הדפסת ציוד רפואי בימי קורונה

כמה השגות והמלצות למדפיסים ציוד לצוותים רפואיים

המדגים איננו רופא

הרבה הפתעות צצות ומופיעות במשבר הקורונה. למשל, מסתבר שרוכב קורקינט ממוצע בתל אביב מוגן טוב

יותר מאשר הצוותים הרפואיים בבתי החולים. גם פועלי הבנין, אלו שנושרים כל הזמן מבניינים, עובדים בסביבה מוגנת יותר מרופא בחדר מיון. הריכוז הגבוה ביותר של חולים מאומתים ומפוצצים בוירוסים בריכוז גבוה הוא בבתי החולים, ובעוד החולים כנראה לא יכולים עוד להדביק אחד את השני, הצוותים הרפואיים שמטפלים בהם נמצאים ב"גראונד זירו" של הווירוסים וחשופים להדבקות בכל רגע נתון. הדבקות בקורונה של איש צוות רפואי, מורידה אותו מיד ממצבת כוח האדם לטיפול בחולים, ובעוד שמאגר החולים הפוטנציאלים לא נגמר, המלאי של אנשי צוות רפואי הוא מספר נתון וסופי.  

דמיינו, מה היה קורה אם מרכז המבצעים של חברת תעופה היה מנוהל כמו בית חולים, צוות אוויר היה אז טס ישירות לניו-יורק, עוצר לחמש דקות בשדה, ואותו צוות היה עולה מיד על טיסה חזרה. בדרך חזרה, הטייסים היו מעבירים לטיס אוטומטי, מבקשים מהדיילת להעיר אותם אם יש משהוא חריג והולכים לישון. בקוקפיט לא היה ציוד חירום כגון מסכות חמצן או חגורות הצלה לטייסים, ואם כן היה, אז בכמות מופחתת שמספיקה רק לטיס אחד. צוות הדיילים היה מתקשה לעבור לאחורי המטוס בגלל כל הנוסעים שהושבו על הרצפה במעברים. לאחר ארבע שעות טיסה המטוס היה מנמיך ל 8,000 רגל וטס ללא דיחוס כי המערכת דולפת, בגישת ההנמכה לבן גוריון, הטייסים היו מכבים מנועים ודואים עד המסלול, כי אין מספיק דלק, ובתקופת הלחץ של החגים, הטייסים היו פשוט נשארים לישון במטוס בין הסבבים של הטיסות.

עולם הרפואה, בארץ ובמדינות רבות בעולם, עדין לא הפנים את הרעיון שצוות רפואי אינננו מוצר חד פעמי ושחיי החולים תלוים דבר ראשון בזמינות וכשירות הצוותים הרפואים. פתרונות טכנולוגים להגנה על צוותים רפואיים ידועים וקיימים אבל, כמות הציוד היא קטנה מידי ואיננה מכסה את כל הצוות הרפואי. פעמים רבות, הציוד גם לא נבדק מעולם, והצוות לא מתורגל בשימוש בו. כאשר כל המדינות שומרות את המלאי המועט לעצמן, והיבוא והיצוא נחסמו כמעט לחלוטין, הפתרון הוא ייצור מהיר ומקומי של הציוד החסר, וייצור מהיר ומקומי הולך נהדר עם הדפסה תלת ממדית. מי שמובילה את הטרנד של השלמת ציודים בהדפסה תלת ממדית, היא קהילת המייקרים, שזה אומר הרבה אנשים ממקומות שונים, עם רצון טוב, זמן פנוי, ובעיקר התלהבות יתר, וגישה למדפסת תלת ממד. האנשים בקהילה הגדולה הזו, מאוד מאוד רוצים לעזור לאנשי צוות הרפואה וכבר ההתחילו להוריד תוכניות, לתכנן בעצמם, להדפיס ולהרכיב בכמויות ציוד הגנה בייצור מקומי. פרויקטים כאלו מתפרסמים כל יום באינטרנט, ובגלל מחסור בציוד מיגון, יש פתרונות מאולתרים שכבר נכנסו לשימוש בשטח, כמו, הסבות של ציוד ספורט ימי או הגנה על הפנים במעין מסכת ריתוך. אבל, נראה, שחלק גדול מהיצרנים הביתיים קיבל השראה ממשחק עם דמויות מפליימוביל, ולכן מאמינים שהצוות הרפואי צריך להיות מוגן ולהראות כמו בוב הבנאי. מסתבר, שעובדי רפואה הם לא כבאים, אמודאים, צוללנים או אנשי הדברת חרקים, ולצערינו, הפתרון להגנה על צוותים רפואיים לא יכול להגיע בהשראת תוכניות לילדים או סרטים מצויירים. אם אנחנו לא רוצים לקצר עוד יותר את "חיי המדף" של עובדי בתי חולים, אזי, כדאי לשים לב לכמה דברים חשובים לפני שדוחפים להם ציוד לידיים שעשוי לסכן אותם ואת האנשים סביבם.

