האתגר: לייצר מטוס שלם באמצעות מדפסת תלת-ממד עד 2050 - TechNation - TheMarker
 

אתם מחוברים לאתר דרך IP ארגוני, להתחברות דרך המינוי האישי

טרם ביצעת אימות לכתובת הדוא"ל שלך. לאימות כתובת הדואל שלך  לחצו כאן

תיק מניות

רשימת קריאה

רשימת הקריאה מאפשרת לך לשמור כתבות ולקרוא אותן במועד מאוחר יותר באתר,במובייל או באפליקציה.

לחיצה על כפתור "שמור", בתחילת הכתבה תוסיף את הכתבה לרשימת הקריאה שלך.
לחיצה על "הסר" תסיר את הכתבה מרשימת הקריאה.

לרשימת הקריאה המלאה לחצו כאן

האתגר: לייצר מטוס שלם באמצעות מדפסת תלת-ממד עד 2050

פרויקט מאגד עתיד של המדען הראשי, שבו לוקחות חלק בין השאר אלביט, התעשייה האווירית ותעש, מפתח טכנולוגיות להדפסה בתלת-ממד שיתאימו לכל ענפי התעשייה, תחום שכבר זכה לכינוי "המהפכה התעשייתית הרביעית"

4תגובות
מדפסת תלת מימד של Ultimaker

האם עד 2050 נטוס במטוסים שיוצרו במדפסות תלת־ממד? השאלה הזאת אינה לקוחה מספרות המדע הבדיוני - היא חלק ממהלך שטובי המוחות בענף התעופה האזרחי והביטחוני מכוונים אליו. גופי מחקר ופיתוח ברחבי העולם, וגם בישראל, התחילו בפיתוח, ייצור וניסוי של רכיבים למסוקים ולמטוסים המופקים ממדפסת תלת־ממד.

את היעד לענף התעופה העולמי סימנה ב-2012 יצרנית כלי התעופה איירבוס. לפי החזון, הייצור יתחיל באבקה שנכנסת למדפסת בצד אחד של פס הייצור, ויסתיים במטוס מושלם. האתגרים הם פיתוח טכנולוגיות ייצור, מדפסות תלת־ממד חדשניות, חומרים מיטביים ואמצעי חיבור בין החלקים.

הדפסת מוצרים בתלת־ממד היא חלק מ"המהפכה התעשייתית הרביעית". הראשונה התחוללה במאה ה–18 בעקבות המצאת הקיטור, שהכניס מיכון לתעשייה הידנית. המהפכה השנייה התחילה עם הגילוי והייצור של החשמל, שבעקבותיהם הומצא פס הייצור ההמוני, והמשיכה עם הופעת הטלגרף וייצור כלי רכב ותעופה מאמצע המאה ה-19. המהפכה השלישית התרחשה בסוף המאה ה–20, עם התפתחות התקשורת וטכנולוגיית המידע, שמאפשרות ייצור אוטומטי. המהפכה הנוכחית, הרביעית במספר, כוללת את התפתחות הרובוטיקה של הייצור, חיבור לאינטרנט וייצור בתלת־ממד של מוצרים מחומרים חדשים.

מהפכת התלת־ממד בשוק האזרחי אמנם אינה מתקדמת בקצב שלו ציפו המשקיעים, ועל כך מעידה למשל הירידה בשוויין של חברות הדפסה תלת־ממדית כמו סטרטסיס האמריקאית, שמוזגה עם אובג'ט הישראלית לפני כארבע שנים. עם זאת, המהפכה מתקדמת בצורה זהירה ומדודה בתחומי הביטחון והתעופה, ומחלחלת לאטה גם לשוק האזרחי.

ישראל משתתפת במרוץ העולמי לייצור בתלת־ממד, בעיקר בתחומי התעופה והביטחון, באמצעות מאגד עתיד - פרויקט שהוקם ב–2015 על ידי משרד המדען הראשי (כיום רשות החדשנות) במשרד הכלכלה והתעשייה, וכולל את החברות הביטחוניות המובילות. בחודש שעבר נערך ניסוי מוצלח של המאגד לרכיב למטוס, המחבר בין ציר של מכל נישא למייצב כיוון שיוצר מטיטניום בהדפסה בתלת־ממד. הדפסה זו איפשרה הפחתת משקל של עשרות אחוזים, בהשוואה לחלקים דומים המיוצרים בטכנולוגיות מסורתיות.

