קיוביטל

קיוביטל היא חברה, שהוקמה בשנת 1987 על ידי חברת סאיטקס בשותפות עם משקיע יהודי-גרמני (היינריך מנדרמן)(גר') ועם חברת כלל תעשיות אלקטרוניקה.

היסטוריה של החברה

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, Stratasys, 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 מעתון 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.
העתון 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 אוטומאטית לקריאת שירטוטי 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).

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 ראוייה – 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 עקריים:
1) מערכת מחשב (DFE = Data Front End) – שקיבלה ייצוג של גופים בתלת-מימד, מיקמה אותם במרחב והכינה אותם לייצור;
2) מצלמה שהכינה מסכה ליתוגרפית עבור כל שכבה;
3) מכונת התהליך אשר מרחה פוטופולימר על המצע, מיצקה אותו על פי המסיכה המתאימה וגימרה את השכבה. כל אחד מחלקי המערכת היה מקורי והיה עליו להתגבר על בעיות בלתי מוכרות:
3.1 DFE: ההתייחסות למערכת המחשב הייתה כאל מערכת תכנון מכני, שניתן להציב בכל מקום בעולם – כאשר הממשקים שלה הם קבצים בלבד. בעיית יסוד ראשונה הייתה תשתית הטיפול במודלים בתלת מימד: הייצוג המתימטי למודלים בתלת-מימד במחשב לא היה סגור היטב גם במערכות ה-CAD המיכני הטובות. הצורך של סולידר היה בקיום מודל תלת-מימד ברור שאותו ניתן יהיה לפרוס לפרוסות מידע דו ממדיות דקות והסתבר לנו שפגמים מתימטיים קלים, שלא פגעו במערכות התכנון דרשו התייחסות מפורטת כדי שניתן היה להשתמש בקבצים לצורכי סולידר (ראה להלן).
3.2מערכת המצלמה יצרה תמונה של כל שכבה על גבי לוח זכוכית שקוף כאשר אבקת טונר שחורה מגנה על האזורים שלא נועדו לפילמור.
התהליך הפיזיקלי המקורי שבבסיס של סולידר היה מורכב משש תחנות
1)תחנת המריחה מרחה שכבת פוטופולימר נוזלית דקה
2)מנורת UV נקודתית וגבוהה הקרינה אור על השכבה דרך המסכה, ומיצקה את החלקים השייכים לגוף באותה שכבה.
3)תחנת גירוף ויניקה שאבה באמצעות סכין אויר ומכונת ואקום את הפוטופולימר שלא התמצק
4)תחנת שעווה מרחה שעווה מותכת במשטחים הנמוכים שנוצרו לאחר שאיבת הפולימר הנוזלי
5) תחנת קירור הקפיאה במהירות את השעווה והכינה אותה לשיבוב באמצעות כרסום גילוח (fly cutter)
6)תחנת קילוף שהורידה את החלק העליון של השכבה עד לגובה נתון.
מערכת הינע בשני צירים העבירה את העגלה שעליה נבנה המודל בין תחנות התהליך והנמיכה אותו ב-100 מיקרון בסיום כל שכבה. לכל תחנה היה כרטיס בקרה אלקטרוני וכולם היו מחוברים ביניהם אל מערכת רצף שגם העבירה פרמטרים ומידע לביצוע המודל והציגה מצב מכונה למפעיל.
אי אפשר להגזים בגודלה של משימת הפיתוח של צוות הפרויקט – כל אחת מתחנות התהליך הייתה ראשונה מסוגה ולא ניתן היה לקנות אותה מספק מסחרי. להלן כמה דוגמאות:
דוגמה ראשונה: מערכת המצלמה איפשרה – לראשונה בעולם – כתיבת מהירה של תמונה ישירות מראש קשיח אל מישור זכוכית קשיח (ללא מעבר דרך תוף גמיש). התמונה היוותה מסכה חוסמת להארת שכבת הפולימר ולאחר הפילמור – נאסף כל הטונר מהזכוכית כדי לשמש את הכתיבה של המסכה לשכבה הבאה.
דוגמה שנייה: תכנון סכין האוויר שזרם במהירות 0.7 מאך, שגירף את הפולימר שנשאר נוזלי לאחר ההארה, דרש חישובים מורכבים ומדויקים כד כדי כך, שנדרש לחשב אותם במחשב של הטכניון, ב-FORTRAN, במקום באמצעות המחשבים שבהם השתמשנו לכל הצרכים האחרים (32-bit DEC workstations) שהוכרזו כלא מספיק מדויקים.
 

