מוטו מדריך. עכשיו בחנויות וכאן

מטרו ימין 4
איפון
מתחת לשורת MENU מטרו
פרפקט אופנועים
הווסקוורנה באנר שמאל
מטרו באנר שמאל הכי עליון
אפריליה
לרט
Ad motorsport
אייפקס
אישימוטו באנר קוביה שמאל
אופנוסנטר קוביה שמאל
פרפקט קוביה שמאל
סטפן
רפידו
תמוז
לארט
מטרו באנר שמאל הכי עליון
HJC
מטרו לבן – קוביה שמאל
ברקום קוביה שמאל
HRP קוביה שמאל
הארלי שמאל
אוגוסטה קוביה הכי עליון
כרמיאל קוביה שמאל

הטכנולוג: רביב כהן | אם לברט מונרו היתה מדפסת תלת מימד

הטכנולוג: רביב כהן | אם לברט מונרו היתה מדפסת תלת מימד

מתוך מוטו מדריך, גיליון 363, מאי 2018, לקריאה דיגיטלית כאן.

 

באחד מטורי הטכנולוג הקודמים שעלו ברשת, כתבתי על השלבים בתכנון חלקים לאופנוע, על תהליך הבהייה הדורש מהמתכנן לבהות במשך שעות בחלק, לדמיין איך הוא יתחבר אל שאר המכלולים, איך הם יעבדו אחד עם השני, לנסות לדמיין את הכוחות הפועלים על החלק, את התנועה הטבעית שלו כתוצאה מגמישות החומר, מרווחי יצור וחופשים כתוצאה מבלאי.

על המתכנן לנסות ולהבין בעיניי רוחו איך החלק הקטן מתחבר לפאזל של אלפי חלקים המרכיבים את השלם, את האחד.

עוד משחר הימים, תכנון חלקים ויצור אבות טיפוס היווה חלק הכרחי בכל תהליך פיתוח של מוצר חדש, בין אם זה חלק בודד המתחבר למערכת קיימת או מערכת חדשה לחלוטין, יושבים המתכננים ובוהים בחלקים תוך כדי נסיון לראות בדמיונם איך אותם אלפי חלקים יעבדו בסינרגיה מוחלטת אחד עם השני.

כיום, עם התפתחות יכולות המחשוב ואיתן תוכנות הסרטוט ותכנון בעזרת מחשב (CAD) שעברו אבולוציה מרשימה, ניתן לתכנן את החלקים על מסך המחשב, לסובב אותם לכל הכיוונים במרחב הוירטואלי ולבחון איך התכנון החדש מתחבר לסביבתו על ידי סימולציות ואנליזות ממוחשבות.

ועדיין, גם עם יכולות התכנון הממוחשבות, לא ניתן לדלג על שלב יצור אבות הטיפוס, לעיתים בצורה חוזרת על עצמה עם תיקונים קלים, עד כדי הוכחת יכולת מלאה של החלק ווידוא שאכן הוא ראוי לעבור ליצור המוני.

אחת הדרכים הנפוצות ליצור חלקים בכמות קטנה ובזמן קצר יחסית היא על ידי הדפסתם במדפסת תלת מימד.

מה זה בעצם מדפסת תלת מימד ואיך היא עובדת? בשונה מתהליך כרסום או חריטה, בו מחסירים חומר מבלוק חומר גלם גדול, בהדפסת תלת מימד מוסיפים חומר, שכבה על גבי שכבה, עד כדי יצירת החלק השלם.

כדי להדפיס חלק שתוכנן בתוכנת CAD, יש להעביר אותו בתוכנה נוספת – Slicer, ה"פורסת" אותו לשכבות ובונה קובץ הוראות למדפסת איך לייצר את השכבות המרכיבות את החלק הסופי.

ישנם כמה סוגי מדפסות תלת מימד, כאשר הנפוץ ביניהם הוא ה-FDM – Fused Deposition Modeling.

בתהליך זה, מגיע החומר הגולמי בצורת חוט בקוטר של כמה מילימטרים המלופף על גליל, החומר מוזן דרך מערכת גלגלות ממונעות וממוחשבות אל פיה המחוממת לטמפרטורה גבוהה.