בשביל לשמור על הבריאות, אני ממליץ לכם לשים לב לדגשים הבאים לפני שאתם מיצרים או משתמשים בפתרונות מאולתרים שכאלה

א.     בקרת איכות – לא משנה מה החלק המודפס,  אביזר של מכונה, מתלה למשקף הגנה לפנים או מחבר לזרימת אוויר, החלקים המודפסים במדפסות ביתיות גורמים לי להרגיש מאוד לא נוח מהסיבות הבאות. ליצרן ביתי או במרכז שכונתי אין שום בקרה על חומר הגלם, מרכיביו ואיכותו, אין גם שום בקרה על הליך הייצור והאריזה. הוא איננו יכול לספק עם החלקים פרוטוקול לסטרליזציה. האם החלקים בכלל ניתנים לניקוי? מה לגבי בדיקת אטימות למים או למעבר אוויר? טכנולוגיית הייצור גם איננה יכולה להבטיח איכות זהה לכולם, גם לא באותה המדפסת, ועם אותם פרמטרים, שלא לדבר על מדפסות באתרים שונים. תחשבו רגע על מצב שבו עשרים יצרנים ביתיים מתאגדים לספק 1000 משקפים לבתי חולים ולאחר האספקה מתגלה שאחד מהספקים חולה  בקורונה. מה עושים? איך יודעים לאסוף את החלקים החשודים? מה קורה אם מתגלה שאחד החלקים מזוהם? איך מוצאים את כל הסדרה? חברות מסודרות שעובדות על פי תקן ובהתאם לנוהל בקרת איכות מוסדר, משתמשות בנוהלי עבודה מוסדרים ויכולת לעבוד מול דרישות של מערכות בריאות. הנוהלים האלו נכתבו לא פעם בדם ומטרתם היא לשמור על בריאות הציבור.  

ב.     ניקוי, סטרליזציה  -  החלקים המודפסים מיועדים לשימוש בסביבה מזוהמת בנגיפים, ולכן יש להניח  שיזדהמו גם כן.  ברוב שיטות ההדפסה  חלקי הפלסטיק המתקבלים הם בעלי מבנה אוורירי, היכול לשמש מצע נהדר לספיחת זיהומים ואתגר גדול לניקוי ולסטרליזציה. בייצור מסודר, היצרן אמור לספק איפורמציה בדוקה על שיטת הניקוי, על משך חיי המדף של החלק ומתי צריך להחליפו.

ג.      שיטת ההדפסה וחומרי הגלם - שיטת ההדפסה הנפוצה מכולן ובמיוחד בסביבה הביתית מכונה FDM או FFF. זו גם טכנולוגיה מאוד בעיתית ליצור מוצרים לסביבה רפואית. בשיטת הדפסה זו המדפסות מוזנות בחוט מחומר הגלם שמחומם ונדחס על משטח ההדפסה שכבה אחרי שכבה.  שני חומרי הגלם הנפוצים במדפסות הביתיות הם ABS  ופלסטיק ממקור אורגני הקרוי PLA ונחשב בעיני הציבור כבטוח וקל יותר לשימוש. המשתמשים הביתיים משתמשים בחומרי גלם ממקורות עלומים ללא בקרה אחר הרכב החומר והתאמתו לשימוש שאליו מיעדים אותו.  שיטת ההדפסה בשכבות מיצרת מודל שאיננו אוטם זרימת אוויר ופעמים רבות גם זרימת מים כלומר, החלקים דולפים ובין השכבות קל לזיהום להצטבר.  הנסיון לייצר מסכות עם הגנת N95 בשיטה זו הוא לא אחראי.