ניהול הפיתוח – ניהול על פי סיכונים

מעבר לאתגר של התהליך הפיזיקלי, לחץ הזמן ומיעוט המשאבים שהוכתבו על ידי המשקיעים חייבו ניהול פיתוח בסביבה של תוהו ובוהו עקב חוסר ידע וחוסר וודאות קיצוניים. מלכתחילה היה ברור שנדרשת חשיבה חדשה כדי לעמוד באתגרים המקצועיים והניהוליים.
מלכתחילה אומצה החתירה למגע מעשי וניסוי קונקרטי כעיקרון מנחה לפיתוח – להקטין ככל האפשר את גודל השגיאות בסביבה של אי-וודאות וטעויות: קיוביטל קמה רק כאשר היה אבטיפוס שאיפשר הדגמה של התהליך הבסיסי, אבות טיפוס לחלק מתחנות התהליך (למשל המצלמה) נבנו כבר בתחילת הפיתוח ותוך פחות מ-3 שנים לאחר הקמת החברה – הותקנה מכונת פיתוח ראשונה, אם כי קצת מגמגמת, בלישכת שירות בדטרויט. הכל כדי לקבל משוב בתנאי אמת לתהליך וליכולות המערכת.

צוות הפיתוח

לכל אחת מתחנות העבודה היה מנהל וצוות ייעודי והיו שירותי מקצוע משותפים לכל התחנות.
צוות הפיתוח של קיוביטל היה מיוחד במינו. הצוות היה מורכב מאנשי מקצוע טובים מאד (וחלקם יותר מכך), אבל מעבר למומחיות והיצירתיות בלטו המסירות, התעוזה ורוח הצוות. החדשנות של התהליך זימנה לכולנו אתגרים של פערי ידע דבר יום ביומו ורק צוות חזק במיוחד, שמקיים תקשורת פנימית, חופשית וגמישה, ללא מעמדות וגבולות קשיחים, יכול היה להתמודד איתם.
הצוות לא היה אחיד ברקע המקצועי או האישי, ומגוון מקצועי מקשה על שפה משותפת - בין כימאי למהנדס המכונות, למתמטיקאי ומהנדס מערכת. הצוות בקיוביטל דיבר הרבה, כולם עם כולם, וכשהיה צריך להיעזר במישהו נוסף כמתורגמן – אפשר היה לסמוך על תרומה מקצועית גם ממנו...
במקרה אחד (מערכת הכתיבה של מטענים אל זכוכית המצלמה), היה צורך בייעוץ מחברת PA בארצות הברית שלה ידע שלא היה בקיוביטל. מיוחדת הייתה התמיכה במשפחת מהנדס האלקטרוניקה שנשלח לתקופה ארוכה.
את צוות הפיתוח של עובדי החברה ליוו מומחים מחברות חיצוניות, כיועצים או אחראים על חלקים מהתכנון. מחברת DELPHAX ((Delphax Technologies Inc. Mississauga, Ontario, Canada – now part of AIRT. קיבלנו את ראשי הכתיבה בטכנולוגיה של הנחת מטענים (יונוגרפיה) על זכוכית וחברת PA (Princeton Associates, PA, USA – לא קימת היום) עזרה לנו לבנות את האלקטרוניקה לייצור המטענים. חברת FUSION ( Fusion UV Systems, Inc., MD. USA - כיום חלק מחברת Heraeus Noblelight) סיפקה לנו מנורות UV משופעלות מיקרוגל עם מקור נקודה. בין היועצים המשפיעים ביותר היו חברת שפיר הנדסה ואורי ברץ שעזרו בתכנון המכני של בסיס המערכת והיציקות. אחד החכמים והמקסימים שביועצים היה ביל סאליבן מ-Xerox- (Rochester, NY, USA), אשר לימד אותנו הדפסה.
בחלוף השנים נפגשנו כולנו עם אתגרים רבים וצוותים מקצועיים מגוונים. גם על הרקע והפרספקטיבה של השנים – בולטת עבודת צוות הפיתוח של קיוביטל כחוויה יוצאת דופן ומיוחדת.

