מותר או אסור (חלק ב') ?

לפני שאביע את דעתי בסוגיה שעל הפרק, אני רוצה לנצל את ההזדמנות ולהתיש אתכם בסקירה היסטורית קצרה.

הרעיון שעומד בבסיסן של מכונות לעיבוד שבבי הוא די פשוט - חומר גלם מונח על משטח שנע במישור XY (או במקרה של מחרטה - החומר נע סביב ולאורך ציר אחד), וכלי עיבוד שנע על ציר Z. אוטומציה של התהליך מחייבת: שליטה במיקום החומר ביחס לכלי, שליטה בתנועת הכלי, אפשרות להחלפת הכלי.

במאה התשע עשרה אנחנו מוצאים את תחילת האוטומציה של השימוש במכונות לעיבוד שבבי. האוטומציה התבססה על מנגנון של פיקות (cams) בדומה למנגנון של תיבות נגינה, והשימוש בשיטה זאת הגיע לשיאו בתחילת המאה העשרים. בוכנות הידראוליות שנוספו למנגנוני הפיקות איפשרו להשיג רמה גבוהה עוד יותר של אוטומציה. חשוב לשים לב כי מדובר כאן באוטומציה מוחשית (פיזית, לא מופשטת) של התהליך. יצירת מוצר סופי מסוים מחייבת בניית מכונה מסוימת. בדומה לתיבת נגינה - על מנת להפיק ("לנגן") מנגינה מסוימת יש לבנות מנגנון מסוים.

במהלך המאה התשע עשרה (ובעיקר לקראת סופה) התפתחו מודלים של שליטה מופשטת (abstract programmable control) - הידוע שבהם הוא פיתוח המחשב המכני של צ'רלס באבג'. אנו עדים, למשל, לפיתוחו של הפסנתר המכני - פסנתר שידע "לקרוא" הוראות נגינה שהוזנו לו באמצעות נייר מחורר. ההשוואה בין הפסנתר המכני לתיבת נגינה מדגימה היטב את ההבדל בין אוטומציה מוחשית לאוטומציה מופשטת. כמעט חצי מאה עוברת עד שפיתוחים הנדסיים מאפשרים לנצל את יתרונותיה של השליטה המופשטת.

כל מי שניווט אי פעם יודע כי לא מספיק להגיע לנקודת הציון (נ.צ.) "על המפה", צריך להגיע אליה גם בשטח. באופן דומה, לא מספיק שהמחשב "יודע" (בעולם המופשט) לאן להזיז את החומר שעל המשטח וכמה להניע את הכלי - זה צריך לקרות גם בעולם המוחשי. השולחן צריך לזוז לנקודה מסוימת במישור, והכלי צריך לנוע לעומק מסוים - הכל בדיוק של אלפית המ"מ. התשובה ההנדסית לבעיית ההנעה המדויקת הגיעה בדמות מנגנוני סרוו (servo-mechanism), שהבשילו לקראת אמצע המאה העשרים. מנגנון סרוו הוא מנגנון המצויד בחיישן ובמשוב, באמצעותם הוא שומר על מוצא (מיקום, חום, מהירות) קבוע של המערכת. מנוע (המצויד במנגנון) סרוו שומר על (למעשה, מתקן את) מיקומו ברמה גבוהה של דיוק.

Milwaukee-Matic-II
מכנות ה - CNC הראשונה עם יכולת החלפים כלים (1959)

הפתרונות ההנדסיים (מנועי הסרוו) הדביקו את היכולות של מכונות ההפשטה (המחשבים), והיו ערוכים לענות על הצרכים של התעשייה האמריקאית (ובעיקר של תעשיית האוירונאוטיקה) - ייצור יעיל, אמין, מדויק והדיר של רכיבים מסובכים. בתחילה נוצרו מכונות Numerical Control (מכונות שלא היו מחוברות ישירות למחשב, אלא קיבלו "הוראות" באמצעות כרטיסים מנוקבים), ולאחר מכן הן הוחלפו במכונות Computer Numerical Control (מכונות שהיו מחוברות ישירות למחשב).

