בשנת 1984 מצאה את עצמה סאיטקס כמובילה עולמית של שוק הקדם-דפוס וכדי להמשיך ולצמוח, חיפשה שוק חדש שאפשר להיכנס אליו עם הטכנולוגיות המובהקות שלה (הדפסה וסריקה בדיוק ורזולוציה גבוהים בפורמטים גדולים ובמספר גדול של שכבות צבע). בשנים אלה הופיעו בשוק מערכות תכנון באמצעות מחשב (תיב"מ) שיצרו קבצים תלת-ממדיים של מוצרים וחלקי מכונות. סאיטקס המציאה תהליך המבוסס על הטכנולוגיות שלה, ומייצר באופן אוטומטי גופים פיזיים מדויקים מחומר פלסטי מתוך הקבצים התלת ממדיים. באותן שנים, מספר חברות שלא ידעו זו על זו זיהו אותה ההזדמנות העסקית והמציאו פתרונות דומים – חלקן לפני סאיטקס
(3D Systems, Hideo Kodama, Perception Systems ) וחלקן אחרי סאיטקס (Helisys, DTM, סטרטסיס, MIT). סאיטקס הקימה, בשותפות עם משקיע יהודי-גרמני (היינריך מנדרמן) ועם חברת כלל תעשיות אלקטרוניקה את חברת קיוביטל והעניקה לה את זכויות הפטנט. המכונה שפיתחה, בנתה ומכרה קיוביטל נקראה Solider 5600 והייתה המדויקת ביותר, הגדולה ביותר והמהירה ביותר בעולם במשך שנים רבות. המכונה השתמשה בפוטופולימר ובשעווה מסיסה כחומרי גלם, ומכרה 17 מכונות בכחצי מיליון דולר לכל מכונה, עד שנסגרה בשנת 1999.
המכשול שאיים להפיל את קיוביטל בטרם נולדה.
בתחילת דרכה נתקלה קיוביטל במכשול גדול שעמד לחסל אותה עוד לפני שנולדה. בחברת סאיטקס האמינו שהם הראשונים בעולם שהמציאו מדפסת תלת ממדית. החברה עמדה בפני גיוס ההשקעה הראשונה שלה כאשר התברר שחברה מקליפורניה בשם 3D Systems) 3DS) רשמה פטנט על מדפסת כזו כמה חודשים קודם, ועומדת לצאת לשוק עם מדפסת תלת ממדית.
צוות הפרויקט בסאיטקס נכנס ללחץ. המוצר של 3DS היה שונה, ונחות מהמוצר של סאיטקס, אבל הפטנט שלהם היה רחב ומקיף מאוד וכיסה גם את הטכנולוגיה של סאיטקס. אי אפשר היה לגייס את ההשקעה ולצאת לדרך עם מוצר המפר פטנט כה רחב.
יועץ הפטנטים של סאיקטס, סנפורד קולב, הסביר שהדרך היחידה להתגבר על המכשול היא למצוא המצאה שהקדימה את 3DS ולהציג אותה בפני משרד הפטנטים האמריקאי. בדרך לא דרך, ובלי מנועי חיפוש משוכללים כפי שיש היום, איתרו אנשי הפרויקט מאמר קצר ביפנית שלא הצליחו לקרוא, אבל זיהו בו שרטוט אחד הנראה כמו ההמצאה של 3DS. הרשימה הביבליוגרפית של אותו מאמר מנתה רק ארבעה מקורות. אחד מהם היה כתוב באנגלית וציטט מאמר מעיתון אמריקאי בשם Review of Scientific Instruments משנת 1981 – שלוש שנים לפני הגשת בקשת הפטנט של 3DS. המאמר הזה יורט מייד בספריה של אוניברסיטת תל אביב. הוא קצר מאוד – 4 עמודים בלבד – והוא נכתב על ידי מדען יפני בשם הידאו קודאמה והוא מתאר תהליך זהה לחלוטין לתהליך של 3DS.
העיתון האמריקאי הזה ידוע בקהיליה המדעית, ומופיע בכל ספריה אוניברסיטאית. לא היה ברור איך נעלם מעיני בוחן הפטנטים האמריקאי כאשר אישר את הפטנט של 3DS. הפתרון לתעלומה טמון כנראה בתרגום הלא כל כך מוצלח של הטקסט היפני לאנגלית. המתרגם לא השתמש במונח photopolymer אלא במונח הלא נפוץ photo-hardening polymer. בוחן הפטנטים כנראה לא חיפש את המונח הזה.