ניהול תוכנית העבודה

בגלל מורכבותה המיוחדת של תוכנית העבודה, היה ברור שצריך להעלות work breakdown structure על מחשב, לחשוב על כל קישרי הגומלין בין הפעילויות. כולנו היכרנו תוכנות שמאפשרות תרשים GANTT, הקצאת משאבים והגדרה של אבני דרך.
כולנו היכרנו גם כמה קשה לעקוב ולהעריך את מצב הפרויקט העדכני עם ההתקדמות. החלטנו להוסיף אלמנט ניהולי מקורי – פתרון סיכונים:
להלן העיקרון של ניהול הסיכונים בפרויקט: בתחילתו של פרויקט, רבה אי הוודאות המאיימת על התקדמותו. הצלחתו של הפרויקט מותנית בפתרון של כל אי הוודאויות. ברור שאם כולן תפתרנה עם תחילת הפרויקט, יהיה קל יותר להתנהל מאשר אם כולן תמשכנה לאיים מעל עד היום האחרון. כלומר, מעקב על התקדמות פתרון הסיכונים ואי הוודאויות מאפשר אומדן די אמיתי למצבו של הפרויקט.
לאחר הכנת רשימת הפעילויות, הכינו המובילים המקצועיים רשימה של סיכוני הפיתוח שהם ראו מולם. לסיכונים ניתנו משקלות על פי ההשפעה שלהם על היכולת לעמוד ביעדים הפונקציונליים, בזמן ובעלות. לאחר מכן, בתהליך לא קל שוייך ביטול של כל סיכון לסיום פעילות ספציפית. תהליך השיוך הציף סיכונים שלא תוכננו עבורם פעילויות לפתרונם. באמצעות תוכנת הניהול, שורטט מהלך הפרויקט כגרף של פתרון הסיכונים המשוקללים ותוכנית העבודה הותאמה כדי לקדם פתרון של סיכונים. הסכום המשוקלל של הסיכונים הפך לאינדיקציה למצב התקדמות הפרויקט.
גרף הסיכונים עודכן במהלך העבודה על הפרויקט יחד עם עדכון הפעילויות. כך הובלטו פעילויות שהסתיימו אך לא פתרו את הסיכון שיועדו עבורו. גם סיכונים חדשים שהתגלו תוך כדי העבודה שולבו במערך הסיכון/ פעילות הכללי. אמנם לא כל הסיכונים נפתרו לפי התוכנית והיו כאלו שהלכו ושבו – אבל כלי המעקב אחרי הסיכונים הראה התקדמות שבעיקרה הייתה מונוטונית יורדת כנדרש.

לוח הזמנים

קיוביטל הוקמה וסיימה את גיוס הצוות הבסיסי לקראת תחילת 1988. במשך כשנה תוכנן קונספט מכונה אינטגרטיבי סביב לוח בנייה נייח עם תחנות עבודה הנוסעות סביבו. לאחר שהתכנון נקלע לקשיים והיה חשש כי הזמן והמשאבים לא יספיקו למימוש מערכת - שונה קונספט המכונה למערכת עם תחנות נייחות ולוח בנייה הנוסע ביניהן. ההתארגנות החדשה לפיתוח העמידה מערכת שייצרה שכבה בודדת – עם כל התחנות תוך 9 חודשים – ב-15 ביוני 1989.
בתחילת 1991 הותקנו המערכות הראשונות אצל לקוחות אמת (General Motors, Allied Signals ו-Ford).

