מדפסת תלת ממד היא מכונה שמתחברת למחשב, ומייצרת עצמים פיזיים שיש להם נפח. כמו שמדפסת "רגילה" מתחברת למחשב ומדפיסה מסמכים או תמונות, כך מדפסת תלת ממד "מדפיסה" חפצים. למשל, אפשר להדפיס דמויות ממשחקי מחשב, מתלים, ידיות, כפתורים, קופסאות, פסלים, מנגנונים מכניים, בניינים, חיות כיס - הכול - אז איך היא עובדת?
תאריך עליית הפרק לאוויר: 24/06/2018.
אות מוזיקלי: "חינוכית".
[מוזיקת רקע]
קריין: "איך העולם עובד", עם ארנון זמיר.
[מוזיקת רקע מסתיימת]
כשאסטרונאוטים טסים לחלל, הם צריכים לחשוב מראש על ה-כל. כמה אוכל צריך להיות על החללית, כי אין בחלל מכולת. וכמה דלק צריך למלא במיכלים, כי תחנת הדלק הכי קרובה, טוב, זה חתיכת סיבוב. אפילו כמה חמצן האסטרונאוטים צריכים לקחת איתם כדי שיהיה להם מה לנשום. גם על זה צריך לחשוב מראש ולהביא מיכלים, עם כל האוויר שאתם חושבים שתרצו.
ומה עם חלקי חילוף לחללית? אחרי הכל, חללית היא רק מכונה. כמו מכוניות, מקררים וטלפונים ישנים, גם חלליות מתקלקלות לפעמים. פה נקרע צינור, שם נשחק איזשהו חיבור, וכאן עכבר אכל את הכפתור שמדליק את האור בשירותים. אז מה, נשב בחושך?
ובגלל שגם מוסך, או מעבדה לטלפונים, אין בחלל, חלק מהאימונים שעוברים אסטרונאוטים מלמדים אותם איך לתקן את החללית אם קרה ומשהו התקלקל. הם מוכנים כמעט לכל מקרה, אבל תמיד יש מגבלה על כמות החלפים - חתיכות של חללית להחלפה - שאפשר לקחת. האסטרונאוטים עלולים למצוא את עצמם עם תקלות שקשה מאוד לתקן. [שריקה]
בשנת 2017 ניסו לראשונה בנאס"א, סוכנות החלל האמריקאית, לפתור את הבעיה הזאת בשיטה מקורית - מדפסת תלת-מימד.
[קולות מדפסת]
מדפסת תלת-מימד היא מכונה שמחוברת למחשב ומייצרת עצמים פיזיים תלת-ממדיים. כלומר, כאלה שיש להם נפח. מדפסת רגילה מתחברת למחשב ומדפיסה דברים שטוחים כמו מסמכים או תמונות. מדפסת תלת-מימד מדפיסה חפצים. למשל, אפשר להדפיס פיסלונים של דמויות ממשחקי מחשב, מתלים, ידיות, כפתורים, קופסאות, פסלים, מנגנונים מכניים, בניינים, חיות כיס, בננות, פינגווינים… [שואף אויר] הכל.
בין היתר אפשר להדפיס חלקי חילוף לספינות חלל. ואם אתם מודאגים מזה שזה עוד לא ממש שימושי, אז תדעו שבספינות אחרות, כאלה ששטות בים, זה כבר קרה. יש ספינות ענקיות, של צבא ארה"ב, שהשתמשו במדפסות תלת-מימד ליצירת חלקי חילוף ולתיקון תקלות, בלי לחזור אל החוף. [בוינג]
אז איך עובדת מדפסת תלת-מימד? כלומר, איך מדפיסים חפצים?
מתחילים בקובץ ממוחשב שדומה לקובץ של תמונה או של סרטון וידאו. [צליל צילום]
קובץ של הדפסה תלת-מימדית מתאר את העצם שאותו אנחנו רוצים להדפיס, מכל הכיוונים. זה כמו ציור, אבל מלפנים ומאחור, מימין, משמאל, מלמעלה ומלמטה.
