עניתי אוטומטית. "אנחנו לא רואים דרך אחרת" אמר לי ג'ו. 

Onshape הם לא היחידים שרוצים לשנות את הדרך בא עושים עשסקים בעולם ה CAD.  אוטודסק, אחת משתי יצרניות תוכנות ה CAD הגדולות בעולם, מושכת לכיוון הענן כבר כמה שנים. לאוטודסק יש פלטפורמה מלאת יכולות של CAD בענן בשם 360 והיא מחפשת דרכים לשנע את הלקוחות לכיוון הענן. ביקור באתר ישאיר אותכם המומים מעושר היכולות הזמינות במחיר מגוכח. אבל, האתגר הגדול ביותר של Autodesk נמצא בצד העסקי. איך מוותרים על ה Middle man ?

מי יציל את איש המכירות?

הכינוי Middle man מציין את הרכיב הנוסף הנמצא בין הצרכן לספק. Autodesk ו SolidWorks לא מוכרות ישירות ללקוח אלה רק דרך רשת המפיצים היעילה ומקצועית שהם מטפחים. המפיץ, VAR בשפה המקצועית   (VAR Value added reseller) , רוכש את התוכנה מהייצרן ומוכר אותה לצרכן תוך שהוא גוזר בין 30 ל 60 אחוז מהעסקה ! יש שני צדדים שאמורים להיות מאוד לא מרוצים מהסידור הזה. האחד הוא הצרכן שעלות המוצר שלו מוכפלת והוא משלם אלפי דולרים יותר והצד השני הוא יצרן התוכנה שמקבל רק כחצי ממה שמוכן לשלם הצרכן כאשר יתרת הסכום הולכת למפיץ. באופן מפתיע, חברות תוכנה שניסו לוותר על ה Middle man ולמכור ישירות לצרכן היו הרבה פחות מרוצות ובמפתיע, הצרכן גם נאלץ לשלם יותר. זוכרים את הדוגמה של PTC ושני אנשים לכל פגישה מתחילת הפוסט? חברות התוכנה הגדולות נוטות להפוך עם השנים למסורבלות, בזבזניות ושחצניות. חברות המוכרות תוכנה ישירות, נושאות בנוסף לעלויות הפיתוח גם בעלויות השיווק והמכירות. והעליות הללו גבוהות הרבה יותר ככל שהחברה גדולה יותר. מפיץ מקומי הוא ברוב הפעמים חברה פרטית ויעילה עם נסיון והכרות של שנים עם שוק  הבעים לידי ביטוי בקשר קרוב יותר עם הלקוח ועלויות מכירה נמוכות יותר .  אבל, טכנולוגית הענן מאפשרת בקלות לדלג על המפיץ. בתוכנת ענן הקשר לקוח ספק הדוק יותר, קל יותר לספק את כל צרכי התמיכה דרך הרשת, אין צורך בתמיכה, בהתקנה או בחומרה מיוחדת. יש האחידות מאפשרת בצורה קלה יותר לבנות קהילה תומכת ואקטיבית. הענן גם הורג את הפירטיות ומאפשר ליצרן לאמץ בקלות מודלים עסקיים שונים וגמישים הרבה יותר.

פלטפורמות הענן של 0nshape ושל Autodesk מדגימה היטב כיצד הויתור על מפיץ ומעבר לענן מאפשר מודל עסקי הרבה יותר ליברלי הכולל התנסות בחינם ורכישה מידית בשתלום של דמי שימוש חודשים וללא כל התחייבות כאשר Onshape מבקשת 100$ לחודש  ואוטודסק מתחילה מ 25$ דולר לחודש.  בהשוואה, עלות הרכישה הממוצעת של תוכנת CAD למחשב היא כ 6,000$! תוכנה עם סימולציה וניהול מידע תגיע בקלות ל 10,000$ למשתמש ולזה יש להוסיף דמי מנוי שנתיים של מעל ל 20% ממחיר הרכישה!