סאיטקס הכינה ערעור על הפטנט (Reexamination) של 3DS אך בעצת עורך הדין קולב לא הגישה אותו. קולב הסביר שאם סאיטקס תפעל לביטול הפטנט ותצליח, היא תזיק לעצמה: התעשייה הייתה משוכנעת שהפטנט של 3DS תקף ונזהרה לא לפתח מוצר דומה. אם הפטנט יפול, חברות גדולות רבות ייכנסו לתחום ויפתחו מוצרים מתחרים שיקשו גם על סאיטקס. במקום זה, הציע היועץ לפנות אל ההנהלה של חברת 3DS ולהציע לה שסאיטקס לא תגיש בקשה לביטול הפטנט, בתמורה לכך ש-3DS תעניק לסאיטקס רישיון תחת הפטנט שלה – רישיון שיהיה מוגבל לטכנולוגיה של סאיטקס שהייתה שונה מהותית מזו של 3DS – ולעשות זאת מבלי לגלות ל-3DS את המאמר של קודאמה: 3DS הייתה כבר חברה ציבורית, והנהלתה הייתה חייבת להציג בפני מועצת המנהלים שלה את כוונתה לתת רישיון לחברה היחידה בעולם המתחרה בה. מנהלי 3DS הציעו שכל אחת משתי החברות תיתן לרעותה רישיון להשתמש בפטנט שלה במוצר שיעבוד בטכנולוגיה אחרת. 3DS לא הייתה זקוקה לרישיון הנגדי מסאיטקס, אבל הוא איפשר לה להציג למועצת המנהלים שלה את ההסכם כבארטר עסקי הגיוני בין שתי חברות, וכך היה.
ההסכם נחתם בתוך שבועות אחדים, והציל את גיוס ההשקעה של קיוביטל. בקשת הערעור על הפטנט שהוכן בסאיטקס, נגנזה.
סאיטקס הגישה את בקשת הפטנט שלה עצמה, ובתוקף חובתה להציג במסגרת בקשת הפטנט כל ידע פומבי הידוע לה בנושא – ציטטה בין השאר גם את המאמר של קודאמה.
שלושה חודשים אחרי חתימת ההסכם עם 3DS, הגישה חברת הענק דופונט ערעור על הפטנט של 3DS. הערעור הסתיים בהקטנת היקף הפטנט, מה שאיפשר לדופונט לצאת לשוק עם מכונה משל עצמה. כשראש הפרויקט של סאיטקס פגש את ראש הפרויקט של דופונט, הוא שאל אותו איך דופונט גילתה את קודאמה. "לא גיליתי אותו" סיפר ראש הפרויקט (מדען יהודי בשם אייב כהן) "אני גיליתי את בקשת הפטנט שלכם כשהתפרסמה. אתם הזכרתם שם את קודאמה, ואני מיהרתי למצוא את המאמר שלו על פי מראה המקום בפטנט שלכם"...
תחילת הפרויקט.
באמצע שנות השמונים הייתה סאיטקס המובילה העולמית בתחום הקדם-דפוס, וכדי להמשיך ולצמוח הייתה חייבת להרחיב את השוק שלה. החברה בחרה בשוק ההנדסה המכנית, וגייסה צוות שמשימתו הייתה לפתח מכונה אוטומטית לקריאת שרטוטי נייר והפיכתם לקובצי תיב"מ. הצוות חקר את הבעיה במשך שנה וגילה שחברה אחרת הקדימה את סאיטקס והוציאה לשוק מכונה כזו. בתרבות העסקית של נשיא סאיטקס, ממצא זה פסל את המשך העבודה על המוצר, והצוות פנה לחפש מוצר אחר שיענה על הצורך להתרחב.
באותן שנים הופיעו מערכות ממוחשבות לתכנון של גופים תלת ממדיים – מוצרים, חלקי מכונות, תבניות להזרקה ועוד. מערכות אלו הציגו את הקבצים על מסכי מחשב דו ממדיים. היה צורך במכונות כירסום וביצרני דגמים כדי לקבל דגם פיסי של החלק כדי לבחון אותו ולאשר את התכנון.
ייצור הדגם באמצעות מכונה לעיבוד שבבי חייבה תרגום מדויק של צורת החלק (מקובץ התיב"מ) להוראות פרטניות למכונת הייצור. והעברת החלק בין מכונות שונות בתהליך הייצור.