כמה טוב

הסיפור הקלאסי של התועלת הפוטנציאלית של מדפסת תלת-מימד התרחש בעת התקנת המערכת בחברת באינדיאנה שהייתה ספק של מכלולים ליצרניות רכב. בעוד מהנדס קיוביטל עוסק בהתקנה וכיוון של המערכת, קיבל הלקוח מועד קרוב להגשת מכרז על מערכת דלק. הלקוח הגיש את המסמכים יחד עם מודל תלת-ממדי של המערכת שנבנה על מערכת סולידר תוך כדי התקנתה. לפי עדות הלקוח, הדגם הביא לזכייה במכרז ושילם את מחיר המערכת – כבר לפני מסירת המכונה רשמית ללקוח!

תוצאות ומסקנות

מהשלב הראשון האפשרי, נערכו ניסויים לבניית דגמים בכל הפרמטרים ובכל אופני העבודה. אולם בעיית אמינות המכונה ואיכות הדגמים היא בעיה שלא נפתרה לאורך כל חיי החברה. כאשר המכונה הייתה מכוונת היטב ומופעלת ללא הפסקות על יד מפעיל מיומן, הייתה סולידר יכולה לבנות דגמים מורכבים ויפהפיים 24 שעות ביממה. בזמנים אחרים הייתה המכונה נתקעת, מלכלכת את סביבותיה ומבזבזת חומרי גלם ברמה שדחתה לקוחות. עם כל היצירתיות והיכולת של הצוות, רק כ-6 שנים מתחילת הפיתוח החלו דיונים לגבי הסתכלות חדשה על התהליך וחיפוש פתרונות נוספים.
סולידר הייתה מערכת גדולה: אורכה כ-6.5 מ', רוחבה כ-2 מ' ומשקלה כ-5 טון (יציקת הברזל שעליה נדפנו חלקי המכונה שקלה כ-3 טון).
שלוש מסקנות בולטות של מנהל הפיתוח לגבי קיוביטל כמיזם:
א.לא פחות חשוב מבחירה של צוות מעולה ברמתו, חשוב לנהל את הצוות באופן שיחסי העבודה יושתתו על כבוד ומתן ביטוי לכל יחיד, תוך חיבור היחידים לצוות עם תקשורת טובה ומחויבות לחברה ולרעיון. בניית מודל תיגמול מתאים וביזור הניהול הם שניים מהכלים החשובים שצריך לשקול.
הצוות של קיוביטל היה מופלא, אך ניתן היה להפיק יותר מחלק מהחברים בו.
ב.האמון של המשקיעים בחברה הוא כלי הכרחי בניהול החברה. ההתנהלות מול מועצת המנהלים והמשקיעים חייבת להיות מבוססת, כנה ושקופה כדי שניתן יהיה לרתום אותם לטפל במעקשים שבוודאות יחכו בדרך.
ניהול ציפיות מדויק לאורך הדרך היה מקל על פתרון משברים.
ג.לצוות הפיתוח לא היה מגע ישיר עם לקוחות פוטנציאליים והדרישות המפורטות של השוק ממדפסות בתלת-מימד לא הינחו את הפיתוח. נתק זה התברר כשגיאה קשה ואולי כסיבה העיקרית לאי ההצלחה המסחרית של החברה.
צוות הפיתוח חייב לפגוש את גורמי השוק ולהבין את הדרישות גם אם ניסוחן נעשה בשפה לא מקצועית. לעולם חייב הפיתוח להתנהל לאור דרישות הלקוחות.

