התוכנה של חברת CASTOR הישראלית תמליץ: הדפסה בתלת מימד או ייצור מסורתי

מאת יחיאל ינאי       פורסם: 23.9.2019
בשנת 2019, רוב הארגונים מבינים את הפוטנציאל שבהדפסה בתלת מימד, אך מתקשים להבין היכן וכיצד אפשר להטמיע את הטכנולוגיה. חברת תוכנה ישראלית פיתחה מערכת תומכת החלטה לזיהוי האם ייצור בתלת מימד כדאי ועדיף על פני ייצור מסורתי. המערכת של CASTOR יודעת לנתח ברמת החלק הבודד - האם הוא ניתן לייצור בהדפסת תלת מימד, מעריכה את עלויות ההדפסה בתלת מימד לעומת הייצור המסורתי, ממליצה על הטכנולוגיה המתאימה ביותר, ואף מפנה ללשכת שירות קרובה שיכולה לבצע את ההדפסה ולספק את החלקים.

Stanley Engineered Fastening הינה חטיבה בתוך חברת Stanley Black & Decker, המייצרת מדי שנה מגוון עצום של מהדקים (Fasteners) לשימוש בתעשיות הרכב, המכשור הרפואי, האויר והחלל. עבור הייצור של מוצרים אלו, משתמשת החטיבה בשלל עזרים ברצפת הייצור - כלים ומקבעים (tools, jigs and fixtures). אותם עזרים, מורכבים ברובם מחלקים ייחודיים בעלי מורכבות גיאומטרית גבוהה המיוצרים באצוות קטנות. שילוב עובדות אלה יחד עם זמן אספקה של מספר שבועות רב לחלק,גורר עלויות משמעותיות המועמסות על קו הייצור.

במאמץ להוזיל עלויות אלה, לקצר את זמן האספקה של החלקים ולהגדיל את גמישות קו הייצור, החליטו מהנדסי הייצור בחטיבה לבדוק אפשרות לשילוב הדפסה בתלת מימד (3D Printing). זו יכולה מחד להתמודד עם הדרישות הטכניות הנדרשות מהחלקים ומאידך לספק פתרון זול יותר ומהיר משיטות הייצור המסורתיות.

מהנדסי החטיבה נרתעו בעבר משימוש בהדפסה בתלת מימד, מכיוון שלא היו להם הכלים והידע לבצע ניתוח טכני של התאמת החלק המתוכנן לייצור בשיטה מסורתית לייצור בשיטה זו וכן היה חסר להם מידע על התכונות המכאניות של החלקים המודפסים (בין אם אלה עשויים מאלומיניום, פלדה, טיטניום או פולימרים). בנוסף הם התקשו להעריך כלכלית את כדאיות ההדפסה למול שיטות הייצור המסורתיות.

על מנת לגשר על פערי הידע, הם חברו ל-CASTOR, חברת תוכנה ישראלית, שפיתחה מערכת תומכת החלטה לזיהוי האם ייצור בתלת מימד כדאי ועדיף על פני ייצור מסורתי. המערכת של CASTOR יודעת לנתח הרכבה שלמה (BOM של אלפי חלקים) שאותה היצרן מעוניין לייצר ולספק דוח ברמת החלק הבודד -האם הוא ניתן לייצור בהדפסת תלת מימד וכן ממליצה על הטכנולוגיה היא המתאימה ביותר. בנוסף, מספקת ניתוח פיננסי המעריך את עלויות ההדפסה בתלת מימד לעומת הייצור המסורתי, ואף מפנה ללשכת שירות קרובה שיכולה לבצע את ההדפסה ולספק את החלקים.
מנהל הפרויקט, מוזס פזרקר, אחד ממהנדסי הייצור הבכירים בחטיבה ומתמחה בפתרונות "מפעל חכם", העלה למערכת של CASTOR מספר חלקים מורכבים, שעד כה זמן הייצור שלהם היה רב ועלותם הייתה גבוהה עבור החברה. להלן טבלה המרכזת חלק קטן מהחלקים שנותחו:


 
לאחר קבלת תוצאות הניתוח, התבצעו מספר הדפסות ניסיון, לפי המלצות התוכנה (הדפסת פלדה דלת-פחמן - Maraging Steel 1.2709, במדפסת EOS M-290, בטכנולוגיית DMLS) ותוך שימוש בלשכת השירות המומלצת (FIT, בבעלות חברת EOS), זאת לצורך בדיקת דיוק ההדפסה וכן וידוא במעבדה כי הפונקציונליות של החלק המודפס לא נפגמה וכי הוא מתפקד בפועל בצורה ראויה בתוך המכונה. החלק עבר את הבדיקות בצורה מלאה והוטמע כחלק המתכתי המודפס הראשון בתולדות Stanley. נכון לחודש יוני 2019, החטיבה עובדת על מעבר של אחד עשר חלקים נוספים לייצור בתלת מימד, ותבחן חלקים סופיים נוספים שעשויים גם כן להיות מתאימים.

"בשנת 2019, רוב הארגונים מבינים את הפוטנציאל שבהדפסה בתלת מימד, אך מתקשים להבין היכן וכיצד אפשר להטמיע את הטכנולוגיה. תוכנה כמו CASTOR, שהופכת את תהליך קבלת ההחלטות לאוטומטי, ממזערת את הזמן המבוזבז על השאלה 'איך', וממקסמת את היכולת של ארגון להטמיע את הטכנולוגיה בצורה יעילה וליהנות מפירותיה מהר יותר מהמתחרים" אומר ג'ון ווקר, מנהל פיתוח עסקי, EOS North America.
באמצעות ניתוח קובץ ה-CAD (תיב"ם), התוכנה של CASOTR ערכה בדיקה מקיפה לכל החלקים הפוטנציאליים וזיהתה, מבין כל החלקים שמוזס העלה, את החלק המתכתי הנקרא Wire Lifter כמועמד המתאים ביותר עבור הדפסה בתלת מימד.

הניתוח כלל בין השאר, ניתוח טכני וגיאומטרי של גודל החלק ועובי הקיר המינימלי שלו, אשר בסופו נקבע כי החלק אכן בר הדפסה בתלת מימד. התוכנה הפיקה דוח מפורט עם המלצה לטכנולוגית ההדפסה, סוג החומר, סוג המדפסת האופטימליים, בהינתן התכונות המכאניות של החומר המקורי (בהתאם לקביעת המהנדס המתכנן). לסיום, חישבה את עלות הייצור הצפויה של החלק זמן האספקה שלו וכן סיפקה המלצה ללשכת השירות המומלצת על מנת לבצע את מלאכת הייצור בהדפסה בתלת מימד.

בשלב השני התוכנה ביצעה ניתוח פיננסי אשר תוצאותיו הראו כי מעבר לייצור בהדפסה בתלת מימד יוביל לחיסכון של כ-50% מעלויות הייצור של החלק (בהיקף הייצור הנוכחי). זמן הייצור המקורי עבור חלקים אלו היה שמונה שבועות, בעוד שבשימוש בהדפסה בתלת מימד החלקים המודפסים היו מוכנים לשימוש במפעל תוך תשעה ימים בלבד. המשמעות היא חיסכון של עשרות ואולי מאות אלפי דולרים בשנה,כתוצאה מבקרה על תקלות מזדמנות בקו הייצור וקיצור זמן האספקה של החלקים. 
מימין: Heli-Coil שמיוצר באמצעות קו היצור של סטנלי, משמאל: חלק ה- Wire Lifter המודפס בתלת מימד