יש תוכנות מיוחדות במחשב שבהן משרטטים קבצים כאלה, והן נקראות תוכנות לעיצוב תלת- מימדי. למשל, אם אנחנו רוצים להדפיס בתלת-ממד מלחיה [בזיקת מלח], בקובץ יהיה שרטוט שלה: באיזה גודל היא, איפה ממוקמים החורים ואיך סוגרים את פתח המילוי.
קובץ שמתאר בננה יכלול את אורך הבננה מקצה לקצה, מידת העקמומיות שלה והאורך של הצ'ופצ'יק הזה בקצה. [בוינג]
קובץ של עגבנייה יכיל את קוטר העגבנייה, את מיקום הפלחים ואת הצורה של העלים, וכן הלאה וכן הלאה וכן הלאה.
במדפסת עצמה יש ראש הדפסה. הוא נראה כמו קצה של בקבוק דבק, יש לו חור דק [צליל מתכת] שמתוכו מוזרק חומר ההדפסה. ראש ההדפסה יכול לזוז לכל הכיוונים בעזרת מנועים. [סיבוב מנוע]
אתם מכירים את המכונות האלה בקניונים שמכניסים אליהם מטבע ומנסים לשלוף צעצוע באמצעות זרוע, ותמיד לפני שהוא מגיע לפתח הוא נופל חזרה? אז ככה. כמו שהזרוע הזאת זזה ימינה ושמאלה ואז יורדת למטה ולמעלה, בערך ככה יכול ראש ההדפסה לזוז לכל הכיוונים.
במחשב יש תוכנה שאחראית לפעולת המדפסת. היא קוראת את הקובץ ומחלקת את העצם שבו לפרוסות.
זוכרים את העגבנייה מהקובץ האחרון? תארו לכם שאתם מניחים אותה על קרש חיתוך [פריסה על קרש חיתוך] ובסכין חדה מאוד פורסים אותה, בזהירות, לפרוסות דקיקות.
הפרוסה הראשונה, החלק התחתון ביותר בעגבנייה, היא מעגל קטן ואדום דק, דק, דק. הפרוסה השנייה היא מעגל אדום וקצת יותר גדול ואז יותר גדול ויותר גדול ויותר גדול.
אם תסדרו את כל הפרוסות אחת על השנייה, תקבלו את העגבנייה בצורה המקורית שלה. אולי טיפה יותר מעוכה וקצת יותר רטובה, אבל אמרתי לכם לפרוס בזהירות. [צליל]
זה בדיוק מה שעושה מדפסת תלת-מימד. קודם כל היא לוקחת עגבנייה… אה, אה אה, לא. מי שפורס את העגבנייה להדפסה שלנו הוא לא סכין, אלא המחשב.
[צרימת מדפסת]
הוא יוצר, וירטואלית כמובן, שרטוטים של פרוסות העגבנייה, עגולות ושטוחות ודקות, דקות דקות. המדפסת מקבלת את המידע על כל פרוסה ומשתמשת בראש ההדפסה כדי לצייר את השכבה הראשונה, את העיגול הכי קטן. כשזו הסתיימה, ראש ההדפסה עולה מעט, פחות מחצי מילימטר, ומצייר את השכבה השנייה, עיגול קצת יותר גדול, על השכבה הראשונה. אחר כך השלישית, ואז הרביעית, ולקראת האמצע העיגולים כבר ממש גדולים כי זה החלק הכי רחב בעגבנייה, ולמעלה למעלה השכבות כבר לא נראות כמו עיגולים, אלא יותר כמו משולשים כאלה, כשראש ההדפסה מצייר את העלים ואת הקצה של הגבעול.
בכל שכבה, המדפסת מקבלת הוראות מדויקות, איפה למקם את הראש, כמה חומר להוציא ולאיזה כיוון לזוז. יש המון שכבות. העגבנייה הממוצעת תדרוש בערך 300 שכבות הדפסה. בסוף, תתקבל צורה שאין לטעות בה, זוהי עגבנייה. והיא מפלסטיק, אז האכילה על אחריותכם בלבד. [שריקת משרוקית טרומבון]
החומר שממנו עשויה העגבנייה מוזרק דרך ראש ההדפסה ומתקשה מיד. למעשה, זה פלסטיק שמגיע במצב מוצק, בצורה של חוטים ארוכים על גליל. ראש ההדפסה מתחמם ובאותו זמן נדחף אל תוכו חוט הפלסטיק. החום מתיך את הפלסטיק והופך אותו לנוזלי. אבל לא דליל כמו מים, אלא יותר כמו שוקולד שנשאר בשמש. אפשר לזהות שזה שוקולד, אבל אם נוגעים בו, הוא נמרח. כשהפלסטיק רך מספיק, הוא מוזרק החוצה ומיד מתקרר. וכמו שוקולד שניתך וחזר למקרר, הפלסטיק מתקשה בחזרה ושומר על הצורה החדשה שלו.