בניסוי נבדקו כמה מתאמים שהודפסו במדפסות שונות. כל המתאמים עמדו בעומס המרבי, שגדול פי 1.5 מעומס הטיסה המחושב. ניסוי קרקעי זה נחשב אבן דרך בפיתוח מתודולוגיה להסמכתם של חלקים מודפסים לשמש כמבני תעופה. המאגד פועל בשיתוף פעולה עם חיל האוויר כדי להסמיך חלקי חילוף מודפסים למסוקים. ניסוי אמת בטיסה צפוי להתבצע בחודשים הקרובים.

ליאור זילברמן

"הדפסת תלת־ממד מפחיתה עלויות"

ליאור זילברמן, שיזם את הקמת המאגד ועומד בראשו, אומר כי שוק ההדפסה בתלת־ממד בעולם, בכל התחומים, צומח ב-20%–25% בשנה, ועד 2020 צפוי להגיע למכירות של כ–11 מיליארד דולר. סכום זה כולל מוצרים מודפסים, שירותים, מדפסות וחומרי הדפסה.

שוק המוצרים המודפסים צפוי להגיע עד 2020 לכ–4.5 מיליארד דולר. מתוכו, שוק החלקים המודפסים לתעופה צפוי להגיע למיליארד דולר, שוק המוצרים בתחום הרפואה יגיע ליותר מחצי מיליארד דולר, שוק הרכב נאמד ב–2 מיליארד דולר, ושוק האלקטרוניקה ומוצרי הצריכה יתקרב למיליארד דולר. על פי הערכות אחרות, צמיחת השוק תהיה מהירה פחות.

לדברי צביקה צבר, מנהל תחום הדפסה בתלת־ממד בחברת מפעיל, יבואנית מדפסות בתלת־ממד, הביקוש למדפסות אלה בישראל הוא בעיקר לשלב הכנת הדגם (פרוטוטייפ), ועדיין לא לייצור סדרתי. לדבריו, "באמצעות הדפסת התלת־ממד ניתן להפחית עלויות תפעול בעשרות אלפי דולרים כבר בשלב התכנון והפרוטוטיפ, לפני שנכנסים לייצור המוני, בייחוד בייצור ברזל. זה כבר מתקיים בתעשיות צבאיות — בקרקע, בתעופה ובים, במטוסים ללא טייס, במשוריינים, בטנקים ובמטוסים".

חברת מפעיל מייצגת בישראל מותגים בינלאומיים של מדפסות תלת־ממד שולחניות, ובנוסף פועלת למתן פתרונות לארגונים ולעסקים בתחומי ההדפסה בתלת־ממד, המחשוב והדפוס המקצועי. צבר מוסיף כי "יכולות הפיתוח גדלות ככל שמדובר בחלקים שאינם יכולים להיות מיוצרים בתבניות, כמו חלקים מסובכים של לוויינים. לעתים בציוד ייחודי ויקר כמו לוויין, שאינו מיוצר כסדרה (להבדיל ממל״ט, למשל), אין היגיון בפיתוח תבניות ייצור".

השימושים הצבאיים בייצור תלת־ממד מסבירים גם מדוע במאגד שותפות החברות הביטחוניות הישראליות הגדולות. "טכנולוגיית ההדפסה מוגדרת כמהפכה התעשייתית הבאה, ועבור ממשלות רבות התחום נמצא בעדיפות אסטרטגית", אומר זילברמן. "שימוש בטכנולוגיה זו בתעשיית האווירונאוטיקה והחלל בכלל, ובמנועים בפרט, נהפכת להיות עניין חשוב. בנוסף למכוני מחקר ואקדמיות בעולם, יצרניות המטוסים הגדולות, כמו בואינג ואיירבוס, עוסקות בפיתוח מבנים תעופתיים המיועדים לייצור בהדפסה, ובמקביל בחקירת חומרים חדשים ותהליכים משלימים. המטרה היא לייצר מטוסים במשקל מופחת במאות ק"ג, הזולים לייצור ותחזוקה במיליוני דולרים".

כמו המאגד של המדען הראשי, גם מאגד עתיד נועד לאפשר שילוב התמחויות וידע של גופים מהאקדמיה והתעשייה, במטרה לצבור ידע ולפתח תשתית נדרשת לשיפור האטרקטיביות של התעשייה הישראלית בשוק העולמי בתחום מדפסות תלת־ממד. במאגד עתיד שותפים סאיקלון מקבוצת אלביט מערכות, התעשייה האווירית, תעש, אלגת, CAS, לימת וכנפית וקבוצות מחקר מהאקדמיה, כמו אוניברסיטת בן־גוריון, הטכניון, מכון המתכות ומכללת אפקה.