השימוש במכונות ה - CNC הואץ בזכות שורה של גורמים. בדרך פלא נוצרה שפת תיכנות סטנדרטית (G-Code מבית המדרש של MIT) שהייתה מקובלת על כל יצרני המכונות. תחום התיב"ם (CAD) התפתח במהירות רבה, והקל על האינטגרציה של התכנון והייצור. המחשבים הקטנים (mini-computers) התפתחו במהירות - היכולות עלו, והמחירים ירדו. ההאטה הכלכלית בעולם המערבי בשנות השבעים דחפה תהליכים של ייעול הייצור (= החלפת עובדים בשר ודם במכונות).

קיט לבנייה עצמית (BuildYourCNC)

המכונות הגדולות והיקרות של שנות החמישים של המאה הקודמת עברו תהליך של שינוי הדרגתי - המכונות קטנו, המחירים ירדו, והיכולות עלו. אם פעם המכונות האלה היו מצויות אך ורק במפעלים גדולים, הרי שהיום ניתן למצוא את המכונות במפעלים קטנים, בתעשייה זעירה, ואפילו אצל חובבים. כמה אלפי דולרים יקנו לך מכונת חובבים טובה למדי, ועשרות אלפי דולרים בודדים יקנו לך מכונה מקצועית בסיסית.

מותר או אסור? כ-ו-ל-ם יודעים - מי שחותך מחברי זנב-יונה באמצעים ממוכנים מסתכן באחת מארבע מיתות בית דין. ככל שהדבר נוגע לשימוש במכונת CNC עבור נגרות אומנותית, אני חושב שהתמונה מורכבת יותר. הנה כמה נקודות למחשבה.

רהיט הוא תוצאה של תהליך המשלב בתוכו נגר, כלי עבודה ועץ. כל אחד מהגורמים הללו, ומיחסי הגומלין שביניהם, משפיע על הרהיט. אני לא מדבר כאן במישור הפילוסופי, אני מדבר כאן במישור המעשי - מראה ועמידות העץ, טיב הכלים, רמת התחזוקה שלהם, מיומנותו של הנגר בשימוש בכלים והתאמתם למשימה, וכיו"ב. אם משתמשים בעץ שונה - מקבלים רהיט שונה. אם משתמשים בכלים שונים - מקבלים רהיט שונה. שימוש במכונת CNC משנה את הרהיט שמתקבל.

נגרות היא עיסוק מוחשי. בנגרות אנחנו נוגעים בעץ או בכלי או בשניהם. בואו נשים לרגע בצד את תהליך העיצוב. נסו לחשוב על פעולה בנגרות בה אינכם נוגעים לא בעץ ולא בכלי. לא הצלחתם. אנשים שעוסקים בנגרות אוהבים ונמשכים אל המימד הפיזי. אנשים שעוסקים בנגרות יודעים כי הם צריכים לרכוש ולשמר מיומנויות פיזיות. מכונת ה - CNC משנה סדרי בראשית בנגריה. מקבעים את העץ לשולחן המכונה, מרכיבים כרסום, מזינים את תוכנה המתאימה, יושבים בצד ומחכים בסבלנות. לא נוגעים בעץ, לא נוגעים במכונה, אין צורך במיומנות פיזית. אין מדובר כאן בעוד מכונה - מדובר כאן במהפיכה של ממש. שימוש במכונת CNC מעביר את הנגרות מן העולם המוחשי אל העולם המופשט.

נגרות אומנותית היא עסק מאותגר כלכלית. קשה מאוד להתפרנס מנגרות אומנותית. במילים פשוטות - הסכום אותו הלקוחות מוכנים לשלם, בניכוי הוצאות הייצור, איננו מותיר פרנסה סבירה לנגר. על מנת להתמודד עם הקשיים נגרים "חוטאים" בייצור ארגזים (מטבחים, חדרי אמבטיה, ארונות קיר). דרך התמודדות אחרת היא עיסוק בהוראת נגרות. שימוש במכונת CNC מאפשר להקטין את עלויות (זמן) הייצור של רהיטים אומנותיים - כך ניתן להגדיל את הרווח, להוריד את המחיר, ולהציע אלמנטים יחודיים. באמצעות המכונה ניתן גם "להשלים הכנסה" בדמות ייצור סדרתי של חפצים - זה לא נגרות אומנותית, אבל זה כסף טוב. שימוש במכונת CNC מאפשר להתמודד עם האתגרים הכלכליים שמציבה הנגרות האומנותית.

