איך ניתן להדפיס שוקולד, צעצועים ואפילו רקמה אנושית?

הישראלים מנסים להדפיס הצלחה נוספת. במהלך תור הזהב של טכנולוגיית ההדפסה בהיי-טק הישראלי נולדו כאן נור מקרופרינטרס, קריאו, סאיטקס, ואינדיגו, שנמכרו לחברות זרות.

תערוכת הדפוס Drupa שנפתחת היום בגרמניה מגלה שהישראלים עדיין לא אמרו את המילה האחרונה בתחום הדפוס. הנציגות המקומית תכלול שתי חברות בולטות במיוחד. הראשונה היא Landa של בני לנדא, שהודיע לפני כחודש על כוונתו להוביל מהפכה דיגיטלית חדשה בעולם הדפוס. השנייה, היא חברת אובג'ט, יצרנית מדפסות התלת ממד, שהודיעה לפני כשבועיים על מיזוג עם המתחרה Stratasys האמריקנית. המיזוג יצר חברת ענק בתחום הדפסת התלת ממד בשווי של 1.4 מיליארד דולר.

לנדא הוא הגיבור הגדול של עולם הדפוס הישראלי. בשנת 1977 הוא הקים את חברת אינדיגו שסיפקה פתרונות דפוס דיגיטלי לבתי דפוס. לנדא, תיאר את עצמו מאז ומעולם קודם כל כמדען. בהתאם, התבססה אינדיגו על תהליך מו"פ ארוך של מספר שנים. ב-1993 הציג - גם אז בתערוכת Drupa - את הפתרון של אינדיגו להדפסת קבצים דיגיטליים באופן פשוט יחסית, ושינה את עולם הדפוס.

האקזיט של אינדיגו

אינדיגו נמכרה ב-2002 ל-HP תמורת כ-720 מיליון דולר, ולנדא פנה לאתגר הבא. במסיבת העיתונאים שערך אמש עם פתיחת התערוכה הוא הסביר כי החזרה לעולם הדפוס לא הייתה מתוכננת. "חשבתי אחרי מכירת אינדיגו שעשיתי את שלי בתחום הדפוס הדיגיטלי ופרשתי על מנת לעבוד על מיזם בתחום האנרגיה", תיאר, "היינו צריכים לפתח חלקיקים בגודל ננו (מיליארדרית המטר). ואז שאלתי את עצמי אם זה עובד עם פיגמנטים. ניסינו וזה עובד. הבנתי שאפשר לעשות דיו ננומטרי שישנה את הדפוס בעולם".

השינוי שמביא לנדא יאפשר הדפסה יעילה ואיכותית יחסית להדפסה הדיגיטלית כיום, ויעלה את הרווחיות של בתי הדפוס מהדפסה דיגיטלית, כך לדבריו. אבל בעוד השאיפות של לנדא נראות כהתקדמות במסגרת הפתרונות המוכרים, מה שמציעה אובג'ט בתחום התלת ממד נראה כמגיע מעולם אחר לגמרי. לא פלא, שכאשר ענקיות ההדפסה נדרשות לסוגיית מדפסות התלת ממד, הם מגיבות כי מדובר בצעצוע יותר מאשר בפתרון ממשי לתעשייה.

המדפסות התלת ממדיות עוסקות בדבר האמיתי - יצירת מוצרים ולא רק רישומים. הטכנולוגיה של אובג'ט (ראו תרשים), מבוססת על עיקרון שמזכיר את הזרקת הדיו במדפסות דיגיטליות רגילות. אלא שבמקום הדיו מפזר המנגנון במדפסת פולימר שקופא מיד עם פגיעתו במשטח. זוהי אחת ממספר טכנולוגיות להדפסה תלת ממדית. המודל העסקי של אובג'ט דומה לזה של ספקית מדפסות רגילה, היינו מכירת המדפסות והחומרים המתכלים. במקרה זה החומר הוא מעין שרף סינטטי (Resin) שממנו נבנה המוצר בתוך המדפסת.

השוק עצמו עדיין בתחילת הדרך וענקיות המחשוב טרם פועלות בו. שוק ההדפסה כולו מוערך על פי אומדנים מסוימים ב-600 מיליארד דולר, כולל את החומרים המתכלים, תעשיית הדפוס והמשתמשים הפרטיים. שוק התלת ממד, הסתכם ב-1.3 מיליארד דולר ב-2011, כך אל פי חברת המחקר Wohlers Associates, ועתיד לקפוץ ל-3 מיליארד דולר בשנת 2016, כסף קטן במונחי תעשיית הדפוס כולה.

