איך העולם עובד - איך פועל סורק תלת ממד?
- מיקי שטופלמן
- Sep 17
- 5 min read
בשנים האחרונות אפשר להדפיס מוצרים שלמים בהדפסה תלת מימדית. אם אתם רוצים ללמוד איך פועלת מדפסת תלת ממד, יש לנו פרק על זה בסדרה איך העולם עובד. היום אני רוצה לספר לכם על חלק אחר בתהליך – סריקה בתלת ממד.
תאריך עליית הפרק לאוויר: 02/07/2018.
[חסות]
אות מוזיקלי: "חינוכית".
קריין: "איך העולם עובד" עם ארנון זמיר.
[קטע מוזיקה]
לפני כמה חודשים שיחקתי בכדורגל, החלקתי ושברתי את היד [אווו]. קיבעו לי את היד בגבס, גוש גדול ולבן של חומר שגם נראה וגם הייתה לו תחושה כמו של בטון. היה צריך להסתובב איתו ימים. מה זה ימים? שבועות. הגבס היה לי כבד ועבה וזה הפריע לי לישון ומה שעוד יותר גרוע, אסור היה לי להרטיב את היד במשך חודשיים. תארו לכם להתקלח בכל הגוף בלי להרטיב בשום אופן את יד שמאל. אמנם, כולם כתבו וציירו לי דברים על הגבס, אבל אפילו זה לא עשה את זה יותר נחמד. אחרי שלושה שבועות, כל מה שרציתי היה להיפטר מהמשקולת הזאת.
אחת הסיבות שגבס הוא עבה כל כך, היא שהוא צריך לשמור את היד יציבה מכל הכיוונים. לכל אחד יש יד בגודל קצת שונה, ובצורה שונה, והיא נראית אחרת. אז הטכנאי שמכין את הגבס צריך לגלגל ולכרוך על היד שכבה אחר שכבה, עד שבכל היד יש ציפוי קשיח, והוא שומר עליה בלי תזוזה, עד שהשבר מתאחה.
אבל תארו לכם אם היה אפשר למצוא חומר שהוא חזק מספיק גם בשכבה דקה. אולי משהו בעובי של בד, או אפילו בעובי של שרוול, כמו שרוול של חולצה. זה היה הרבה הרבה יותר נוח והאמת היא שיש חומרים כאלה, דקים, קלים וחזקים. אנחנו משתמשים בהם פשוט לבניית מטוסים וחלליות וסירות ועוד כל מיני דברים שצריך להיות להם משקל נמוך וחוזק גבוה. הסיבה שלא משתמשים בהם לקיבוע היא, שקודם כל חלקם רעילים, ושנית מסובך מאוד לתת להם צורה מדויקת. זה לוקח הרבה זמן והכנף של המטוס צריכה להישאר בלי תזוזה. זה לא משנה לכנף של מטוס, אבל זה הרבה יותר ממה שאפשר לבקש מילד ששבר את היד לחכות בלי להזיז אותה. [אחחח]
בשנים האחרונות אפשר גם להדפיס את הקיבוע בהדפסה תלת מימדית. שימו לב שאמרתי קיבוע, לא גבס, כי המדפסות לא מייצרות אביזר מגבס אלא מפלסטיק או ממתכת. [קול הקשה על מתכת] אם אתם רוצים ללמוד איך פועלת מדפסת תלת מימד, יש לנו את זה בפרק אחר בסדרה "איך העולם עובד". לכו תקשיבו.
היום אני רוצה לספר לכם על החלק הראשון בתהליך, סריקת היד בתלת מימד. [צלילי סריקה]
כדי לייצר את הקיבוע המודפס, סורקים את היד שנשברה בסורק תלת מימד, מכשיר שמעביר חפצים מהעולם האמיתי אל המחשב. טוב, לא בדיוק מעביר. הוא לא מעלים את החפץ בעולם האמיתי, זה נשאר באותו מקום, אבל הוא יוצר עותק שלו, שהוא כמו תמונה, אבל במחשב. שלא כמו תמונה, את מה שיוצר הסורק אפשר גם לסובב ולהפוך ולראות מכל הכיוונים. עצם שסרקנו בתלת מימד מופיע במחשב כמעט כמו בעולם האמיתי ויש לו לא רק צבע וצורה, אלא גם עומק ונפח. [קולות התפעלות]
הטכנאי מניח את היד על שולחן ומקבע אותה בעדינות בעזרת כריות כדי שלא תזוז. את הסורק עצמו הוא מחזיק ביד או משעין על חצובה. הסורק נראה כמו פנס גדול, רק שיש לו שתי עדשות במקום אחת. בחלק העליון של הסורק יש עדשת לייזר והוא מחובר למחשב שנמצא לידו. הטכנאי מכוון את העדשה אל היד ומתחיל לסרוק. מה שהסורק עושה הוא שולח קרן לייזר אל העצם שמונח לפניו.
