כששמעת לראשונה את המילים "הדפסת תלת מימד", דמיינת לעצמך טכנולוגיה סופר עתידנית המופיעה לעתים קרובות בסרטי מדע בדיוני? עם זאת, תאמינו או לא, הדפסת תלת מימד קיימת כבר כמעט 40 שנה.
הדפסה תלת מימדית (3D) היא תהליך ייצור תוסף היוצר אובייקט פיזי מעיצוב דיגיטלי. התהליך פועל על ידי הנחת שכבות דקות של חומר בצורת פלסטיק נוזלי או אבקתי, מתכת או מלט, ולאחר מכן איחוי השכבות יחד.
להלן ציר זמן מהיר של הדפסת תלת מימד משנות הארבעים ועד היום.
שנות ה-40: קונספט
למעשה, הדפסת תלת מימד קיימת בקונספט מאז 1945 - מורי ליינסטר הסביר את המונח בסיפורו הקצר "Things Pass By" משנת 1945, "אבל הבנאי הזה הוא גם יעיל וגמיש. אני מזין פלסטיק מגנוטרוני - החומר שהם מייצרים מהם בתים וספינות בימינו - לתוך הזרוע הנעה הזו. הוא יוצר רישומים באוויר בעקבות רישומים שהוא סורק עם תאי צילום. אבל פלסטיק יוצא מקצה זרוע השרטוט ומתקשה כשהוא בא... בעקבות ציורים בלבד”.
שנות ה-80: לידה
ניתן לאתר את האיטרציות המתועדות הראשונות של הדפסת תלת מימד לתחילת שנות ה-80 ביפן. בשנת 1981, ד"ר הידאו קודמה במכון העירוני למחקר תעשייתי של נגויה פרסם פרטים הנוגעים לטכניקת "אב-טיפוס מהיר". מחקר זה היה היצירה הספרותית הראשונה שתיארה את הגישה שכבה אחר שכבה הכל כך מהותית להדפסת תלת מימד. המחקר שלו כלל הדפסת פוטופולימרים בשיטה שקדמה לסטריאוליטוגרפיה, וכן דיבר על פרוסות חתך של שכבות המונחות זו על גבי זו כדי ליצור את האובייקט התלת-ממדי. עם זאת, ד"ר קודמה לא מילא את בקשת הפטנט לפני המועד האחרון שלו ומעולם לא קיבל את הפטנט.
כמה שנים לאחר מכן, שלישיית המהנדסים הצרפתים אלן לה מהאוט, אוליבייה דה ויטה וז'אן קלוד אנדראוס ביקשו ליצור מכונת אב טיפוס מהירה. במקום שרף, הם ביקשו ליצור מערכת שמרפאה מונומרים נוזליים למוצקים באמצעות לייזר. הם הגישו פטנט על תהליך הסטריאוליטוגרפיה, אך נטשו עקב חוסר פרספקטיבה עסקית.
זה היה צ'אק האל שבנה למעשה את מדפסת התלת מימד הראשונה. הוא הגיש את הפטנט הראשון לסטריאוליטוגרפיה (SLA) ב-1986, הקים את 3D Systems Corporation, וב-1988 הוציא את ה-SLA-1, המוצר המסחרי הראשון שלהם. מכונה זו אפשרה לייצר חלקים מורכבים, שכבה אחר שכבה, בשבריר מהזמן שזה ייקח בדרך כלל. האל המשיכה להגיש יותר מ-60 פטנטים סביב הטכנולוגיה, והפכה לסנדק של תנועת האב-טיפוס המהיר והמציאה את פורמט הקובץ STL שעדיין נמצא בשימוש היום.
SLA לא היה תהליך הייצור התוסף היחיד שנבדק במהלך תקופה זו. בשנת 1988, באוניברסיטת טקסס, הביא קרל דקארד פטנט על טכנולוגיית SLS, טכניקת הדפסה תלת מימדית נוספת שבה גרגרי אבקה מתמזגים יחדיו באופן מקומי על ידי לייזר. בינתיים, נרשמה פטנט גם על ידי סקוט קראמפ (Fused Deposition Modeling (FDM). השיטה כללה המסת חוט פולימרי והנחתו על מצע, שכבה אחר שכבה, ליצירת אובייקט תלת מימדי.
שנות ה-90 - 2000: צמיחה
בשנות ה-90, חברות וסטארט-אפים רבים החלו לצוץ ולהתנסות בטכנולוגיות הייצור התוספות השונות. במהלך תקופה זו, המכונות היו שונות מאוד מאלה שאנו משתמשים בהן כעת. הם היו קשים לשימוש, יקרים, ורבים מההדפסים הסופיים דרשו הרבה שלאחר עיבוד.
בשנת 2004 הקים ד"ר אדריאן בוייר, מרצה בכיר להנדסת מכונות באוניברסיטת באת' בבריטניה, את פרויקט RepRap. זה היה פרויקט קוד פתוח שמטרתו לבנות מדפסת תלת מימד שתוכל להדפיס את רוב החלקים שלה. הרעיון מאחורי זה היה דמוקרטיזציה של הדפסת תלת מימד על ידי הפיכת הטכנולוגיה לזמינה לאנשים ברחבי העולם.
שנת 2009 הייתה השנה בה נפלו פטנטי ה-FDM לנחלת הכלל, ופתחו את הדרך לגל רחב של חדשנות במדפסות תלת-ממד FDM, ירידה במחיר מדפסות תלת-ממד שולחניות, וכתוצאה מכך, מכיוון שהטכנולוגיה הייתה נגישה יותר, עלייה רְאוּת.
הדפסת תלת מימד עכשיו: פריים
כיום, מחירי מדפסות התלת מימד החלו לרדת, מה שהופך אותן לזמינות לקהל הרחב. לצד הורדת המחירים עלו גם איכות וקלות ההדפסה.
הדפסת תלת מימד משמשת במגוון תחומים. מדענים מאוניברסיטת סאות'המפטון הטיסו את כלי הטיס הבלתי מאויש הראשון בעולם המודפס בתלת-ממד; היצרנים של מכונית מודפסת בתלת מימד הגיעו עד 200 קמ"ג עם מנוע גז/חשמלי היברידי; וסטארט-אפ המתמחה בבניית מבני חיים אקולוגיים הגה בית גידול עשוי רובוט המתאים לחיים על מאדים.
פריצות דרך בהדפסת תלת מימד מתרחשות מהר יותר מאי פעם. ההשפעה האדירה והפוטנציאל הגדול הזה משנים את חיינו.