כמו במקרה של חברת לנדא, גם השורשים של אובג'ט נטועים עמוק בשוק ההדפסה הישראלי. המייסדים - גרשון מילר ורמי בונן, שהקימו את החברה בשנת 1998 - היו בין מובילי התחום בישראל. מילר, הקים את עידנית, שסיפקה מדפסות דיגיטליות שמתאימות להדפסת כרזות פרסום (פורמט רחב). עידנית נמכרה ב-1998 לסאיטקס והפכה לאחר מכן לסאיטקס ויז'ן, שנמכרה ל-HP ב-2005. דיוויד ריס, נשיא עידנית, מכהן כיום כמנכ"ל אובג'ט.

באובג'ט שואפים למכור מדפסות גם לבתים פרטיים, מהלך שברמת המחירים כרגע נראה בלתי מציאותי, אך עשוי להשתנות בקרוב. "מישהו האמין אי פעם שנוכל לקנות מדפסת הזרקת דיו ב-50 דולר באופיס דיפו", מגיבים בחברה כאשר עולה השאלה האם המשתמשים הפרטיים אכן יגיעו יום אחד להחזקת מדפסת תלת ממד משלהם. כרגע, העלות המינימלית של מדפסת באיכות טובה מתחילה בעשרת אלפים דולר, ועוד לא הזכרנו את החומרים המתכלים.

מדפיסים את המוצר

אבל המציאות יכולה במקרה הזה לעלות על כל דימיון. תארו לעצמכם שאת הבובה המלהיבה שרוצים הילדים תוכלו לקבל באמצעות הדפסה בחדר העבודה, מבלי להתייצב בחנות של וולט דיסני בארה"ב. Stratasys, החברה איתה מתמזגת אובג'ט מספקת מודלים שימושיים של מוצרים שיוצאים מהמדפסת, ובכך משלימה את הפתרונות של אובג'ט שמיועדים יותר לבחינה של מודלים המיועדים לעיצוב מוצרים.

המשמעות היא יכולת להיעזר במוצרים שנייצר בבית, על פי תכנון אישי או תכנון שיגיע ממקורות חיצוניים בפורמט דיגיטלי. מוצרים שכאלה יכולים להיות מחזיקי מפתחות, צעצועים, כלי מטבח, חלפים לרכב, בגדים או אף תחליפים לאיברי גוף (ראו מסגרת), כולם בייצור עצמי, בהדפסה, בבית. בטווח הארוך יותר ניתן לצפות גם להתפתחויות טכנולוגיות סביב החומרים שמהם נוצרים המוצרים, מה שיאפשר, לדוגמא, גם יצירה של מוצרי מזון, שיגיעו מהמדפסת במקום מתנור האפייה (ראו מסגרת).

השכרה לבתי עסק

מודל אחר שאפשרי כבר כיום, מאפשר השכרה או מכירה של מדפסות כאלו לבתי עסק. המשתמש הפרטי שירצה לקבל מוצר "מודפס", יוכל להשתמש בשירותי ההדפסה תמורת תשלום. הזמינות של האפשרות להדפיס חלק מהמוצרים שאנו צורכים ביום יום, צשנה את העולם המוכר של מוצרי הצריכה, ומהבחינה הזאת, המהפכה שעשויה אובג'ט להביא לעולם לא נופלת מהשינוי שטכנולוגיית הדפסה מתקדמת עשויה להביא.

2012, כך העריכה חברת הייעוץ דלויט לאחרונה, תהיה השנה שבה הדפסות התלת ממד יהפכו לסגמנט רשמי בחלק מהשווקים. עם זאת, בדלויט גם מזהירים כי ההתלהבות מהפוטנציאל עבור המשתמש הפרטי עשויה להתגלות כהתלהבות יתר שמקדימה את זמנה. "הטכנולוגיה הקיימת נתקלת במגבלות משמעותיות. בעוד חלק מהן עשויות להיפטר בטווח הבינוני, אחרות, שהן מגבלות משמעותיות, לא יפתרו לעולם", כותבים בסקירה.

הדפס לי כבשה ב-1,300 דולר

חברת Cubify משווקת מדפסות שפונות לשוק הפרטי, תמורת 1,300 דולר במכירה מוקדמת. דגם ה-Cube של החברה מאפשר להדפיס מודלים אמיתיים מפלסטיק של חפצים קטנים, כמו מחזיקי מפתחות ובובות. בשלב זה מדובר בדגמים בצבע אחד בלבד. דגמים אחרים, שאינם מיועדים כרגע לשוק הפרטי, יציעו בעתיד הדפסה במגוון צבעים. המוצר הזה, שמיועד לילדים (שהוריהם אמידים) מסוגל להדפיס צעצועים. החברה מציעה קטלוג עשיר של פריטים שאותם ניתן לרכוש ולהדפיס בבית.

רוב מדפסות התלת ממד פונות כיום לשוק העסקי. חברת Dimension Printing, למשל, מציעה מדפסת שמאפשרת לבנות מודלים או אב טיפוס לטובת הדגמות. בחברה טוענים שחלקים מסוימים יכולים לשמש כחלקי חילוף במגוון מוצרים. המדפסת עושה שימוש בסוגים שונים של פלסטיק ומחירה עומד על כ-24,900 דולר. ניתן להשכיר אותה תמורת 560 דולר לחודש, סכום שיאפשר לעסקים קטנים נגישות לטכנולוגיה.

