מרעיון לאב טיפוס: 7 שלבים לפיתוח מוצר עם הדפסת תלת מימד

לפני שפותחים תוכנה

רוב הרעיונות נתקעים לא בגלל טכנולוגיה, אלא בגלל שלא ברור מה הם צריכים לעשות. לפני שמשרטטים קו אחד, שווה לכתוב בעמוד אחד שלוש רשימות. הראשונה: מה הבעיה שהמוצר פותר, ולמי. השנייה: מה הדרישות שאסור להתפשר עליהן, כמו גודל מקסימלי, משקל, עמידות בחום או במים, וחלקים קיימים שהוא צריך להתחבר אליהם. השלישית: מה נחמד שיהיה, אבל יכול לחכות לגרסה הבאה.

הרשימות האלה יחסכו לכם כסף בכל שלב. כשמדפיס שואל באיזה חומר להדפיס, התשובה כבר כתובה. כשמעצב שואל אם אפשר להזיז חור, אתם יודעים אם זה פוגע בדרישה.

שלב 1: הגדרת דרישות במספרים

"חזק", "קטן" ו"נוח" הן לא דרישות. "מחזיק 2 ק״ג בלי להתעקם", "נכנס לכיס מכנסיים" ו"עמיד ב-50 מעלות ברכב" הן דרישות. כשהדרישה כתובה במספר, אפשר לבדוק אותה. כדאי גם לכתוב איפה המוצר יחיה: בבית, בחוץ, בשמש, ליד מים או ליד ילדים. כל אחד מאלה משפיע על החומר. למשל, לפי Prusa, PLA מתרכך מעל כ-60 מעלות ואינו מתאים לשימוש בחוץ, ואילו PETG עמיד עד כ-80 מעלות ומתאים גם לחוץ.

שלב 2: סקיצה עם מידות

לא צריך לדעת לצייר. צריך סרגל, קליבר אם יש, ודף. מודדים כל חלק קיים שהמוצר צריך להתחבר אליו ורושמים מידות. מצלמים את החלקים מכמה זוויות עם סרגל לידם. הסקיצה הזו היא מה שתשלחו למעצב או למדפיס אם אין לכם קובץ, וככל שהיא ברורה יותר, ההצעה תהיה מדויקת יותר.

שלב 3: מודל CAD

CAD היא תוכנה לתכנון חלקים במידות מדויקות. אפשר להתחיל בכלי שמתאים לרמת הניסיון שלכם, או לפנות למעצב. אם מבקשים תכנון והדפסה מאותו ספק, בדקו את ניסיונו וסכמו מי מקבל את קובץ המקור ומה כלול בתיקונים.

טיפ חשוב: שמרו את הקובץ המקורי של התוכנה, לא רק את ה-STL. קובץ STL הוא רשת של משולשים, וקשה מאוד לערוך אותו. את הקובץ המקורי אפשר לשנות בקלות בכל סבב. הסבר על הפורמטים יש במאמר קובץ STL להדפסה (קובץ STL להדפסה: איך מכינים קובץ תלת מימד תקין).

שלב 4: התאמה להדפסה

חלק שתוכנן ליציקה או לכרסום לא תמיד יודפס טוב. בשלב הזה בודקים עובי דפנות, זוויות שדורשות תמיכה, מרווחים בין חלקים נעים, וכיוון ההדפסה. כיוון ההדפסה חשוב במיוחד ב-FDM: החלק חזק לאורך השכבות וחלש ביניהן, ולכן מסובבים אותו כך שהעומס לא ינסה לפרק שכבות. כל הכללים מפורטים במאמר תכנון להדפסת תלת מימד (תכנון להדפסת תלת מימד: סבולות, עובי דופן, תמיכות וכיוון הדפסה).

שלב 5: הדפסה ראשונה, זולה בכוונה

הגרסה הראשונה לא צריכה להיות יפה. היא צריכה להיות מהירה. מדפיסים ב-PLA, בשכבות עבות ובמילוי נמוך, ולפעמים רק חלק מהמוצר. המטרה היא להחזיק משהו ביד ולגלות את הטעויות הגדולות: גודל לא נכון, ארגונומיה גרועה, חלק שלא נכנס. זה השלב שבו רוב המוצרים משתנים הכי הרבה, ולכן אין טעם להשקיע בו בגימור.

שלב 6: בדיקה, תיעוד וסבב נוסף

אחרי כל הדפסה רושמים שלושה דברים: מה בדקנו, מה גילינו, ומה משנים בגרסה הבאה. נותנים לכל גרסה מספר, ומדפיסים את המספר על החלק עצמו, בהבלטה קטנה בצד. זה נשמע קטנוני, אבל אחרי חמישה סבבים קל מאוד להתבלבל בין גרסאות.

כדאי לבדוק דבר אחד בכל סבב. אם משנים בבת אחת את המידות, את החומר ואת המנגנון, ולא עובד, לא תדעו מה גרם לבעיה. אם רוצים לבדוק כמה אפשרויות, מדפיסים אותן במקביל בגרסאות קטנות ומשווים.