הסתכל בקנקן – תיאור מדויק של גופים באמצעות המעטפת שלהם

על המכונה של קיוביטל (solider 5600) שלטה תחנת עבודה שבה ביצע המפעיל שני סוגי פעולות:
1.קליטת קובצי תיב"מ של גופים תחת ממדיים, תרגום הקובץ לפורמט פנימי, הרכבת "ג'וב" שהוא אוסף של גופים ממוקמים בנפח העבודה זה ליד זה, וחישוב הפרוסות הדקות הנשלחות לבניה במכונה, שכבה אחרי שכבה. 
2.שליטה על פעולת המכונה – הפעלת התחנות השונות בתהליך הבניה – באמצעות פרוטוקול תקשורת ייעודי.
במהרה הסתבר כי הפעולות מן הסוג הראשון מסובכות הרבה יותר מן המצופה. הדפסה תלת ממדית מחייבת את המכונה לדעת, בכל נקודה בחלל העבודה, אם הנקודה נמצאת בתוך הגופים הנבנים או מחוץ להם. זה מה שיקבע אם המכונה תמקם שם חומר מוצק או לא. כדי לעשות זאת, משתמשת התוכנה בייצוג גופים על ידי המעטפת שלהם, אוסף של פוליגונים קטנים המהווים קירוב מדויק של מעטפת הגוף. עד קיוביטל, הפוליגונים האלה היו משולשים פשוטים.
התוכנה חישבה את חתכי ה-"ג'וב" שכבה אחר שכבה, בשיטה ידועה ומוכרת שנקראת "Scan line" : ובכל שכבה היא העבירה קווים ישרים מקבילים בזה אחר זה מקצה לקצה. כל קו כזה נכנס ויוצא בגופים השונים בחלל ה-"ג'וב" בדרכו מקצה חלל העבודה ועד הקצה הנגדי. בתחילת דרכו, הקו נמצא מחוץ לגופים. כשהוא חותך לראשונה מעטפת של גוף, הוא נכנס לתוך הגוף. בחיתוך השני עם המעטפת הוא יוצא מהגוף. בחיתוך השלישי הוא שוב נכנס, ברביעי שוב יוצא, וכך הלאה.
מכאן ברור עד כמה חשוב הדיוק של חישוב המשולשים. שגיאה קטנה עלולה לגרום לקו "להחמיץ" את המעטפת בכניסה או ביציאה מהגוף ולהתגנב אל תוך הגוף דרך "סדק" בין המשולשים, ואז ישתבש הסדר, כניסות יהפכו ליציאות ויציאות יהפכו לכניסות והגוף יקבל "קרניים" ו-"חורים".
תוכנות התיב"מ ידעו כבר אז להפוך את משטחי הגאומטריה של גופים תלת ממדיים למעטפת של משולשים זעירים אבל בעיקר למטרות תצוגה (הייצוג על ידי משולשים איפשרה לצבוע כל משולש בגוון הנכון בהתאם לזווית ההסתכלות והתאורה, להבחין בין משטחים מבריקים למשטחי מט – כל מה שדרוש כדי להציג אותו "יפה" על מסך). כתוצאה מתהליך החישוב של המשולשים, היו בהם פגמים גאומטריים וטופולוגיים מהותיים שאינם נראים לעין הצופה על המסך. סדקים זעירים אלה בין המשולשים לא איפשרו לדעת בוודאות אם נקודה במרחב נמצאת בתוך הגוף או מחוצה לו. לתצוגה – זה לא כל כך חשוב. אבל לבניה פיזית – המכונה חייבת לדעת אם לשים באותה נקודה חומר מוצק או לא. הסיבה לסדקים אלה הייתה שיטת החישוב של קודקודי כל המשולשים האלה מתוך המשוואות של המשטחים של הגוף. המשוואות הן רציפות, והחישובים הם דיסקרטיים.
המתכנתים של קיוביטל החליטו קודם כל, שמבנה הקובץ (שמו היה "Solifile") לא יהיה מוגבל למשולשים, ויתמוך בפוליגונים בעלי הרבה צלעות. זה הביא לייצוג חסכוני בהרבה מהייצוג בפורמאט STL שכולו משולשים. ה-Solifile גם הרשה חורים במשטחים, גם הם פוליגונים רבי צלעות. תכונות אלו לא היו קיימות בפורמאטים של החברות האחרות, והיו לקוחות שרכשו את תחנת העבודה של קיוביטל רק לשם הכנה נוחה של קובצי הבניה. מאמר מדעי המתאר את היכולות של התוכנה הזו פורסם בספרות המדעית

ההמצאות האחרות של קיוביטל

קיוביטל הייתה חברה של מוצר אחד – המדפסת התלת ממדית Solider 5600, מכונה באורך 5 מטרים, במשקל 5 טונות, שיצרה עוּבַּד בנפח 5600 סמ"ק ובו עשרות חלקים. במהלך שנותיה הראשונות הוליד הפיתוח של המכונה הזו שלוש המצאות חשובות נוספות שקיבלו חיים משל עצמן: האקספנדומר, רדילוס והצורוגרפיה.

