אחת ההחלטות הראשונות בכל פרויקט חומרה היא איך מייצרים את החלק הפיזי הראשון, והשאלה עיבוד שבבי או הדפסת תלת ממד חוזרת כמעט בכל פגישת פתיחה. התשובה כמעט אף פעם אינה גורפת: היא תלויה בגיאומטריה של החלק, בחומר הנדרש, בכמות היחידות, ברמת הדיוק ובשאלה אם החלק נועד להצגה בלבד או לעבודה אמיתית תחת עומס, חום וחיכוך. בשורות הבאות נפרק את השיקולים לכללי אצבע פרקטיים שאפשר ליישם כבר על השרטוט הראשון, לפני שמזמינים ספק ומגלים באיחור שהבחירה הייתה יקרה או פשוט לא מתאימה.

שתי שיטות, שתי לוגיקות הפוכות

הדפסה תלת ממדית היא תהליך אדיטיבי: החומר נבנה שכבה על גבי שכבה, ולכן מורכבות גיאומטרית כמעט אינה מייקרת. חלל פנימי, צלעות דקות או מבנה סריג פנימי עולים בערך אותו דבר כמו גוש מלא באותו נפח. עיבוד שבבי הוא תהליך גורע: מתחילים מבלוק חומר ומסירים ממנו עד לצורה הסופית, ולכן כל כיס עמוק, כל פינה פנימית חדה וכל אחיזה נוספת במכונה מוסיפים זמן מכונה וכסף. ההבדל היסודי הזה מסביר כמעט את כל שאר ההבדלים בין השיטות: טווח החומרים הזמין, איכות פני השטח, יציבות המידות ותחום הכמויות שבו כל שיטה משתלמת. הרחבנו על עקרונות התהליך במאמר על טכנולוגיית ייצור בעיבוד שבבי ובמדור ההדפסה התלת ממדית.

מתי עיבוד שבבי הוא הבחירה הנכונה

  • סבילויות הדוקות: כשהשרטוט דורש דיוק של מאיות מילימטר, למשל בישיבה של מיסב, ציר או אטם, מכונת כרסום או חריטה נותנת חזרתיות שהדפסה לא מגיעה אליה.
  • חומר הנדסי אמיתי: אלומיניום, פלדת אל חלד, פליז או פלסטיקים הנדסיים כמו POM ו-PEEK, בתכונות זהות לחומר של המוצר הסופי ולא בגרסה מקורבת.
  • חלקים נושאי עומס: חלק מעובד הוא איזוטרופי ואין בו מישורי הפרדה בין שכבות, ולכן הוא לא נשבר לאורך השכבה כמו חלק מודפס.
  • גימור ואטימה: משטחי מגע חלקים, הברגות תקניות ומקומות שנדרשת בהם אטימה מול טבעת O.
  • סדרות ביניים: מעשרות עד מאות יחידות, שבהן ההדפסה כבר איטית מדי והתבנית עדיין לא מוצדקת.

מתי ההדפסה מנצחת

  • גיאומטריה שאי אפשר לעבד: תעלות פנימיות מעוקלות, מבנים חלולים, שילוב כמה חלקים לחלק אחד וחיסכון בהרכבה.
  • איטרציות מהירות: כשצריך שלוש גרסאות בשבוע כדי לבדוק ארגונומיה, נפח או התאמה למכלול, מחיר הטעות בהדפסה נמוך מאוד.
  • יחידה אחת או שתיים: בהדפסה אין עלות הכנה משמעותית, ואילו בעיבוד שבבי חלק ניכר מהמחיר הוא זמן התכנות והשבבה הראשונה.
  • מודלים להצגה: דגמים ללקוחות, למשקיעים או לבדיקות שוק, שבהם המראה חשוב יותר מהחוזק.

עם זאת, כדאי להכיר את מגבלות הדיוק לפני שמסתמכים על חלק מודפס בהרכבה מדויקת, כפי שהסברנו במאמר על דיוק מידות בהדפסה תלת ממדית.

עלות, זמן ומה שבאמת מייקר

כשמשווים מחיר בין עיבוד שבבי או הדפסת תלת ממד חשוב להשוות את העלות הכוללת ולא את מחיר החלק הבודד. בעיבוד שבבי חלק ניכר מהמחיר נובע מזמן ההכנה: תכנות מסלול הכלי, בניית התפסנית, כלי מיוחד לכיס עמוק והחלפת אחיזה כדי להגיע לצד השני של החלק. לכן חלק שני מאותו סוג עולה הרבה פחות מהראשון, והמחיר ליחידה יורד בחדות עם הכמות. בהדפסה המצב הפוך: כמעט אין עלות הכנה, אבל כל יחידה נוספת דורשת שוב את מלוא זמן המכונה, כך שהמחיר ליחידה כמעט אינו יורד. שיקול נוסף הוא זמן האספקה. הדפסה מספקת חלק תוך יום או יומיים, ואילו הזמנה בעיבוד שבבי אורכת בדרך כלל שבוע עד שלושה, תלוי בעומס אצל הספק ובזמינות חומר הגלם במידה הנדרשת. תכנון נכון של לוח הזמנים מונע מצב שבו האבטיפוס מוכן שבועיים אחרי הפגישה שלשמה נבנה.

ארבע שאלות שמכריעות בפועל

אנחנו בפרוג'קטס האוס מחליטים בין עיבוד שבבי או הדפסת תלת ממד באמצעות ארבע שאלות פשוטות. ראשית, מה תפקיד החלק: להראות, להתאים או לעבוד. שנית, מהי הסבילות ההדוקה ביותר בשרטוט, ואם היא מתחת לעשירית מילימטר ההדפסה כנראה יוצאת מהמשחק. שלישית, איזה חומר נדרש בפועל, נושא שהרחבנו עליו במדריך בחירת חומרים למוצר. רביעית, כמה יחידות צריך ומתי. שרטוט שמגדיר סבילויות בצורה חכמה חוסך כסף בשתי השיטות, ועל כך כתבנו במאמר איך קובעים טולרנסים בלי לייקר את הייצור. בפרויקטים רבים התשובה היא שילוב: מארז מודפס עם תושבות מעובדות, או להפך. וכשהכמויות גדלות, השאלה הבאה כבר איננה בין שתי השיטות האלה אלא מתי עוברים לתבנית הזרקה. את התמונה המלאה של תהליך הפיתוח תמצאו במדור פיתוח מוצרים חדשים.

עדיין מתלבטים בין עיבוד שבבי או הדפסת תלת ממד לחלק שלכם? שלחו לנו שרטוט או סקיצה ונחזור אליכם עם המלצה מנומקת ועם הצעת מחיר לייצור החלקים הראשונים.

רוצים להפוך רעיון למוצר? צרו קשר עם צוות פרוג'קטס האוס בע"מ – טלפון: 054-8936922 | דוא"ל: info@projects-house.com – ונשמח ללוות אתכם משלב הרעיון ועד המדף.