שלב 7: אב טיפוס פונקציונלי ומה שאחריו

כשהצורה יציבה, עוברים לחומר האמיתי. חלק שיעבוד בחוץ יודפס ב-PETG או ASA. חלק שצריך גמישות יודפס ב-TPU. חלק שצריך פרטים עדינים ומראה חלק יעבור ל-SLA. חלק שעובד תחת עומס משמעותי יכול לעבור ל-SLS. השוואה בין הטכנולוגיות יש במאמר FDM, SLA או SLS (FDM, SLA או SLS? ההשוואה המלאה בין טכנולוגיות הדפסת תלת מימד).

אחרי האב טיפוס הפונקציונלי יש שתי דרכים. אם הכמויות קטנות, הדפסה יכולה להמשיך להיות שיטת הייצור. אם הכמויות גדלות, עוברים לתבנית, וכדאי להתייעץ עם מהנדס ייצור לפני שנועלים את התכנון. על השלב הזה כתבנו במאמר הדפסת תלת מימד לעסקים (הדפסת תלת מימד לעסקים: 8 שימושים שחוסכים זמן וכסף).

דוגמה: איך זה נראה בפועל

הדוגמה הבאה היא תרחיש להמחשה, לא סיפור של לקוח. נניח שיש לכם רעיון למתקן שמחזיק טלפון על כידון של אופניים. בשלב הדרישות כתבתם: מתאים לכידון בקוטר 22 עד 32 מ״מ, מחזיק טלפון ברוחב של עד 80 מ״מ, לא משתחרר בנסיעה על שביל עפר, ועומד בשמש של אוגוסט.

בסקיצה מדדתם את הכידון ואת הטלפון. ב-Tinkercad בניתם שני חלקים: חבק לכידון ותושבת לטלפון. את הגרסה הראשונה הדפסתם ב-PLA בשכבות עבות, רק כדי לבדוק גודל. גיליתם שהחבק רחב מדי ושהטלפון נכנס עמוק מדי, כך שלא רואים את המסך.

בגרסה השנייה תיקנתם את שתי המידות והדפסתם שוב, הפעם רק את החבק, כי התושבת כבר טובה. בגרסה השלישית הוספתם מנגנון נעילה, והדפסתם שלוש וריאציות קטנות במקביל כדי לבחור את הנוחה. בגרסה הרביעית עברתם ל-ASA, כי PLA מתרכך בחום ולא יחזיק בשמש. את הגרסה הזו לקחתם לרכיבה של שבוע.

בסוף הדרך יש לכם ארבע גרסאות ממוספרות, יומן שינויים, וקובץ CAD מקורי שאפשר להעביר לייצור. כל סבב ענה על שאלה אחת, ואף סבב לא היה מבוזבז.

מתי לעצור ולבדוק עלות ייצור

בשלב כלשהו כדאי לשאול כמה יעלה לייצר את המוצר בכמויות. התשובה משפיעה על התכנון. חלק שקל להדפיס יכול להיות קשה מאוד ליציקה, למשל בגלל חללים פנימיים או קירות בעוביים שונים. אם אתם מתכננים לעבור לתבנית, הביאו מהנדס ייצור לשיחה לפני שהתכנון ננעל, ולא אחרי. מנגד, אם הכמויות יישארו קטנות, אפשר להמשיך להדפיס, ואז כדאי לתכנן את החלק מראש בשביל הדפסה.

חמש טעויות שעולות ליזמים כסף

הראשונה היא לדלג על הגדרת הדרישות ולגלות באמצע שהחומר לא מתאים. השנייה היא להדפיס כל גרסה במלואה, כשהיה אפשר להדפיס רק את האזור שנבדק. השלישית היא לא לשמור את קובץ ה-CAD המקורי. הרביעית היא לשנות כמה דברים בבת אחת. החמישית היא להתאהב בגרסה הראשונה. אב טיפוס נועד להיכשל מהר, וזה בסדר.

כלים קטנים שעושים הבדל גדול

קליבר מתאים עוזר למדוד מידות קריטיות; הרזולוציה שמוצגת בו אינה בהכרח הדיוק שלו. הוסיפו יומן גרסאות עם תאריך, שינוי ותוצאת בדיקה, ושמרו תיקייה של קובצי CAD, קובצי הדפסה ותמונות לכל גרסה.

כדאי גם לצלם כל גרסה מודפסת ליד סרגל, מאותה זווית. אוסף התמונות מראה את ההתקדמות, עוזר להסביר למדפיס מה השתנה, ושימושי מאוד במצגת למשקיעים. ולבסוף, שתפו את המדפיס ביומן. מדפיס שמבין למה כל גרסה השתנתה יכול להציע שיפורים בהגדרות ההדפסה, בכיוון החלק ובבחירת החומר, ולפעמים לחסוך סבב שלם.

איך 3DIY עוזרת בדרך

ב-3DIY אפשר לשלוח בקשה עם סקיצה, מידות ותמונות ולבדוק מי מציע תכנון והדפסה. אפשר לתאם סבבים נוספים עם אותו מדפיס, תוך סיכום המחיר והיקף כל סבב ישירות. קראו את המדריך לאב טיפוס (אב טיפוס בהדפסת תלת מימד: סוגים, טכנולוגיות ומתי זה משתלם), או שלחו את הרעיון (פתיחת בקשת הדפסה).