בכל זאת - שורה תחתונה? לגבי אלה שבקצוות - התשובה קלה. עבור נגר אומן מנוסה - אני חושב ששימוש במכונת CNC הוא אופציה הגיונית מאוד. עבור נגר חובב מתחיל - אני חושב שיש להימנע משימוש במכונת CNC עד למיסוד מערכת היחסים המשולשת נגר-כלים-עץ, ובמיוחד עד לרכישת המיומנויות הפיזיות. לגבי כל השאר - איש הישר בעיניו יעשה.

מותר או אסור ?

לפני די הרבה שנים למדתי נגרות אצל מייקל סקוט. בסדנא היו ארבעה (ולפעמים חמישה) שולחנות עבודה, שהתחלקו בין שניים / שלושה תלמידים "קבועים" (= קורסים ארוכים) לבין אחד / שניים תלמידים "זמניים" (=קורסים קצרים). התלמידים הזמניים התחלקו אף הם לשתי קבוצות: אנשי city עשירים שחיפשו מה לעשות עם הכסף שגדש את כיסיהם, ותלמידי עיצוב עניים שחשו צורך "להתנסות בעבודה אמיתית". מערכת היחסים שבין מייקל לבין התלמידים הזמניים הייתה רצופה רגעים קומיים, הרבה בזכות חוש ההומור של מייקל ויכולתו לשמור על פרצוף רציני בכל מצב.

באחד הימים פנה אחד מן התלמידים הזמניים אל מייקל ושאל אותו אם אפשר לקבל מלטשת סרט - אלה שנראות, שוקלות ונשמעות כמו טרקטור. מייקל הלך לחדר הסמוך, ולאחר מספר דקות רועשות הוא שב עם טרקטור אימתני ומאובק של מקיטה. הוא תקע בתלמיד מבט חודר, ואמר לו: "יש לנו שם לאנשים שמשתמשים במלטשת סרט (במקום במקצוע). אנחנו קוראים להם רמאים". התלמיד לא היה בטוח מה הוא צריך לעשות עם ההערה והמלטשת - לבסוף, הוא התעלם מההערה והשתמש במלטשת.

מספר שבועות חולפים ומייקל טרוד בבניית שולחן כתיבה. לפתע אנחנו רואים אותו ניגש לחדר הסמוך, ולאחר מספר דקות רועשות הוא שב משם עם הטרקטור האימתני והמאובק של מקיטה. עבדכם הנאמן לא יכול להשאיר מאורע שכזה ללא תגובה ציונית הולמת. אני נועץ במייקל מבט חודר, ואומר לו: "יש לנו שם לאנשים שמשתמשים במלטשת סרט. אנחנו קוראים להם רמאים". מייקל לא מתבלבל ומשיב לי: "ומי אמר שאסור לרמות?" למען האמת ההיסטורית אציין כי השולחן בנוי satinwood - עץ שגם אם יש לך מיומנות גבוהה (ולמייקל יש) ומקצועה מופלאה (ולמייקל יש) בלא מעט מקרים פשוט אי אפשר להקציע אותו.

נזכרתי בסיפור הזה בשבוע שעבר בשעה שהתכתבתי עם ג'ון מוריס - תלמיד אחר של מייקל. לפני שאשחיר את פניו של ג'ון ברבים אני רוצה לחלוק לו שבחים. ג'ון היה עובד מדינה בריטי, שעסק בנגרות כתחביב רציני. באחד מאותם גלים של "פרישה מרצון" הוא החליט שזאת ההזדמנות שלו לשינוי קריירה - עזב את השירות הציבורי הבריטי, והתייצב בסדנא של מייקל. חוץ מזה שהוא איש מאוד נחמד, הוא גם נגר מעולה שניחן בידע עצום אותו הוא חולק בנדיבות ובצניעות.