בנוסף למשתתפי המאגד, משמשת רשות התעופה האזרחית (רת"א) כגורם משקיף. רת"א אמורה ללוות את הפיתוח ולתרום בביצוע הערכות היתכנות (וולידציה), לפיתוח מתודולוגיות, להוכחת חומרים מודפסים ולרישוי של טכנולוגיות ההדפסה. משקיף נוסף הוא חיל האוויר, שיאפשר לבחון את התנהגות הרכיב במטוס, או בפלטפורמה אווירית אחרת.

לדברי זילברמן, מאגד עתיד פועל לפיתוח טכנולוגיות גנריות לייצור רכיבים תעופתיים עשויים מטיטניום בהדפסת תלת־ממד. הוא מתמקד בפיתוח יכולות ותהליכים, פיתוח, ייצור, איפיון והוכחה של מבנים תעופתיים אופטימליים.

מדפסת תלת ממד
בלומברג

להגדיל את רמת התחרותיות של ישראל

לפי תוכנית העבודה של המאגד, בסוף תקופת הפיתוח יופק מדריך המידע שמתייחס לטכנולוגיות ייצור הנדסי, ייצור ובדיקה של מבנים מודפסים מטיטניום באיכויות הנדרשות לרישוי תעופתי. בנוסף ייוצרו מדגימים שיעברו ניסויים להוכחת אפשרות השימוש בהם.

המאגד פועל בשלוש קבוצות עבודה: הראשונה, קבוצת תוכן בהובלת תע"א, שעוסקת בין השאר בפיתוח גיאומטרי של חלקי מבנה מודפסים, פיתוח תוכן ורישוי אווירי של מבנים מודפסים חכמים וחדשניים המשלבים משקל מופח, וביצועים משופרים.

השנייה, קבוצת חומרים חדשים ותהליכים משלימים, בהובלת תעש, העוסקת בין השאר בבחינת אבקות טיטניום מסחריות, במטרה למצוא את המתאימות ביותר להדפסה מבחינת תכונות מול עלות. הקבוצה השלישית, קבוצת הדפסה וחיבור, בהובלת סאיקלון, עוסקת בין השאר בפיתוח תהליכי הדפסה שיסייעו לייצור חלקי מבנה תקינים וזולים.

הטכנולוגיה המפותחת במאגד צפויה להגדיל את כושר התחרות של התעשייה הישראלית, ולהקנות לה כרטיס כניסה לנישה ייחודית של מוצרים. לדברי זילברמן, "הידע שיצטבר יהיה נגיש לתעשייה בישראל, וצפוי להביא לביסוסה כמובילה ובעלת יכולות חדשניות לתכנון וייצור מבנים תעופתיים, מסובכים גיאומטרית, הניתנים לייצור אך ורק בהדפסה. כפועל יוצא, יגדל נתח המכירות וההכנסות".

גם נאס"א, פורמולה 1, בואינג וג'נרל אלקטריק עוברות להדפסה בתלת־ממד

יצרנית כלי הטיס איירבוס אינה היחידה שמפתחת יכולות בתחום הייצור התעשייתי בתלת־ממד. צביקה צבר, מנהל תחום הדפסה בחברת מפעיל, יבואנית מדפסות בתלת־ממד, אומר כי ג'נרל אלקטריק פועלת בשנים האחרונות לאיתור טכנולוגיות הדפסה לייצור של חרירי דלק (Fuel Nozzles) למנועי מטוסים, שחוסכים דלק.

באמצעות טכנלוגיית העיצוב וההדפסה בתלת־ממד, ניתן לייצר את החרירים כחתיכת מתכת אחת, ולפי הפרסומים, המוצר המוגמר חזק יותר וקל יותר מזה של פס הייצור המסורתי. ג'נרל אלקטריק רכשה יותר מ-300 מדפסות תלת־ממד, וחטיבת התעופה שלה מעוניינת לייצר כ–100 אלף חלקים כאלה עד 2020.

צביקה צבר

לדברי צבר, חברת התעופה בואינג היתה אחד המאמצים הראשונים של טכנולוגיית הדפסה בתלת־ממד, והדפיסה יותר מ–20 אלף חלקים בתלת־ממד עבור עשרה מטוסים צבאיים ומסחריים. בדגם 787 דרימליינר יש 30 חלקים מודפסים, לרבות צינורות אוויר וצירים.