טכנולוגית ייצור נוספת נפוצה היא SLA או DLP, בשיטה זו משתמשים  בשרף פוטופולימרי כלומר, נוזל סמיך שהופך למוצק בחשיפה לתאורת UV. המודלים המתקבלים הם בדרך כלל אטומים. רוב החומרים בשיטה זו אינם מאושרים למגע ממושך עם העור. בתחום המקצועי ניתן למצוא חומרי גלם עם אישורים לרפואה דנטלית שיהיו יותר נסבלים גם לשימושים אחרים כמו לשימוש שכבר נעשה להדפסת מטושים מאושרים רפואית. החלקים המתקבלים בשיטה זו הם שבירים, אינם עמידים לזמן ארוך וממשיכים להתקשות עם החשיפה לאור.

מטושים מודפסים בתלת ממד

שיטת היצור המתאימה ביותר להדפסת חלקי פלסטיק עמידים היא ה SLS או קרובת המשפחה שלה ה- MJF  של חברת HP. חומר הגלם הנפוץ שמתאים לשימוש ולייצור מוצרים רפואיים בשיטות הנ"ל הוא ניילון 12 שמכונה גם פוליאמיד 12 או PA12. חלק מיצרניות המדפסות קבלו אישור של מינהל המזון והתרופות האמריקאי לשימוש בחומר גלם זה, למגע עם עור אדם לזמן קצר, ולמכלי מזון (לא אלכוהול) . לאינפורמציה נוספת לגבי תאימות רפואית -  EOS ,  HP .

אז מה כן ניתן לעשות ?

הדפסה תלת ממדית היא כלי נהדר לצרכי פיתוח, ייצור אב טיפוס וכלים לטובת שיטות ייצור אחרות, כמו למשל הדפסת מודל לשימוש ביצירת תבניות גמישות (תבניות סיליקון). כאשר מייצרים חלקים בהדפסה שאמורים לשמש כמוצר סופי, חשוב לבחון בצורה מעמיקה היכן ומה השימוש בחלק ומה הדרישות ממנו.

מחברים שונים לצנרת אוויר וחמצן צריכים להיבדק לעמידה בלחץ אויר ולבדיקת דליפות בממשקים. בחלק מלשכות השרות המקצועיות יש אנשים עם ניסיון וידע בתחום הזה. מומלץ לייצר את החלקים רק אצלם.  חלקים הבאים במגע עם העור יש לוודא שמיוצרים מחומר שמאושר לכך או לצפות בחומר מתאים שיחצוץ בין החלק לעור. ייצור ביתי בסביבה לא מפוקחת לא מומלץ ובכל מקרה יש לנקוט בכל אמצעי הזהירות כשמדפיסים חלקים כדי למנוע התפשטות זיהומים.  

יצרן חלקים מודפסים בתלת ממד צריך להיות מסוגל לספק מידע מוכח לגבי מקור חומר הגלם, שיטת הניקוי וסטריליזציה לחלקים המיוצרים.  חלקים חיצוניים מומלץ לצבוע בפריימר מיוחד ושכבת צבע אטומה שאותה ניתן לנקות באלכוהול 70%.  

מנהל המזון והתרופות, ה FDA האמריקאי נותן מספר הנחיות לנושא ומאפשר גם גמישות לימי משבר

הסבות למסכות שנורקל

אם יש לכם גישה למסכת שנורקל של דקטלון, או לגרסה הטובה יותר של Ocean Reef שמיצר אותן עבור גם עבור דקטלון ואתם רוצים להסב אותה למסכת חמצן רפואית לחולה או לאיש צוות, אנא הימנעו מלהדפיס את המחברים הדרושים. החברה אומנם שחררה את קבצי התל ממד באינטרנט אבל בגלל הביקוש התחילה לייצר את החלקים בכמות של 1,000 ביום והיא שולחת אותם לכל העולם. היבואן , חברת דוגית , בקשר הדוק עם היצרן ומביאה את המתאמים לארץ . 

רשימה של כל מי שמייצר בארץ בהדפסה תלת ממדית תוכלו למצוא כאן. 

בשביל לשפר את האטימות של חלקים מודפסים ולאפשר  
סטריליזציה, מומלץ לשקול ציפוי מתכתי כטיפול משלים. פולימרטל היא אחת החברות שמתמחה בסוג טיפול כזה.