במהלך ההתכתבות בינינו הסתבר לי כי לסדנא של ג'ון הצטרפה לפני כשנה מכונת CNC. ג'ון קנה את המכונה שלו מחברה בריטית מקומית בשם EXEL CNC. הוא קנה את אחת המכונות הקטנות יותר (גודל השולחן 130 * 130 ס"מ), והיא עלתה לו 10,000 ליט"ש ועוד כמה אלפי ליט"ש עבור תוכנה. לדברי ג'ון המכונה מדויקת מאוד (ברמה של 0.1 מ"מ) ופעולתה הדירה - לא מדובר במכונת "צעצוע" שנבנית מקיט (יצא לי להתנסות בשימוש במכונה כזאת בארצות הברית, והתאכזבתי מאוד). על מנת להפעיל את המכונה נדרש שימוש במספר תוכנות - לא צריך תואר מתקדם במדעי המחשב, אבל בהחלט צריך יכולת להשתמש בתוכנות לא פשוטות.

הנקודה המפתיעה בסיפור - ג'ון החזיר את ההשקעה במכונה תוך פחות משנה, הודות לשילוב של שני שימושים.

ג'ון ביצע את חיתוך החלקים לארון האליפטי של סטיבן המפסון

תחליף לעבודות ראוטר מסובכות - ישנם מקרים (לא מעטים) בהם עבודה עם ראוטר היא כל כך מסובכת עד שהתהליך הופך ליקר מאוד או לבלתי מעשי. העבודה עם מכונת ה -CNC מאפשרת להתמודד עם פרויקטים מסובכים, בצורה זולה יחסית, ברמות דיוק והדירות גבוהות, עם סיכון נמוך לנגר ולחלק עליו עובדים. הדוגמאות הכמעט מתבקשות - חיתוך אליפסה, חיתוך קשת עם רדיוס מאוד גדול, או חיתוך עקומה המורכבת ממספר קשתות - הכל ניתן לביצוע עם ראוטר וגי'גים, אבל זה ממש לא להיט. ג'ון אומר כי במהלך השנה הוא מצא עצמו משתמש פחות ופחות בראוטר (מוחזקת ידנית או בתוך מוחזק בשולחן), ופונה יותר ויותר למכונת ה - CNC.

לוחות הגשה למסעדה

ייצור סדרתי של חפצים - אמנם לא מדובר כאן בעבודות של נגר אומן, אבל מדובר במקור הכנסה טוב שמזרים כסף נחוץ לעסק. מדי פעם פונים אל ג'ון עסקים מקומיים כדי שייצר סדרות קטנות של חפצים - מגשים, מסגרות לתמונות, וכיו"ב. ג'ון לא "מחפש" את העבודות הללו (והוא גם לא מוכר באופן ישיר את המוצרים), אבל כשהעבודות מגיעות הוא מאוד שמח על ההכנסה הקלה והרווחית.

נסיים את הרשומה בדוגמא שהיא איפשהו באמצע - משהו בין נגרות אומנותית ויצירת חפצים. קופסא שג'ון בנה עבור יבואן קפה - תיכנון באמצעות מחשב, כירסום באמצעות מכונת ה - CNC, והתקנה ידנית של הצירים, המגנטים לסגירה והפקקים.

בשבוע הבא נרחיב את הדיבור על מכונות CNC, וננסה לברר למה הן כל כך מכעיסות נגרים "אמיתיים".

תיב"ם ונגרות

אני חושב שהקריקטורה הבאה משקפת היטב את היחס של עולם הנגרות לתיב"ם (תיכנון באמצעות מחשב, CAD):

רוב הנגרים יודעים שהמחשב יכול לעזור להם איכשהו, הם רק לא תמיד מצליחים להפוך את הידיעה הזאת למשהו מעשי.

בבית הספר פגשתי את שני הקטבים - אלה שרואים במחשב שרץ בהיכל הנגרות, ואלה שסבורים כי עשרה קבין של תיכנון ירדו לעולם, והם כולם נמצאים במחשב. בקוטב האחד פגשתי את דיויד שמבצע את כל תהליך התיכנון שלו תוך שימוש בטכנולוגיה המוכחת של נייר, עיפרון, מחדד ומחק. רוב השירטוטים הם בקנה מידה של 1:2 או 1:4, וחלק מן השירטוטים (בעיקר של אזורים מסובכים) הם בקנה מידה של 1:1. דיויד הוא חסיד מושבע של בניית דגמים (mock-up) בגודל מלא, שמשלימים את תהליך התיכנון. באופן לא כל כך מפתיע, דיויד מבצע את כל החישובים שלו באופן ידני, ולהזכירכם מדובר בחישובים בשיטה האימפריאלית (עוד סוס טרויאני שהבריטים השאירו לאמריקאים).