בניגוד לאור רגיל, לייזר לא מתפזר אלא נע בקו ישר ופוגע בנקודה אחת. האור פוגע ביד השבורה ומוחזר לכיוון הסורק, ושם החיישן שנמצא בעדשה התחתונה, מרגיש את הפגיעה ורושם את הזמן שלקח לקרן לצאת, לפגוע ולחזור [קול תרועה]. ומכיוון שאנחנו יודעים את הזמן שבו הייתה קרן האור בתנועה, ומכיוון שהקרן נעה במהירות האור, שגם אותה אנחנו יודעים, אפשר לחשב את המרחק שעברה קרן הלייזר, כלומר המרחק בין הסורק ובין הנקודה על העצם שאליה הוא מכוון. [צליל גליסנדו]
למה הדבר דומה? נניח שאתם זורקים כדור על הקיר ואתם חזקים מאוד. אתם זורקים ב-10 מטרים לשנייה. שתי שניות אחרי שזרקתם את הכדור, אתם שומעים "בויינג", ואחרי שתי שניות נוספות הכדור כבר שוב אצלכם. הוא קפץ מהקיר ועף בחזרה עד אליכם. כל זה נמשך ארבע שניות, שתיים אל הקיר, "בויינג", ושתיים חזרה. כזכור אתם זורקים במהירות של 10 מטרים לשנייה, כלומר בארבע שניות הכדור עבר בערך 40 מטר. אז מה המרחק אל הקיר? חצי מזה, 20 מטר.
רק הערה קטנה, בדוגמה שלנו הכדור לא נופל ואין חיכוך עם האוויר והוא לא מאבד מהירות והקיר לא מאט אותו. ובמציאות ברור שכן. אם פעם בעטתם כדור אל הקיר, אתם יודעים שהוא לא חוזר באותה מהירות, אז אל תשכחו שזאת רק דוגמה.
הסורק עושה אותו דבר בקרן לייזר במקום בכדור. הוא יורה קרן אל העצם והיא פוגעת בו ומוחזרת. לפי זמן ההחזר, הסורק מחשב את המרחק שלו מהנקודה, ומצייר אותה על מסך המחשב. עכשיו הטכנאי מסתובב עם הסורק ביד סביב השולחן וסורק את הנקודה הבאה [צליל סינתטי]. הוא יורה קרן, מודד זמן, מסמן נקודה נוספת על המסך. יורה, סורק, נקודה. יורה, סורק, נקודה.
ככה הסורק עובר לאורך העצם הנסרק ומסתובב כדי לתפוס את כל הצדדים. [ברקע צליל מכונה] די מהר ענן של נקודות הולך ומופיע על מסך המחשב ויש לו צורה של יד. כשמתארים את זה ככה, זה נשמע כמו תהליך איטי, אבל הסורק אוסף בערך 10,000 נקודות כל שנייה, וכדי להרכיב תמונה נדרשת בערך דקה של עבודה. אחרי שהסריקה הסתיימה, תוכנה עוברת על כל הנקודות ומחברת אותן, ככה שמענן של נקודות מתקבלת צורה של היד. יש סורקים שלא מסתפקים במדידת המרחק ומוסיפים תמונה, ככה שהמחשב נותן לעצם לא רק צורה אלא גם צבע ומרקם.
עכשיו יוצרים מהסריקה הזאת, עדיין בתוך התוכנה, מין רשת שנראית כמו קורי עכביש. זאת מעטפה קלה וחזקה והיא בצורה המדויקת של היד. ולא רק שהיא קלה בהרבה מהגבס הרגיל, היא גם חזקה מאוד והיא עשויה מהרבה פתחים. יש חומר רק איפה שחייב להיות חומר. ככה שהעור שמתחתיה יכול לנשום ולהירטב, ובאופן כללי להרגיש יותר טוב מאשר עור שנמצא מתחת חמישה קילו גבס.
[צליל מעבר]
סורקים תלת מימדיים משמשים לעוד דברים ברפואה. אפשר לסרוק את חלל הפה ולייצר שיניים תותבות. אפשר אפילו ליצור תחליפי עצם בהדפסה של מתכות מיוחדות.
אבל לא רק ברפואה משתמשים בסורקים תלת מימדיים. למשל יש אנשים שסורקים את כל הגוף שלהם ומדפיסים בובות, כמו צעצועים קטנים. משתמשים בסורקים תלת מימדיים גם לעיצוב מוצר. מעצב שרוצה, למשל, לתכנן מכונית חדשה, סורק את המכונית מהדגם הקודם ועושה את השינויים שלו בקובץ במחשב, לפני שאפילו מתחילים לייצר דגם חדש במציאות.
הסורקים משמשים גם לבדיקות בטיחות. מתקינים סורק ומצלמה על גבי רחפן ומטיסים אותו ליד גשרים גדולים או בניינים גדולים, ומייצרים תמונות מדויקות ותלת מימדיות כדי לאבחן תקלות או חלקים שמתחילים להתרופף עוד בשלב מוקדם.
ואפילו, המקום שבו הכי לא הייתם מצפים למצוא סורק תלת מימד - שואב אבק רובוטי. [רחש תנועת רובוט ברקע] אתם מכירים את הרובוטים האלה שמסתובבים על הרצפה ומבלבלים חתולים ושואבים אבק, כלומר אם הם לא נתלים על הוילון או מסתבכים בשטיח? כמה מהרובוטים האלה מתמצאים במרחב באותה שיטה שבה משתמש סורק תלת מימד. הם יורים קרני לייזר לכל הכיוונים ויוצרים לעצמם מודל תלת מימדי של החדר. ככה הם יודעים לאן לנסוע, איפה הדלתות, איך לא להתנגש ברהיטים וכמובן, מה המסלול הכי קצר אל החתול. [יללת חתול]
[אות סיום] "חינוכית".
קריין: הופק על ידי "פודקאסט ישראל מדיה בע"מ".
[חסות]
לעוד פרקים של הפודקאסט לחצו על שם הפודקאסט למטה
Comments