בשבחי התחרות

אז מה העתיד של מפיצי התיב"ם? האם Onshape ו Autodesk 360 מבשרות את תום העידן של חברות כמו אומניטק, סיסטמטיקס או מקיט המיצגות חברות CAD בישראל ? האם העתיד הוא  של תוכנות זולות בתשלום חודשי וללא מתווך ?  המציאות היא כנראה קצת יותר מורכבת. בשוק לא תחרותי, כאשר יש רק פתרון אחד מתקבל על הדעת והמתחרים הם הרחק מאחור, יצרן התוכנה יכול להסתדר בקלות עם מכירה ישירה ולשמור לעצמו את כל נתח ההכנסות. בשוק כזה, קמים נותני שרותים המתחרים על ליבו של הלקוח בשרותים משלימים כגון פיתוח אפליקציות, הדרכה והתמעה. אבל, כאשר השוק תחרותי ויש מספר פתרונות המתחרים על ליבו וכיסו של הלקוח, יש חשיבות גדולה למפיץ מקומי מוצלח שיכול לדחוף את המוצר ולתת לו ערך נוסף מול המתחרים. בשוק כזה, הצלחת המוצר תלויה פעמים רבות ביכולתו של המפיץ ולא מעט מוצרים טובים כשלו רק בגלל רשת הפצה נחותה.  אוטודסק, למודת הניסיון, איננה לקוחת סיכונים. היא החברה היחידה היום שמוכנה עם מיגוון של מודלים עסקיים ותוכנות לענן, ענן למחצה ו Desktop . לעומתה, Onshape מהמרת על הענן ומכירה ישירה ללקוח כאפשרות יחידה. המבחן האמיתי של Onshape יגיעה כנראה בקרוב, כאשר החברות הותיקות יעמידו גם הן מולה תוכנות ענן המגובות ברשת המפיצים יעילה. זה יהיה אתגר אמיתי למסוגלות של תוכנה ללא הפצה אגרסיבית מקומית להתחרות באנשי מכירות מנוסים המכירים את הלקוח ואת האתגרים העסקיים שלו.  הסיכוי של מפיצי סולידוורקס, איינוונטור או סוליד אדג' בכלכלה החדשה תלוי ביכולת שלהם ושל יצרן התוכנה להסתגל למציאות חדשה בה ההכנסות הראשוניות ממכירת תוכנת CAD לא קיימות יותר ואין יותר אלפי דולרים כהכנסה מובטחת עם כל הזמנה. בשביל לשרוד, המפיצים יהיו חיבים לאמץ מודל מכירה יעיל יותר ולבסס יותר הכנסות על מתן שרותים בתשלום כגון הדרכה והתמעה. המחיר הזול יותר וההתחיבות הפחות נוקשה יחד עם ביטול האפשרות לפירטיות אמורות להוסיף כמות גדולה מאוד של משתמשים חדשים למעגל ולהגדיל משמעותית את השוק. מי שידע לפנות לשוק זה יגלה הרבה מאוד הזדמנויות עסקיות ואפשרות לעשות חיל גם ב  100$ לחודש למשתמש .

3D printers for the manufacturing market

3D printers for the manufacturing market are classified by four segments. The major segment, for producing usable parts, is Additive MANUFACTURING. The Auxiliary segment is for parts that support an industrial process like investment casting or sand casting and Prototype and entry level are for Individual parts with limited functionality.

For mass production (shot series), the only technology available today is powder bed.  SLS for plastic and SLA and EBM for metal. No other technology can match powder when it come to the number of parts per job, the quality and the mechanical properties of the printed parts.

The next map describe some of the limitation when bring the 3D printing technology to the demanding manufacturing market.  

The best way to success with 3D printing is to adjust the design to the technology and to find the unique leverage that additive manufacturing can give over the traditional technologies for each project.

Polymers are the most common material when it come to 3D printing but, the selection between  types of polymers is very limited.