מכוונת גבוה: איירבוס מתכננת מטוס עתידני שיודפס בתלת ממד

כבר ידוע לנו שהדפסה בתלת-ממד הפכה על פיה את הדרך בה נוכל לייצר חפצים יומיומיים – מפיסות לגו ועד גיטרות ומשילדות רכבים ועד כבדים מלאכותיים. אבל השינוי הזה יוכל להיות עצום שבעתיים אם ה'מדפסות' עצמן יתעצמו לגודל שיספיק להכיל מבנים ענקיים כמו, למשל, מטוס.

מסתכלת 40 שנה קדימה | אילוסטרציה: איירבוס

בסטיאן שייפר, מעצב קבינות ביצרנית המטוסים הענקית איירבוס, עובד כבר שנתיים על מטוס קונספט שייבנה מהקרקע למעלה עם מדפסות תלת ממד גדולות במיוחד – גדולות כמו נושאת מטוסים, אם לדייק. זה נשמע קצת מופרך, מאחר שמדפסות התלת ממד הגדולות ביותר שישנן בנמצא כיום הן בערך בגודל של שולחן-אוכל. אבל העיצוב של שייפר מגיע עם מפת דרכים – מהדפסת רכיבים קנטים בתלת ממד כעת, ועד הדפסת המטוס כולו ב-2050.

למה בכלל להשתמש בהדפסת תלת-ממד? חברת האם של איירבוס, EADS, חוקרת בשנים האחרונות את נושא השימוש בטכנולוגיה, המוכרת כ"ייצור שיכוב מתווסף", להפקת מטוסים משום היות תוצריה זולים יותר פוטנציאלית, וגם עשויה להפחית עד 65% ממשלקים של רכיבים מסויימים כפי שהם מופקים כיום בשיטות הייצור המסורתיות. מטוס הקונספט של שייפר כה מסובך שהוא דורש שירות ייצור קיצוניות: מגוף המטוס המעוגל והמבנה הביוניף ועד העור השקוף המעניק לנוסעים נוף פנורמי של השמיים והעננים מסביבם. "היא תצטרך להיות בגודל של 80 מטר על 80 מטר בערך", אמר שייפר על המדפסת העתידית. "זה יכול להיות בר השגה".

טכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית קיימת מזה זמן מה ויש לא מעט ממציאים המקדמים אותה בדרכים מסעירות. כמה מן המבנים הגדולים הגיעו מטעמו של אנריקו דיני, האיש מאחורי החברה הבריטית "מונולייט יו.קיי", שעובדת כבר שנים תוך ישמוש במדפסות תלת ממד ליצוק חול עם מקשר אנאורגני ליצירת מבנים גדולים דמויי בית. דיני טוען כי מדפסת התלת ממד שלו, המכונה "די-שייפ", היא הגדולה בעולם.

בין האתגרים המכבידים בהגדלת מדפסות התלת ממד בולטים זה הכספי וזה הרגולטורי. דיני נאבק למימון פרויקטים של הדפסות ענק בשל המשבר הכלכלי העולמי. EADS, בינתיים, צריכה שעיצוביה יעמדו בתקנות תעופה מחמירות לפני שתוכל להשתמש בתהליך לייצור חלקי מטוס. סיבה אחת להתחיל בקטן: עד סוף השנה, איירבוס תעדכן חלק מסוגָרי התאים שלה למטוס הA380 ("סופר ג'מבו") שלה, מטוס הנוסעים הגדול בעולם, ותהפוך אותו למטוס המסחרי הראשון המכיל חלקים שהודפסו בתלת-ממד. דגמים חדשים של מטוס היורופייטר טייפון הקרבי כבר מכילים חלקים שהודפסו בתלת ממד, אם כי במערכת המיזוג שלהם ולא בשילדה, מספר שייפר.