אם נחזור אל האסטרונאוטים שלנו בחלל, נניח שהם צריכים לתקן את המסגרת שמחזיקה מנורה מעל לוח הבקרה. הם ישלחו אל המדפסת את הקובץ ובו שרטוט המסגרת הזאת, ויקבלו את החלק עשוי מפלסטיק ומוכן לשימוש. [צליל משולש]
יכול אפילו להיות שהם יתקלו בבעיה שאין לה פתרון מוכן, כמו חוסר בפריט שאין להם קובץ שלו. מהנדסים על כדור הארץ יוכלו לפעול במהירות ולתכנן את הפתרון, ואז לשלוח את הקובץ אל החללית, שם הוא יודפס במקום. זה כמו שבמקום לשלוח עוגה בדואר, היינו שולחים את המתכון. זה הרבה יותר מהיר, אפשר ליצור ככה הרבה יותר סוגים של עוגות, וכמובן הציפוי לא נמרח על כל המעטפה. [רצף צלילים]
במדפסות פשוטות מהסוג שתיארתי פה, ההדפסה נעשית בצבע אחד ובחומר גלם אחד בכל פעם. כלומר, אם אנחנו רוצים עגבניה בצבע טבעי, נצטרך להזין את המדפסת בחוט פלסטיק אדום. אם אחר כך נרצה להדפיס בננה ולא נחליף את החוט, תתקבל בננה… אדומה.
יש עוד כמה סוגים של מדפסות תלת-מימד, למשל, כאלה שבמקום להתיך פלסטיק, מטפטפות דבק על אזור ההדפסה. את הדבק, המדפסת יכולה לערבב עם טיפות קטנות של צבע, ולקבל עצמים צבעוניים, ככה שלא יהיו לנו רק בננות אדומות.
סוגים אחרים של מדפסות יורים קרן לייזר על מיכל של נוזל מיוחד, שמתקשה איפה שהקרן פוגעת בו. ויש אפילו סוגי מדפסות גדולות שמדפיסות בתים שלמים מבטון.
ולאן עוד אפשר לקחת את המדפסות, הרי בחלל כבר היינו?
אז יש כבר מדפסות של שוקולד, יש מדפסות של פנקייקים, יש מדפסות קפה, ואפילו מדפסות של מזון בריאות.
יש מדענים בירושלים שמפתחים מדפסות, שיוכלו לקבל מתכון דרך האינטרנט, ולהדפיס ארוחה שלמה. [בוינג]
במקומות אחרים מדפיסים איברי גוף, וכבר יש בעולם כמה וכמה אנשים שמסתובבים ובגופם חלקי עצמות, שיניים ואיברים אחרים שנוצרו במדפסת תלת-מימד. [גלינג]
פה בישראל משתמשים במדפסות כאלה כדי לתרגל ניתוחים. רופאה שעומדת לפני ניתוח מסובך, מדפיסה בתלת-ממד את גוף המטופל שלה, ויכולה לבצע את הניתוח כולו על מטופל מזויף. ככה, בתור תרגול. זה מאפשר לזהות קשיים בטיפול ולתכנן איך לעשות את הניתוח, ככה שבזמן אמת הוא יהיה בטוח וחלק, ככל שניתן. [מחיאות כפיים]
ואולי בעתיד, זאת תהיה התשובה כמעט לכל שאלה.
חסר לכם משהו בבית? תדפיסו!
[מוזיקת סיום]
אות סיום: "חינוכית".
קריין: הופק על ידי "פודקאסט ישראל מדיה" בע"מ.
לעוד פרקים של הפודקאסט לחצו על שם הפודקאסט למטה
コメント