לייצר רובה במדפסת ביתית

תשומת לבה של התקשורת העולמית התמקדה ביולי האחרון בפחות או יותר שלושה סיפורים גדולים: בנשיא סוריה הנואש בשאר אסד שהמשיך לטבוח בבני עמו; בשערוריית הלייבור שהתפוצצה בבריטניה וגרמה לראשים להיערף בקול תרועה רמה; ובעיקר בספרד שעשתה לאיטליה בית ספר בגביע אירופה בכדורגל. בארץ, התקשורת עסקה גם לא מעט בגל החום הכבד שהוגדר יותר מפעם אחת כ"חסר תקדים".

לכאורה, לא קשה להבין כיצד ניסוי ביתי שערך באותו חודש אמריקאי בשם מייקל גוסליק, חמק מתחת לרדאר התקשורתי. הפרטים הטכניים של אותו ניסוי הופיעו בפורום מקצועי לחובבי נשק, הטכנולוגיה שאפשרה אותו אינה מוכרת מחוץ לקהילת המהנדסים והמעצבים, והעובדה שגוסליק ידוע יותר בכינויו האינטרנטי HaveBlue, מן הסתם גם לא שיוותה לעניין ממד של רצינות. כמה תחנות טלוויזיה בעולם אמנם דיווחו על-אודותיו, וגם והטלגרף הבריטי הקדיש לו טור, אולם ההתייחסות אל גוסליק ואל הניסוי שערך הוגבלה למדורי הטכנולוגיה שבסוף המהדורות או הגיליונות. עם זאת, בחינה מעמיקה יותר של מעשיו של גוסליק מצביעה על כך שמעלליו כוללים את כל המרכיבים של סיפורים שצריכים להשתחל לעמודים הראשונים של כל עיתון שמכבד את עצמו, ובוודאי לתואר "חסר תקדים".

מדוע בדיוק? ובכן, בפוסט הקצר שפרסם באתר ar15.com שעוסק במודיפיקציות שעורכים חובבי נשק ברובה הסער AR15 (ממשפחת ה-M16 הוותיק), דיווח גוסליק שמוקדם יותר באותו חודש הוא הצליח להדפיס בפלסטיק את חלקו המרכזי של כלי הנשק באמצעות מדפסת תלת-ממדית, לחבר אותו למחסנית שבתוכה כדורים בקוטר 0.22 אינצ'ים, ולירות באמצעותו לא פחות ממאתיים מהם. "יש לי בעיות מסוימות במערכת ההזנה והפליטה, אולם עושה רושם שהן נגרמו דווקא בגלל השימוש בחלק האלומיניום העליון של הרובה", הוא כתב. "אני אנקה ואשמן אותו היטב בפעם הבאה, ואשתמש במחסנית אחרת, אבל למרות הכול מתברר שרובה שהודפס במדפסת תלת-ממדית הוא בהחלט בר-שימוש. אני מרוצה מאוד מהאופן שבו הוא פעל עד כה".

אם כל זה נשמע מוזר ולא ברור, הנה הסבר קצר שיעשה קצת סדר בבלגן ויוציא אתכם מעולם ההדפסה הדו-ממדית. בעוד מדפסות דיו מזריקות או מטביעות דיו על נייר, מדפסות תלת-ממד מניחות שכבה אחר שכבה של חומרים אחרים עד ליצירתו של חפץ תלת-ממדי. במילים אחרות: המדפסות התלת-ממדיות מייצרות יש מאין מול עיניהם הפעורות ולסתותיהם השמוטות של הצופים בפעולתן. ואם להיות פיוטיים, מדובר בדאוס אקס מכינה במובן המילולי ביותר של הביטוי.

ההיסטוריה של התלת-ממד

ד"ר גיא הופמן, מנהל משותף של המעבדה לחדשנות במדיה בבית הספר לתקשורת במרכז הבינתחומי בהרצליה, מסביר שאף שמדפסות תלת-ממדיות מייצרות חפצים מחומרים שונים, העיקרון של כולן דומה: חומר גלם שנמצא בהן במצב נוזלי או אבקתי מצויר שכבה אחרי שכבה על-ידי ראש הדפסה, שנשלט על-ידי מחשב, עד ליצירתו של מודל תלת-ממדי. ההבדל שבין השיטות הוא כיצד נהפכת כל שכבה מנוזל למוצק.

"כל המדפסות הקיימות כיום חבות את קיומן להמצאה מסוף שנות ה-80 שנקראת סטריאו-ליטוגרפיה", אומר הופמן. "בשיטה הזו חומר הגלם הוא מעין דבק סמיך שמתקשה מפגיעה של קרן אולטרה סגולה. ניתן להגיע לרזולוציה די טובה, אבל התהליך איטי, חומר הגלם יקר, והיה צורך בתהליך ידני ארוך לאחר ההדפסה כדי לחלץ ולייצב את החפץ המוגמר. באותה תקופה בערך הומצאה שיטה נוספת ששמה העברי, למרבה הצער, הוא דבקוק לייזר. במקום נוזל, משתמשים באבקת מתכת, זכוכית, או פלסטיק, והראש המצייר משתמש בקרן לייזר חזקה שמתיכה את האבקה ויוצרת חומר מוצק, או שמא מדובקק. גם השיטה הזאת הייתה די איטית, וגם יקרה ומסוכנת לשימוש ביתי".

