הדפסה תלת-ממדית מהאדמה: פרס בינלאומי יוקרתי לפיתוח ישראלי

טכנולוגיה חדשה להגנה על שתילים חדשים בעזרת טכנולוגיית הדפסה בתלת מימד, שפותחה בטכניון, זיכתה את מפתחיה בפרס העיצוב היוקרתי Red Dot Design Award לשנת 2025.

את הפרויקט, שנקרא TreeSoil, הובילו הדוקטורנט עופר אסף ופרופ' אהרן שפרכר מהטכניון והשתתפו בו גם פרופ' אמריטוס ארנון בנטור מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון ופרופ' תמיר קליין, ראש מעבדת Tree Lab במכון ויצמן למדע.

הטכנולוגיה שפותחה מאפשרת הדפסת תלת-ממד רובוטית מחומרים שמקורם בעפר. המבנים המתקבלים בתהליך משמשים להגנה על שתילים צעירים, לרבות בשטחים הנתונים לסחף ודרדרת.

המבנה של TreeSoil יוצר סביב השתיל מיקרו־אקלים התומך בשלבי הצמיחה הראשונים באמצעות אופטימיזציה של זרימת האוויר, קרינת השמש והלחות. הוא מורכב מבלוקים מודולריים המקלים על המתקינים את ההרכבה בשטח.

החומר המודפס מבוסס על עפר מקומי שהועשר בדשנים ובחומרים ומותאם הן לסביבה הספציפית והן לצורכי השתיל. מאחר שמדובר בחומרים מתכלים, המבנה הולך ומתפורר עם גדילת העץ.

"TreeSoil הוא מבנה עשוי מאדמה מקומית שמודפס בתלת־ממד באמצעות זרוע רובוטית, ונועד להגן על שתילים צעירים בשנות חייהם הראשונות. הוא יוצר מיקרו־אקלים מיטבי סביב השתיל מפחית אידוי מים מהקרקע, מווסת טמפרטורה ולחות, ומגן מפני רוחות וקרינת שמש חזקה", סיפרו אסף ושפרכר ל"ישראל היום".

"הפיתוח שואב השראה ממבנים חקלאיים מסורתיים מאזורים מדבריים וים־תיכוניים, שבהם קהילות מקומיות - כמו הנבטים בנגב - השתמשו בחומרים מקומיים כדי להגן על הצומח ולשפר את תנאי הגידול. כך גם הטכנולוגיה שלנו מתרגמת את הידע הזה לטכנולוגיה עכשווית, תוך שימוש בכלים חישוביים, רובוטיים וחומריים מתקדמים, במטרה לייצר גישה נופית חדשה שבה המבנים שאנחנו יוצרים הם חלק אינטגרלי מהנוף, מחברים בין אדם, טכנולוגיה וטבע", הוסיפו.

לדבריהם, אחד ההבדלים המשמעותיים של הטכנולוגיה החדשה מהשיטות בהן נעשה שימוש עד כה בכל הנוגע להגנה על צמחים ושתילים הוא ש"הפתרונות המסורתיים נשענו על חיפויי פלסטיק גנרי' בעוד ש-TreeSoil מבוסס על עיצוב מדעי ומותאם לכל שתיל, תוך שימוש בחומרים מקומיים ומתכלים. כל יחידה מותאמת לצרכי העץ, לתנאי הקרקע והאקלים המקומי. הוא עשוי מחומרים טבעיים ומתכלים, כמו אדמה וחומרים ביולוגים טבעיים ולכן אינו מזהם אלא נטמע חזרה באדמה עם הזמן".

"בניסויים שערכנו נצפתה ירידה משמעותית בטמפרטורות קיצון ועלייה ביציבות הלחות בקרקע ביחס לפתרונות קיימים. השיפור בתנאים הללו מאפשר לשתיל לעבור את השנים הראשונות, התקופה הקריטית ביותר, בצורה טובה יותר", הוסיפו.

האם אפשר בעזרת הטכנולוגיה החדשה לגדל כמה שתילים במקביל? "כל יחידה מותאמת לשתיל יחיד, אך המבנה המודולרי מאפשר חיבור בין כמה יחידות ליצירת מערכת של שתילים. כך ניתן להקים מערכים שלמים של עצים צעירים כמו בוסתנים או רצועות נטיעה, שכל יחידה תומכת באחרת ומשלימה את התנאים הסביבתיים שלה".

לדבריהם, הפיתוח הראשוני הזה מהווה שלב ראשוני במסגרת שיטה חדשה לסייע גם לעצים בוגרים לשרוד בסביבות קשות. "בשלב הבא, אנו מפתחים גרסאות בקנה מידה גדול יותר: לבחון כיצד ניתן לגדל עצים בוגרים באקלים קיצוני, וכיצד המבנה עצמו יכול להפוך למרחב שיקומי, כזה שמספק מחסה גם לבעלי חיים וצמחים מקומיים. המטרה היא לייצר מערכת נופית תומכת חיים, המשרתת גם את האדם וגם את הסביבה האקולוגית שסביבו".

TreeSoil נמצא בשלב פיתוח מתקדם במעבדת MTRL שבפקולטה לארכיטקטורה והמרכז לייצור מתקדם בבניה בטכניון. כל הרכיבים הטכנולוגיים והחומריים כבר זמינים, ולדברי החוקרים המטרה היא לפתח גרסאות פשוטות וברות־יישום שניתן יהיה לייצר מקומית באזורים צחיחים או באתרים לשיקום נוף.

"בנוסף, אנחנו עובדים על שיפור יכולות השינוע וההרכבה של הפיתוח, כדי לשפר אינטגרציה בשטח בעתיד", הם מוסיפים. "מעבר ליישום הספציפי מציע הפרויקט תפקיד חדש לארכיטקטורה - תפקיד הכולל קשב אקולוגי, שיקום ושימוש בטכנולוגיה למען הסביבה".

הפרויקט נתמך על ידי המרכז הטכניוני לבנייה מתקדמת (TACC) וחזית הקיימות של הטכניון.