בקוטב השני פגשתי את לי - נגר חובב שמבלה את החופשות שלו כאומן אורח בבית הספר. כשהוא לא נמצא בחופשה, לי משמש כמהנדס בכיר (מאוד) בחברה שעוסקת בתחום השמע. כשלי מגיע לבית הספר, הדברים הראשונים שהוא פורק מהמכונית הם מחשב, מסך עצום מימדים, מדפסת, ו... מערכת שמע (שעולה כמו מסור שולחן ממוצע). בכל אופן, לי מבצע את כל תהליך התיכנון שלו אך ורק באמצעות המחשב. הכל - החלק מהסקיצות הראשונות, וכלה בדגמים תלת-מידיים שממוקמים בסביבה בה הם יגורו, הכל בתוספת rendering מושלם.

שאר הנגרים והנגרים לעתיד מוצאים את המקום המתאים להם על הרצף שבין שני הקטבים הללו. אני מתחיל תמיד בשירבוט של סקיצות על גבי נייר. כשאני מתכנס למשהו קונקרטי יותר, אני עובר למחשב ומתכנן דגמים תלת-מימדיים. אם רואים את המחברים או שהם מסובכים - אני מתכנן אותם, אחרת - אני פשוט מתעלם מהם. לאחר כמה סיבובים של הערות ושיפורים (ולעיתים בניית דגם בגודל מלא) אני מתכנס לתיכנון הסופי. אני חוזר ומעדכן את הדגם הממוחשב, מוסיף לו מידות מדויקות, מכין רשימת חלקים, מדפיס, וניגש לעבודת הבנייה.

אני משתמש בתוכנה בשם SketchUp. את פיתוח התוכנה החלה, בשנת 1999, חברת הזנק (תודו שסטארט אפ נשמע טוב יותר) ששכנה בקולורדו. בשנת 2006 החברה נקנתה על ידי גוגל, אבל בשנת 2012 היא נמכרה לחברת Trimble. לסקצ'אפ שתי גירסאות - גירסא חינמית בסיסית, וגירסא מתקדמת בתשלום. לנגר המצוי מספיקה בהחלט הגירסא החינמית. התוכנה קלה ללמידה - שעתיים, שלוש ואתם בעניינים. קל לתכנן (ולעדכן) באמצעותה דברים בסיסיים, שהם כידוע לנו הרוב המכריע של מה שאנחנו מתכננים ובונים. לצד הגרסא הרשמית מצויות הרבה מאוד "הרחבות" שמקורן בקהילת משתמשים פעילה. חיפוש קצר, התקנה פשוטה, ולתוכנה הבסיסית נוסף "בדיוק מה שהייתם צריכים". חסרון מרכזי של התוכנה הוא הדרך שבה היא (לא) מטפלת בעקומות. למרבה הצער, התוכנה איננה תומכת בעקומות, והיא מייצגת אותן ע"י רצף של קווים ישרים. ברגע שהמודל שלכם כולל עקומות אתם בצרות. על חלק מן הבעיות אפשר להתגבר בדרך כזאת או אחרת, אבל לחלק מהבעיות פשוט אין פתרון.

מבחינתי, יש שני יתרונות לשימוש במחשב לצורך תיכנון. הראשון - העבודה בתלת-מימד (והיכולת לשנות את נקודת המבט) עוזרת לי "לראות" את הרהיט כבר בשלבים הראשונים של התיכנון. מודל ממוחשב איננו תחליף לדגם מוחשי, אבל הוא תחליף לא רע. השני - הקלות בה ניתן לשנות את המודל מאפשרת לי לחקור אפשרויות שונות בעלות נמוכה, ולעבוד תמיד עם תיכנון שמשקף את הרהיט שנבנה בפועל.

וכל שנותר עכשיו הוא לבנות את הרהיט.