מוצר נוסף שעדיין לא נמכר באופן סדרתי, אבל מעורר עניין רב פותח באחרונה באוניברסיטת Exeter באנגליה. מדובר במדפסת שוקולד. קונדיטוריות שירכשו בעתיד את מדפסת הפלאים הזאת יוכלו להדפיס בקלות אותיות, מילים ומגוון צורות מתוקות. התענוג, תרתי משמע, צפוי להיות יקר, בהתאם לחומר הגלם. הגרסה הנוכחית של המדפסת יוצקת שכבה דקה של שוקולד ואז חוזרת עליה שוב ושוב, עד ליצירת ממתק בעל נפח. בתיאבון.

מדפיסים גם איברים

השילוב בין רפואה לבין מדפסות תלת ממדיות מוביל ליצירת חזון מרהיב. למה להסתפק בתכשירים שמיוצרים בכמות סיטונאית כשאפשר לבנות לכל פציינט מכשיר שיתאים בדיוק למידותיו? מבחינה תיאורטית ניתן להדפיס סטנטים שמתאימים, על המילימטר, למבנה ולצורת העורק של המטופל, כפי שהם משתקפים בתמונת הדמיה. אפשר לחשוב גם על מכשיר שמיעה שמותאם לתעלת האוזן, גשר לשיניים ומגוון יישומים אחרים.

מבחינה טכנולוגית, אין שום מניעה להוציא לפועל את המיזמים האלה כבר היום. אבל זה כמובן לא הפרמטר היחיד. האתגר הלא פחות מורכב הוא כלכלי. המדפסות החדשות יצטרכו להצדיק את עצמן מבחינה כספית, להשתלב בתשתית הארגונית, המחשובית והתפעולית של בתי החולים ולגבור על הקונספט של מכשור אחיד לכולם.

מה צופן בחובו העתיד? מדענים מדברים על הדפסה של איברי גוף. העצם התרסקה? אפשר להדפיס לכם עצם חדשה, זהה לחלוטין ואפילו יציקה של לב חדש. בכנס TED שנערך לפני שנה העריך פרופ' אנתוני אלטה מאוניברסיטת סטפורד שהיישום המסחרי הראשון יהיה קשור דווקא לשלפוחיות שתן, מאחר שכבר כיום ניתן לייצר בתנאי מעבדה שלפוחית שתן מלאכותית.

הדפסת איברים היא לא האופציה היחידה. הרפואה עוסקת היום באופציה מעט שונה, של הנדסת איברים. מדובר בגידול של איבר על "פיגום", תוך שימוש בתאי הגזע הקיימים של האיבר שנפגע. היתרון הוא שמדובר בתאים שגדלו ביחד ולכן יהיה להם קל יותר ליצור קשרי גומלין. ייתכן שבמקרים של איברים פשוטים, הפתרון של הדפסה תלת ממדית יהיה זול יותר.

מסתבר שהדפסה יכולה להיות רלוונטית גם בתחום הפרמקולוגי. מאמר שפורסם בכתב העת Nature chemistry מציע להשתמש במדפסת כדי לרקוח למטופל, בביתו, את התרופות שהוא זקוק להן. החוקרים מתארים במאמר שיטה שמאפשרת ליצור ריאקציות כימיות בתוך מדפסת תלת ממדית. יום אחד, החולה יוכל לקום בבוקר, לבצע בדיקות סוכר, דם או שתן ולשגר את התוצאות למחשב שידפיס לו בין רגע את קוקטייל התרופות שלו, בגלולה בודדת מוכנה לבליעה.

ויש עוד רעיון, מורכב יותר לביצוע, אבל לא בלתי אפשרי: הדפסה תוך גופית. אחד האתגרים שהרפואה מתמודדת איתו הוא הצורך לבצע פרוצדורה באיבר פנימי, שאין דרך להגיע אליו. היום נהוג לבצע ניתוחים כדי להסביר איברים או לסדר אותם מחדש בעזרת אנדוסקופיה או לפרוסקופיה . מדובר בצינורות זעירים שמוחדרים דרך הנקבים הטבעיים בגוף או באמצעות "מסרגות" זעירות שמוחדרות דרך חור קטן בדופן הבטן.

היכולת להגיע לאיברים פנימיים לא פותרת את הקושי בהחדרת מכשיר מושתל. כבר כיום קיימות שיטות שונות שמאפשרות לקפל את המכשיר לגודל זעיר ולפרוש אותו בתוך הגוף. אם זה המצב, למה לא להדפיס את האביזר, בתוך הגוף באמצעות מסרגת לפרוסקופיה?

 מדפיסים