אקספנדומר

חומר הגלם במכונה של קיוביטל הוא פלסטיק נוזלי המתמצק תחת אור אולטרא סגול. כל המונומרים הנוזליים מתכווצים כאשר הם מתפלמרים לחומר מוצק. ההתכווצות מתרחשת בשכבות העליונות של העובד הנבנה והולך, ומפעילה מאמצים גדלים והולכים על העובד. היא יכולה לגרום לעיוות של הדגם, להפרדה בין שכבות ולהתנתקות של הדגם מבסיס המכונה.
בעוד צוות הפיתוח של קיוביטל מנסה להתמודד עם בעיית ההתכווצות באמצעות תוכנה ומכניקה, ניסה מנהל החברה בעזרת הכימאית הראשית ד"ר ורדה הרשקוביץ למצוא פתרון באמצעות הכימיה – למצוא מונומר שלא יתכווץ בזמן ההתפלמרות. חומר כזה, אילו היה בנמצא, היה טוב לא רק לבניית דגמים תלת ממדיים, אלא גם טוב כדי לפתור בעיות גדולות בתחום הדבקים והצבעים.
ההתכווצות בזמן הפלמור נראית בלתי נמנעת – המעבר ממצב נוזל למצב מוצק קורה כאשר מולקולות המשוטטות במרחק זו מזו, בנוזל, מתקרבות ונאחזות זו בזו. התקרבות זו היא ההתכווצות. האם אפשר להתמצק בלי להתכווץ?
אנשי קיוביטל פנו לייעוץ אל מומחה לפולימרים, פרופ' גדעון לוין מהמחלקה לכימיה במכון ויצמן. פרופ' לוין מצא פתרון. הוא סיפר על מינרל בשם זאוליט, חומר מוצק שהמבנה הגבישי שלו עשיר במערות וחללים פנימיים. במצב הנוזלי יתמלאו החללים האלה במולקולות של המונומר הנוזלי. בזמן ההתמצקות, תצאנה המולקולות האלו מהמערות ותתווספנה אל המולקולות שבחוץ. מולקולות אלו ינפחו את החומר שמחוץ למערות, ובמינון נכון של זאוליט במונומר, יקזזו במדויק את ההתכווצות. נעשו ניסויים שבהם נמצא המינון הנכון, מינון שמתחתיו עדיין יש התכווצות, ומעליו יש התנפחות קלה.
בגלל החשיבות של הנושא, חיפשה החברה מומחה בינלאומי להגשת פטנטים בתחום המולקולרי, ופנתה אל עורך הדין הניו-יורקי ריצ'רד סמואל. סמואל קנה את תהילתו כאשר השיג את הזכות לפטנט על המצאת הלייזר לממציא האמיתי שלו, גורדון גולד , 21 שנה אחרי שכל העולם השתמש בלייזר וייחס את ההמצאה לאחרים.
סמואל ביחד עם מנהלי החברה הגישו בקשת פטנט, אך כעבור חודשים אחדים נטשו את הבקשה משתי סיבות:
1. מהנדסי קיוביטל התגברו על הבעיה באמצעים האחרים. עובדה מדהימה היא שניתן לבחון היום דגמים גדולים שנוצרו במכונה של קיוביטל לפני יותר מ-30 שנה, ולראות שהם שמרו על צורתם ומישוריותם.
2. בחיפוש הפטנטים התגלה שכבר היו אנשים שעירבבו זאוליט במונומר. המטרה הייתה לגמרי אחרת – שיפור התכונות המכניות של הפולימר, ולא שליטה בהתכווצות שלו – אבל חוקי הפטנטים אינם מתעניינים במטרה של ההמצאה, אלא במבנה שלה בלבד – ובתערובת כימית המבנה אינו אלא הזהות של החומרים המעורבבים.
השם "אקספנדומר" ניתן על ידי מנהלי קיוביטל למונומר שאינו מתכווץ, והוא מסביר את עצמו.