פיה זו, הנראית כמעין משפך, נעה על מערכת דו צירית, X ו-Y, המאפשרת לראש המכיל את הפיה להגיע לכל נקודה על המישור בתוך תחום העבודה.

בנוסף, ישנה תנועה אנכית על ציר ה-Z, לעיתים של ראש ההדפסה ולעיתים של משטח העבודה, בעלת דיוק מאוד גבוה.

כאשר חומר הגלם מוזן דרך הפיה המחוממת, בה יש קדח קטן, הוא מומס ועובר דרך הקדח בכמות מדודה.

בזמן שחומר הגלם יוצא מהפיה, ראש ההדפסה נע על משטח העבודה ומשאיר אחריו שובל של חומר הגלם שמספיק להתקרר ולהתקשות וכך ראש ההדפסה עובר על כל השכבה ו"מדפיס" אותה.
ברגע ששכבה אחת הסתיימה, משטח העבודה (או ראש ההדפסה) מתרחקים אחד מהשני לפי עובי השכבה הבאה, כאשר עובי השכבות תלוי במדפסת ויכול לנוע בין 0.05 מ"מ למדפסות בעלות רזולוציה גבוהה מאוד, לבין 3 מ"מ למדפסות גדולות בעלות רזולוציה נמוכה.

וכך, שכבה אחר שכבה, חומר הגלם המומס מתווסף אל החלק הנבנה, עד כדי יצירת החלק השלם.

אחד היתרונות של הדפסה בחומר מוסף היא האפשרות לבנות את החלק עם מעברים פנימיים או מבנים מורכבים שאינם מתאפשרים בתהליך חריטה או כרסום.

רוב חומרי הגלם הנמצאים בשימוש במדפסות תלת מימד הם כאלה ההופכים לנוזליים בטמפרטורה גבוהה, חומרים כמו פלסטיק, ניילון וכדומה, לכל חומר יש את תכונותיו.

כשחלק מסויים צריך להיות מותאם למערכת שלמה, ייצור אב טיפוס ראשוני תוך מספר שעות על ידי הדפסתו מאפשר למתכננים להחזיק את החלק הראשוני ביד (גם אם הוא לא מהחומר הנכון), לחבר אותו אל המערכת אליה הוא מיועד, לבחון השפעות הדדיות, הפרעות, אפשרויות פירוק והרכבה וכל זה בפרק זמן מאוד קצר, דבר שהופך את תהליך הפיתוח להרבה יותר אקטיבי, ועם חזרות מרובות.

במרוצת השנים פותחו מדפסות המסוגלות להדפיס חלקי מתכת שימושיים, על ידי קרן ליזר או מקור חום אחר שמשתך חלקיקי מתכת בצורת אבקה והופך אותם למקשה אחת, שכבה על גבי שכבה.

חלקים אלו מוכנים לשימוש הישר מהמדפסת ולרוב יודפסו גם ביצור המוני כאשר מבנה החלק מורכב מדי כדי לחרוט או ליצוק אותו.

כיום, כשמדפסות תלת המימד נגישות ונוחות כלכלית, ניתן לראות הרבה סדנאות שלוקחות את תהליך הפאבריקציה לשלב הבא – תכנון חלקים חדשים בעזרת מחשב והדפסתם, לעיתים כחלק מתהליך יצור ארוך יותר ולפעמים הדפסת החלק הסופי.

קיצור הזמן בין תהליך התכנון לתהליך היצור הפך את כל תחום הפאבריקציה והקסטומיזציה של אופנועים למגוון יותר, ועל ידי תכנון החלקים באמצעות תוכנת מחשב נראה שהמגבלה היחידה היא דמיונו ויכולתו של המתכנן לגרום לרעיון שלו לרקום עור וגידים על מסך המחשב, ומשם בלחיצת כפתור, להפוך את הרעיון שהתעורר לחיים על פני המסך, לחלק מוחשי ואמיתי בפרק זמן קצר.

מכיוון שחלקי פלסטיק לא תמיד מתאימים לשימושים בתחום הרכב, מדפסות תלת המימד פותחות עולם נוסף של תהליכי פאבריקציה, בסדנא או בבית, במתן האפשרות לייצר חלקים מפלסטיק ולהפוך אותם לחלקי מתכת עמידים על ידי תהליך יציקה פשוט יחסית, ובכך לאפשר מגוון אפשרויות הנפתחות בפני המתכנן.