צבר הוסיף כי צוות פורמולה 1 של פרארי מפתח ומייצר בוכנות בתלת־ממד עבור המנוע החדש שלו. הבוכנה מבוססת על סגסוגת פלדה, שתעניק חוזק ועמידות בפני חום, יותר מבוכנת אלומיניום. ההדפסה בתלת־ממד מאפשרת לפרארי יצירה של מבנים גיאומטריים מורכבים, שיכולים לספק כוח רב יותר והפחתת משקל. הדבר לא התאפשר בייצור מסורתי כמו יציקה.

עוד אמר צבר כי סוכנות החלל האמריקאית, נאס"א, נכנסה לתחום הייצור בתלת־ממד. ב-2016 ביצעה הסוכנות בהצלחה סדרה של 12 מבחנים על אב הטיפוס של מנוע רקטי מודפס בתלת־ממד. החלקים שהודפסו כללו משאבת טורבו לדלק, מזרק דלק, שסתום ומרכיבים במנוע. עם זאת, הפרויקט ליצירת מנוע מודפס במלואו עדיין מתקשה לייצר בטכנולוגיה זו את מנוע הבעירה העיקרי.

השילוב בין מהפכת התלת־ממד לאינטרנט של הדברים יוריד עלויות

מהפכת ההדפסה בתלת-ממד משתלבת עם תחום חדשני נוסף - האינטרנט של הדברים, טוען אורן הרמב"ם, מנהל היחידה למימון ותמריצים ממשלתיים בהתאחדות התעשיינים. דוגמה לכך היא מערכת שמעבירה למנהל הייצור מידע על רכיב במכונה שקרוב לנקודת שבר, ובכך מאפשרת לו להחליף את הרכיב לפני שיישבר ויגרום לייצור להיעצר.

"תחומים נוספים במהפכת הייצור המתקדם כוללים רובוטיקה, ניצול יעיל של מידע רב המופיע ברשת (ביג דאטה), ואפילו מציאות רבודה - תחום בתעשייה שנמצא עדיין בראשית דרכו", אומר הרמב"ם. לדוגמה, משקפיים ייעודיים לטכנאי, שמביט דרכם בארון חשמל, יכולים להקרין לו על מסך המשקפיים לאיזה מכשיר כל מתג מוביל. ברפואה, מכוונים משקפיים כאלה לספק למנתח מידע על מצבם של איברים נוספים של המנותח.

לדברי הרמב"ם, השימושים האופיינים בתעשייה הישראלית להדפסה בתלת-ממד בשלב זה הם בעיקר ייעול של בניית אבטיפוס. המדפסת יודעת לקרוא שרטוט של לקוח ולייצר ממנו אבטיפוס בתהליך מהיר וזול מהמקובל כיום. "היצרן מקבל שרטוט מלקוח, הופך אותו לשפת מדפסת, ומזין למדפסת חומרים. היא מתחילה לעבוד - ותוך כמה שעות יש אבטיפוס מוכן". אם נדרשים תיקונים, מזינים אותם דרך השרטוט למכונה, והיא מתקנת את ההדפסה הבאה", הוא מסביר.

הייצור במדפסת תלת-ממד אינו מתאים לייצור המוני בשלב זה, בשל מחירו הגבוה יחסית. עם זאת, הוא מתאים לסדרות מוצרים קטנות ולאבטיפוס של מוצרים. כמו כן, הייצור מתאים לרכיבים מורכבים מבחינה גיאומטרית, שקשה או בלתי־אפשרי לייצרם בשיטות קונבנציונליות כמו יציקה.

ככל הידוע, משרד הכלכלה והתאחדות התעשיינים פועלים למיפוי הייצור המתקדם בתעשייה הישראלית כדי לזהות טכנולוגיות רלוונטיות למשק, פערים ואתגרים בדרך לאימוץ הטכנולוגיות החדישות. משרד הכלכלה יפעיל בשנתיים הקרובות מסלול לקידום פריון וייצור מתקדם בתעשייה, בתקציב משוער של כ-60 מיליון שקל, אבל התמיכות בתחום מיועדות בעיקר למפעלים בצפון. התחום נופל בין הכיסאות של מרכז השקעות ולשכת המדען הראשי. משרד הכלכלה צפוי לטפל בו בתוכנית העבודה לשנתיים הבאות.



תגובות

דלג על התגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר TheMarker

סדר את התגובות

כתבות ראשיות באתר

כתבות שאולי פיספסתם

*#