וירוס קורונה בהשוואה לשכבת הדפסה אחת בעובי 60 מיקרון

גל רז

רשמים מתערוכת ראפיד 2018 בדאלאס

דאלאס טקסס, בטלויזה משדרים ידיעה ששולחת אותי לבדוק שזה לא הראשון באפריל. חברת פורד, כך בשידור, תפסיק לשווק מכוניות נוסעים בארה"ב. פורד ובעקבותיה גם GM, החליטה למכור לאמריקאים רק את מה שהם הכי רוצים, טנדרים ו SUV גדולים. החברה תמשיך לשווק רק שתי מכוניות נוסעים בארה"ב, דגם אחד של הפוקוס ואת המוסטנג. 

למטה ברחוב רוב המכוניות נראות כאילו חזרנו לשנות השבעים, לתקופה שלפני משבר האנרגיה. מכוניות ארוכות וגדולות עם שלדת סולם, הנעה אחורית ומנועים בעלי נפח ומרובי צילינדרים. ובעוד תעשיית הרכב, לפחות בארה"ב, הולכת אחורה, בתוך אולם הכנסים ב Fort worth דאלאס, שם מתקיימת תערוכת ראפיד להדפסה תלת ממדית, התמונה מבלבלת לא פחות.

דיגיטל מטל - הדפסת מתכת, מקטן ליותר קטן

הרושם שמתקבל מהתערוכה הגדולה בצפון אמריקה הוא שב 2018 תעשיית התלת מימד עדין נמצאת במוד של חיפוש ותהייה. כמעט בכל ביתן ואצל כל יצרן מדפסות רואים הבטחה לטכנולוגיה חדשה שבקרוב, ממש בקרוב תכבוש את העולם. את הביתן הגדול ביותר בתערוכה הקימה Desktop Metal, חברת הזנק אמריקאית להדפסת מתכת שגייסה כסף רב ומציגה טכנולוגיה שיכולה להיות מעניינת כאשר תבשיל . לידם, בביתן מעט קטן יותר, הציגה יצרנית המדפסות המוערכת EOS מספר מדפסות שהמעניינת בינהם היא ה P810 שפותחה בשיתוף עם Boeing ויכולה להדפיס חומר אחד חדש מסוג ניילון עם סיבי פחמן קצרים שאולי בעתיד  ישתמשו בו בתעופה. לחברת קרבון, שעושה הרבה רעש כבר מספר שנים, שיתוף פעולה עם אדידס שבקרוב אולי יביא לצרכן נעלי ריצה חדשות. לידם מציגה חברה ספרדית שבקרוב תוציא מדפסת SLS זולה מאוד כמו עוד מספר חברות שממש בקרוב יספקו מדפסות SLS שולחניות לכל דורש. 

ככלל, מדפסות המתכת והחומרים המורכבים הן אלו שתפסו את עיקר תשומת הלב בתערוכה ושם נמצאת ההבטחה הגדולה של תעשייית התלת מימד. בחומרים מרוכבים התעשייה מקווה לפישוט תהלייכי ייצור וזמן לשוק מהיר יותר ואילו הדפסה במתכות אמורה להביא לחיסכון במשקל, פישוט הרכבות והקטנת מספר החלקים במוצר. 

 

מרשימה ומעוררת הערכה הייתה הנוכחות הישראלית בתערוכה. Stratasys הופיעה עם ביתן גדול והבטחה למדפסת מתכת בטכנולוגיה חדשה בקרוב. Xjet המייצרת מדפסות למתכת וחלקים קרמיים הופיעה עם אחד הביתנים המרשימים והעסוקים ביותר בתערוכה וננודימנשיין הציגו את מדפסת האלקטרוניקה שלהם. עברית ניתן היה לשמוע גם ב BigRep שמייצרת מדפסת חוט גדולה מאוד (FFF) ויש גם את Formlabs האמריקאית שנוסדה ע"י ישראלים.

נציגות ישראלית הייתה גם בתחום התוכנה עם Prosper3D המפתחת פתרונות תוכנה לתחום ההדפסה התלת ממדית ובביתן סימנס עם פלטפורמת הענן החדשה שמפותחת בישראל. 

יתכן שתעשיית הרכב בארה"ב הולכת קצת אחורה (עד למשבר האנרגיה הבא) אולם בתחומים אחרים כולם מחפשים יתרון תחרותי. התעשייה מבינה שיתרון זה יכול להגיע ממעבר לטכנולוגיות ייצור חדשניות כגון הדפסה תלת מימדית וכיום לאחר מספר שנים של האטה, נראה שהכסף זורם שוב לתעשיית מדפסות התלת מימד ויש הרבה התחלות חדשות והרבה הבטחות באוויר. 

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