בעבר, כדי לצקת חלק אלומיניום, היה נאלץ המתכנן לייצר גולם מתאים ומסובך באופן ידני, ממנו היו מייצרים תבניות חול שלתוכן היו יוצקים אלומיניום מומס כדי לייצר את החלק.

היום, תהליך תכנון הגולם מתבצע על מסך המחשב תוך כדי וידוא המידות הנכונות, התחשבות בהתכווצות חומר היציקה, חליצה מהתבנית ועוד המון פריטים הניתנים לשינוי בלחיצת כפתור.

ברגע שהחלק מתוכנן על מסך המחשב, ניתן לשלוח אותו להדפסה במדפסת תלת המימד ותוך פרק זמן קצר לקבל גולם המתאים ליצירת תבנית חול, ובכך לקצר משמעותית את הזמן שבין הרעיון ועד החלק המוגמר.

בין אם אלו סעפות יניקה חדשות ומותאמות באופן פרטני ליישום שלהן, כיסויים לחלקים ואפילו חלקי מנוע פונקציונליים, המגבלה היחידה היא יכולתו של המתכנן "לראות" את החלק בעיני רוחו ו"לבנות" אותו על המסך.

כדי להציג כמה דוגמאות, ניתן לראות בתמונה הבאה חלקי פלסטיק שהודפסו במדפסת תלת מימד כדי לחבר גופי מצערת של אופנוע למנוע של רכב ישן, כחלק מתהליך הסבת המנוע להזרקה ממוחשבת.

בתמונה ניתן לראות את סעפת היניקה עליה יושבים בתי המצערת, עם דרכי הקיבוע ומערכת היניקה המלאה.

הדפסת החלקים מאפשרת לבחון איך כל המקשה הזו מתחברת למנוע, לבדוק האם יש גישה אל כל ברגי הקיבוע והאם אין הפרעות או מכשולים מכאניים בדרך.

כולנו זוכרים את הסצינה מהסרט "האינדיאני המהיר בעולם" (סרט חובה לכל חובב דו גלגלי) בה אנטוני הופקינס ,המשחק בתפקיד ברט מונרו, יוצק אלומיניום מותך אל תוך תבנית מתכת ומייצר בעצמו בוכנה חדשה לאופנוע.

בעבר, אנשים היו צריכים לפשפש בערימות חלקים שחוקים בתקווה למצוא אחד שיתאים ולא יהיה שבור מדי, או לייצר לעצמם את החלקים בכלים ביתיים, אך כיום רוב החלקים זמינים באופן כמעט מידי באתרי האינטרנט השונים, או בשיחת טלפון אחת אל היבואן המקומי.

אך מה קורה כאשר יש צורך בחלק ייחודי, שאינו קיים על מדפי היצרן אלא במוחו הקודח של המתכנן? זה בדיוק הזמן להתניע את מדפסת תלת המימד ולייצר בעצמך את החלקים, בתמונות ניתן לראות דוגמה לתכנון ראש מנוע חדש למנוע דו פעימתי, תהליך תכנון החלק בתוכנת CAD, הדפסתו בפלסטיק ויציקתו מאלומיניום.

נכון, רוב הכלים הנדרשים כדי להגיע לחלק מוגמר אינם זמינים לכל מאן דבעי, אך יחד עם זאת – הטכנולוגיה הנוכחית מאפשרת להגיע מרעיון לחלק מוחשי בזמן כמעט אפסי, מבלי להמתין שבועות או חודשים עד שמקבלים את החלקים הראשוניים בעלויות אסטרונומיות.

אז אם קראתם עד כאן, ונושא יצור החלקים החלקים מעניין אתכם, קנו לכם את אחת מימדפסות תלת המימד הזמינות ברשת, התנסו בתהליך תכנון החלקים, הכנתם להדפסה וההדפסה עצמה.

גם אם לא תייצרו את המנוע הרקטי הבא באחת החלליות של אלון מאסק, תהליך הלימוד והכלים שהוא מקנה שווים לאין ערוך.

תגובות

הונדה מגדל 299