רדילוס

המכונה של קיוביטל הפכה קובצי מחשב תלת ממדיים לגופים פיזיים מדויקים וייחודה היה ביכולת לייצר כל גאומטריה שהיא, ללא מגבלות.
עלתה השאלה אם אפשר לייצר מכונה הפוכה, כזו שתהפוך גופים פיזיים לקובצי מחשב תלת ממדיים מדויקים, שתדע לטפל בכל גאומטריה שהיא, ללא מגבלות.
יש לדעת שהפיכת גופים פיזיים לקובצי מחשב לא הייתה אז חידוש: היו דיגיטייזרים שידעו לעקוב אחרי מעטפת של גוף בעזרת גשש מכני, או בעזרת קרן לייזר, או באמצעות צילום מזוויות שונות ועיבוד התמונה. אבל דיגיטייזרים כאלה לא ידעו לטפל בחללים פנימיים ובחלקים מוסתרים של הגוף.
מהנדסי קיוביטל המציאו תהליך מדויק מאוד, המבוסס על חלק מהטכנולוגיות של Solider 5600, לביצוע המשימה. הגוף הפיסי הוטבל במונומר נוזלי דליל שצבעו היה שונה מצבע החלק. המונומר התקשה והפך לגוש מוצק שבתוכו קבור החלק הטעון דגימה. הגוש שובב על ידי כרסום (fly cutter) שכבה אחרי שכבה בהפרשים של עשירית מילימטר זו מזו. כל שכבה צולמה ברזולוציה גבוהה כשכל הצילומים שומרים על רגיסטרציה מדויקת. תוכנת raster-to-vector המירה כל תמונה לאוסף של וקטורים, ותוכנה אחרת חיברה את הווקטורים לפוליגונים תלת ממדיים.
קיוביטל רשמה פטנט על ההמצאה, ומכרה רישיון לפטנט לחברת CRUMP שהפכה אותו למוצר מסחרי.

צורוגרפיה

אחת מנקודות התורפה הטכנולוגיות במכונה של קיוביטל הייתה המכלול היוצר מסכה אלקטרוגרפית של כל שכבה על לוח זכוכית. מכלול זה השתמש ב-"תותח יונים" שהיו בו 4096 "קני ירייה" שירו יונים אל משטח הזכוכית כחלק מתהליך יצירת המסכה. תותח היונים נרכש מספק יחיד, חברת Delphax בטורונטו, קנדה. קיוביטל ייחלה לתהליך אלטרנטיבי שישחרר אותה מהתלות בדלפקס.
ד"ר אלברט צור היה פיזיקאי בקיוביטל. הוא המציא תהליך פיזיקאלי חדש המאפשר לייצר תמונת יונים על משטח דיאלקטרי כשהגרפיקה אינה נשענת על ירי סלקטיבי של יונים אל המשטח, אלא על הארקה סלקטיבית של המשטח אחרי שהוצף ביונים על ידי קורונה. מנכ"ל החברה העניק לתהליך הזה את השם "צורוגראפיה" על שם אלברט צור, והחברה רשמה שלושה פטנטים על התהליך.

דגמים

הדגמים המוצגים בערך הזה צולמו על ידי יואב דותן, ומאוחסנים באדיבות מכללת אפקה בתל אביב, השומרת אותם ביחד עם דגמים היסטוריים נוספים של קיוביטל, של אובג'ט ושל סולידיימנשן (שלושת החלוצות הישראליות של ההדפסה התלת ממדית) בחלון תצוגה היסטורי בלובי של המכללה, ברחוב מבצע קדש 38 בתל אביב.