קונספט שמפותח על פני 20 שנה | אילוסטרציה: איירבוס

אתגר נוסף טמון בהחדרת החומרים הנכונים. מטוס הקונספט של איירבוס על מבנהו הביוני דורש חומרים שעדיין אינם זמינים, כמו אלומיניום שקוף (אבל חזק) לגוף המטוס, ביופולימרים מסוימים, וחומרים אחרים המחוזקים ע"י נאנו-צינוריות פחמן. וכאן בדיוק נכנסות מדפסות התלת ממד שוב, וגם הנקודה הישראלית: נטען כי ישנה רק מדפסת תלת ממד אחת בעולם כולו שיכולה להדפיס כשהיא משתמשת בחומרים שונים באותו זמן, והיא מיוצרת ע"י אובג'ט, חברה ישראלית פרטית.

"תוכל להזין אלסטיות משתנה לעצם, תכונות צבע משתנות, או יריעה רציפה של חומר שתכונותיו משתנות לאורכה", מסביר דיוויד בנג'מין, שותף ב"דה ליבינג" – חברת ארכיטקטים ניו יורקית שעובדת עם שייפר על מטוס הקונספט שלו – ומחזיק דוגמית: לוחות פלסטיק שקופים גמישים בחלק משטחם, שיוצרו במדפסת תלת-ממד. "כמה מחלקי המטוס צריכים להיות חזקים וגמישים", הוא מסביר, ומדפסת תלת-ממד יכולה לייצר עצם בודד שהוא "חזק בדיוק איפה שהוא צריך להיות חזק, או קל בדיוק איפה שהוא צריך להיות קל".

תוכלו לדמיין קרם לזיגוג-עוגה כשהוא נלחץ דרך שפופרת ואז דרך זרבובית – אין הדבר שונה בהרבה מהאופן בו עובדת מדפסת תלת ממד, למעט תזוזת השפופרת דרך צירי X, Y ו – Z. צירוף חומרים מצריך שימוש בשתי זרבוביות ביחד, למשל להדבקת אלומיניום ופוליורתן בהדפסה אחת. "זה אפשרי תיאורטית", אומר בנג'מין, המתמחה בשילוב ביולוגיה סינתטית ועיצוב ארכיטקטוני. "אתה יכול לעצב מוצרים חדשים שאינם לגמרי אלומיניום מוצק, אלא חומר מורכב. אתה מעצב יסודות חדשים".

האתגר הגדול ביותר הוא, עם זאת, הגודל. אם נוכל להשיג מרחב גדול מספיק ומנוף גדול מספיק להזיז את הזרבוביות – הידועות טכנית כ"אקסטרודרים" – כמו גרסה מאוד מדויקת של המנגנון המשמש להעברת מכולות שילוח, תוכל ליצור גרסה מודפסת בתלת ממד של כל דבר כמעט. המדפסת של אובג'ט עצמה מוגבלת בגודלה, ומדפיסה עצמים שגובהם כ-65 ס"מ, מספר בנג'מין.

EADS, במסגרת התנסויותיה בטכנולוגיה, ייצרה בשנה שעברה "אופני אוויר" מפורסמות. שייפר, שעובד באיירבוס כבר 6 שנים, התחיל עם הקונספט השקוף שלו בערך במקביל לפרויקט אופני האוויר ב-2010, כשאיתו עובדים עוד כ-10 מעצבים תעשייתים, סוקרים טכניים – וכולם מנסים לדחוף את הטכנולוגיה הזו אל עבר השלב הבא שלה.

"בינתיים אנחנו שואפים לייצר חלקים גדולים יותר ל-2013", אומר שייפר. "כמו חלקים מודפסים של מושבים או רכיבים מבניים אחרים בתוך התאים. יש לנו 20 שנה להאיץ את התהליך". הדפסה בתלת ממד צריכה את הפוש הזה: היא כבר בת יותר מ-20, ועלולות לעבור 20 שנים נוספות בטרם ניווכח בה בהיקפים אותם חוזה שייפר.