מאוחר יותר, בשנות ה-90, הופיעו שתי המצאות שייסדו את תחום ההדפסה התלת-ממדית המוכר כיום. בשיטה הראשונה, שמכונה FDM, מתיכים חומר גלם קשיח - נניח פלסטיק - ומזריקים אותו בשכבות שמתקשות זו על גבי זו. "השיטה הזאת הייתה כל-כך פשוטה", אומר הופמן, "שגרסאות שלה החלו להופיע אצל האקרים בכל מיני צורות, כמו למשל בתור מדפסת תלת-ממדית שבנויה מאבני לגו ומדפיסה בשוקולד במקום בפלסטיק".

בשיטה השנייה, שפותחה על-ידי טים אנדרסון, סטודנט במעבדת המדיה של MIT, הוחלפו האבקות היקרות בגבס, וקרן הלייזר במים. הבעיה המרכזית בשיטה הזו הייתה כיצד לשלוט בהזרקה מדויקת של מים, אבל הפתרון היה מונח ממש מתחת לאפו של אנדרסון, וברגע שהבחין בו הוא גייס אותו לצרכיו. מדפסת הזרקת דיו ביתית היא בדיוק המכשיר שמסוגל להזריק נוזל בדיוק רב ובכמויות קטנות. ואכן, מדפסת ה-Z-Corp, שבדגמיה הראשונים השתמשה בראשי דיו של מדפסות ביתיות, יצרה חפצים תלת-ממדיים מהר יותר וזול יותר מכל שיטה קודמת. היא גם היחידה שמסוגלת ליצור מודלים צבעוניים, על-ידי ערבוב דיו במים המוזרקים.

פריצת הדרך האמיתית בתחום הגיעה בינואר 2009 כשברי פטיס, אדם מאייר וזאק סמית הקימו את MakerBot - מיזם להרכבה עצמית של מדפסות תלת-ממדיות. השלושה בנו ראש פשוט שמחמם ומזריק פלסטיק ורכיבים מכאניים זולים שיניעו את הראש המצייר. ארבעה חודשים מאוחר יותר הם החלו למכור את הערכות במחירים שנעו בין 750 ל-1,000 דולרים. במקביל הקימו את Thingiverse - אתר שאליו העלו משתמשים את המודלים התלת-ממדיים שיצרו. בעליה של מדפסת MakerBot יכול היה להיכנס לאתר, להוריד ממנו מודל תלת-ממדי של חפץ כלשהו, ולשלוח אותו להדפסה מיידית.

הפיתוחים של פטיס וחבריו אמנם הכו גלים בקהילה המדעית, אבל לא באמת יצאו אל מחוץ לגיגית הגיקית. אנשים מן השורה פשוט לא היו מצוידים בידע הטכנולוגי ובזמן הדרוש כדי להרכיב בעצמם את המדפסות ולתפעל אותן. פחות מ-13 אלף ערכות נמכרו, והקהל הרחב נשאר מחוץ למשחק.

אבל כל זה עשוי להשתנות בימים אלה ממש. ב-2011 גייסה MakerBot כ-10 מיליון דולרים מכמה משקיעים (שבהם מייסד אמזון, ג'ף בזוס), ועם הכסף יצאה לדרך חדשה שמסמנת שינוי אסטרטגי בגישה של החברה לתחום. כעת, במקום למכור ללקוחות ערכות, היא מוכרת להם מדפסת מוכנה לפעולה שנושאת את השם Replicator 2. המדפסת החדשה נראית חדשנית כמו חללית שמוארת בנורות LED צבעוניות והיא קומפקטית וזולה יחסית - 2,200 דולרים והיא תהיה שלכם.

נוסף על כך, וזה אולי הדבר הכי חשוב בה, היא קלה לתפעול ומגיעה עם תוכנה ייעודית בעלת ממשק משתמש ידידותי שהופך את המודלים התלת-ממדיים שמורדים מ-Thingiverse לפשוטים לייצור מאי-פעם. ה-Replicator 2 מסוגלת להדפיס שכבות בעובי של מאה מיקרונים ועושה שימוש ב-PLA - ביופלסטיק שמופק מתרכיז תירס, משורשי טפיוקה או מקני סוכר. לדברי MakerBot, השימוש בחומר מאפשר ליצור מודלים תלת-ממדיים מדויקים מאוד שאינם מתעקמים, מתכווצים או דורשים עבודת גימור או ליטוש לאחר יציאתם מהמדפסת.

*** הכתבה המלאה - במגזין G