צוות הפרויקט בסאיטקס ראה את האתגר שבהמצאת טכנולוגיה לייצור חלקים ישירות מקובץ התיב"מ, בלי צורך ללמד את המכונה איך לייצר אותו, ובלי מגבלות על צורת החלק. הומצא תהליך המבוסס במידה רבה על טכנולוגיות קיימות של סאיטקס (הדפסה וסריקה מדויקים בפורמטים גדולים ובמספר רב של שכבות צבע), ומסוגל לבנות כל צורה תלת ממדית, שכבה אחרי שכבה, כאשר הגוף הנבנה נשמר כל הזמן במצב מוצק ואינו דורש רגלי תמיכה. ניסיונות ראשונים לייצר חלקים בצורה כזו נעשו בשנת 1986, ולאחר שהצוות הצליח להראות חלקים פיזיים מדויקים שנוצרו בתהליך הזה, הקימה סאיטקס חברת בת בשותפות עם שני משקיעים – כלל תעשיות אלקטרוניקה והיינריך מנדרמן, תעשיין יהודי מגרמניה. החברה הוקמה בשנת 1987 על ידי ארבעה מהנדסים שעברו אליה מתוך סאיטקס: יצחק פומרנץ (שהמציא את התהליך ומונה למנהל הפרויקט), חיים לוי שהיה מנהל השיווק, יהושע (יוש) דולברג שהיה מנהל הפיתוח של המערכת, וברי בן עזרא שהיה מנהל התוכנה. אל הארבעה הצטרף גם ההנדסאי יוסי קמיר שהתמנה למנהל מעבדת הפיתוח של החברה וריכז את בניית הדגם הראשון של התהליך (1987).
פיתוח מכונת הסולידר, 1987-1999.
האתגר.
מערכת סולידר נועדה לממש תהליך בנייה של גופים פיזיים בתלת-מימד על ידי הנחה של שכבות דו-ממדיות מוצקות ודקות זו על גבי זו. בתקופה שבה פותח התהליך הפוטו-מכנו-כימי המורכב שבבסיס סולידר, התפיסה הייתה שהאתגרים העיקריים אינם טכנולוגיים אלא שיווקיים (ראה להלן). חברות בינלאומיות, רבות שעיקר פעולתן היה סביב הנדסת מכונות מתקדמת, הסתפקו בתכנון בדו-מימד ורק חלקן ביצע אפילו בדיקה בסיסית של טכנולוגיה כלשהי של ייצור דגמים ממוחשב.
עם ההתקדמות בתחום ההדפסה בתלת מימד, התברר המקום המרכזי של הפוטופולימר ותכונותיו בהצלחה המקצועית והמסחרית של חברה המדפיסה דגמים. בעולם נולדו תהליכי בנייה אחרים שאפשרו שימוש בחומרי גלם לבניית מודלים בעלי תכונות עודפות. גם היום, זו הזירה המרכזית של שוק ההדפסה בתלת-מימד. קיוביטל הייתה בין החברות הראשונות שפיתחה, ייצרה, הפיצה ואספה את חומרי הגלם שבה השתמשו המכונות שלה.
הגדרת התכונות.
תכונות המערכת והמודלים שלה הוגדרו על ידי הצוות של קיוביטל, בניסיון להמציא עולם חדש... קצב ייצור של שכבה בדקה נראה כמטרה ראויה – ייצור של מספר גופים שגובהם עד 12 סמ' בתוך כ-20 שעות. המערכת הוגדרה לייצור של דגמים בתהליך הפיתוח בחברה תעשייתית, כאשר על הדגם לשמור על יציבות ולא להתעוות כמעט כלל למשך 6 חודשים. במבחן התוצאה, דגמים שיוצר על מערכת סולידר שומרים על היציבות ועל התכונות המכניות שלהם גם רבע מאה לאחר שיוצרו.
התהליך של סולידר בנה שכבות זו על גבי זו כשכל שכבה הייתה בשטח של "20 * "14 בעובי 100 מיקרון. החידוש בטכנולוגיה של קיוביטל היה שכל שכבה נבנית על מצע מוצק לחלוטין ומדויק לחלוטין של השכבות שלפניה, כאילו הייתה השכבה הראשונה. השכבות נערמו לגוף מוצק שחלקו פולימר וחלקו שעווה, שגובהו עשוי היה להגיע עד "20. מספר המודלים שאפשר היה לקנן (to nest) בתוך הגוף שנבנה לא היה מוגבל. לאחר שנבנה הגוף כולו, סולקה השעווה על ידי המסה במים חמים עם מלח לימון ונותרו המודלים הנקיים העשויים פולימר.
התהליך של סולידר.
איור 1 מראה את דיאגרמת המלבנים של המערכת כפי שצוירה בעת הפיתוח. האיור מראה מערכת המחולקת ל-3 חלקים עיקריים:
1) מערכת מחשב (DFE = Data Front End) – שקיבלה ייצוג של גופים בתלת-מימד, מיקמה אותם במרחב והכינה אותם לייצור;