🧲 הדפסת מתכת במדפסות תלת־ממד – המדריך המלא והמקצועי (2025)

מהפכת הייצור בעידן הדיגיטלי

הדפסת מתכת בתלת־ממד (Metal 3D Printing) מהווה את אחת הקפיצות המשמעותיות ביותר בעולם הייצור המודרני. היא מאפשרת ייצור רכיבים מורכבים, חזקים וקלילים תוך חיסכון בחומר, זמן ועלויות – כל זאת בהתאמה מלאה לצרכים ההנדסיים של כל תחום: תעופה, רפואה, רכב, ביטחון ותעשייה כללית.בבלוג זה נצלול לעומק לכל אחת מהטכנולוגיות המובילות בשוק, נבין את עקרון הפעולה שלה, שלבי התהליך, היתרונות והחסרונות, ונסקור יצרנים וחומרים מובילים.

🔬 טכנולוגיות מובילות להדפסת מתכת בתלת־ממד

1. SLM / DMLS – התכה סלקטיבית בלייזר

עיקרון פעולה:

• פיזור שכבת אבקה מתכתית בעובי 20–60 מיקרון.
• לייזר סורק לפי מודל CAD ומתיך את האבקה.
• תהליך חוזר שכבה אחר שכבה עד השלמת החלק.

שלבים:

1. הכנת האבקה (טיטניום, נירוסטה, אינקונל)
2. פיזור שכבה על פלטת בנייה
3. התכת אזורים נבחרים עם לייזר
4. ירידת הפלטה ושכבה חדשה
5. בניית תמיכות
6. סיום הדפסה → טיפול תרמי → הסרת תמיכות → עיבוד שבבי

יתרונות:

• דיוק גבוה מאוד
• חוזק מכני דומה לרכיבי CNC
• מאפשר ייצור גאומטריות מורכבות פנימיות

חסרונות:

• עלות גבוהה
• צורך בתמיכות
• קצב בנייה איטי יחסית

2. EBM – התכה בקרן אלקטרונים

עיקרון פעולה:

• אבקה מותכת באמצעות קרן אלקטרונים בתוך תא ואקום.
• מתאים במיוחד לטיטניום וביו־מתכות.

שלבים:

1. טעינת חומר לתוך תא ואקום
2. חימום ראשוני להפחתת מאמצים תרמיים
3. התכת שכבות לפי קובץ CAD
4. קירור הדרגתי והוצאת חלק

יתרונות:

• חזק מאוד, מבנה גבישי אחיד
• פחות מאמצים שאריים
• מתאים לייצור שתלים וחלקים קריטיים

חסרונות:

• עלות מכונה גבוהה
• דיוק נמוך יותר מ-SLM
• מורכבות תפעולית גבוהה

3. Binder Jetting – הדפסה עם חומר מקשר

עיקרון פעולה:

• הזרקת חומר מקשר על אבקת מתכת, ללא התכה.
• לאחר מכן – סינטור בתנור לציפוף.

שלבים:

1. פיזור אבקה
2. הדפסת שכבות עם binder
3. קבלת חלק “ירוק”
4. סינטור בתנור בטמפ’ של 1000–1300°C
5. לעיתים – חדירת מתכת משנית (Infiltration)

יתרונות:

• מהירות גבוהה
• עלות נמוכה יחסית
• תעשייה בקנה מידה בינוני

חסרונות:

• חוזק חלקי נמוך מ-SLM
• עיוותים אפשריים בשלב הסינטור

4. DED – Directed Energy Deposition

עיקרון פעולה:

• הזנת אבקה או חוט דרך ראש רובוטי, שקרן אנרגיה מתיכה אותו ונבנית שכבה.

שלבים:

1. הזנת חומר לראש deposition
2. התכה מיידית ע"י לייזר/פלזמה/קרן אלקטרונים
3. תנועה לפי גאומטריה תלת־ממדית
4. עיבוד סופי במקרה הצורך

יתרונות:

• אידאלי לתיקון חלקים קיימים
• מהיר
• מתאים למבנים גדולים

חסרונות:

• פני שטח מחוספסים
• פחות מדויק מ-SLM

5. Metal FFF – הדפסת חוט מתכתי

עיקרון פעולה:

• הדפסת חוט פולימרי עם תוכן מתכת גבוהה, ולאחר מכן סינטור.

שלבים:

1. הדפסה כמו PLA
2. דה־ביינדינג (Debinding) כימי או תרמי
3. סינטור בתנור תעשייתי
4. התכווצות החלק (~20%)

יתרונות:

• עלות נמוכה משמעותית
• מתאים למעבדות, חינוך, סטארט־אפים

חסרונות:

• חוזק נמוך יחסית
• דרוש סינטור יקר ומדויק

🛠️ טבלת השוואה בין טכנולוגיות

🧪 חומרים נפוצים בהדפסת מתכת

💼 יצרנים מובילים בשוק

• EOS (גרמניה) – מובילה ב-SLM
• SLM Solutions
• GE Additive / Arcam – EBM
• Desktop Metal, ExOne – Binder Jetting
• Markforged – Metal FFF
• Trumpf, DMG Mori – DED

💰 טווח מחירים (2025)

💡 תנור סינטור מוסיף $10,000–$50,000 לעלות הכוללת

🚀 לאן הטכנולוגיה הולכת?

• שילוב CNC והדפסה – Hybrid Machining
• AI לאופטימיזציית מבנים ותמיכות
• מדפסות Metal FFF שולחניות מתקדמות
• הרחבת יכולות למתכות קלות ונדירות

✨ סיכום

הדפסת מתכת בתלת־ממד משנה את כללי המשחק: מאפשרת ייצור חכם, מותאם אישית וחסכוני. כל טכנולוגיה נושאת יתרונות ייחודיים ודרישות תפעוליות שונות, ולכן בחירה נכונה תלויה ביישום, תקציב, דיוק נדרש, וגודל סדרה.