ניסור בלייזר מול יהלום – האם הטכנולוגיה כבר כאן?

מהי טכנולוגיית לייזר לחיתוך בטון ואיך היא עובדת?

טכנולוגיית לייזר לחיתוך בטון מייצגת את החזית הטכנולוגית של תעשיית הבנייה. בניגוד לחיתוך ביהלום המבוסס על שחיקה מכנית, חיתוך לייזר מבוסס על פולסי אור בעוצמה גבוהה המחממים את החומר לטמפרטורות קיצוניות ו"מאדים" אותו.

הלייזר המשמש לחיתוך בטון הוא בדרך כלל לייזר CO2 או לייזר סיבים אופטיים בעוצמה של 10-50 קילווט. פולס הלייזר ממוקד לנקודה קטנה במיוחד (1-2 מ"מ קוטר) ויוצר חום מקומי בטמפרטורה של מעל 3,000 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה הגבוהה גורמת לאידוי מיידי של המים בבטון ולפירוק כימי של הצמנט.

היתרונות התאורטיים מרשימים: דיוק של עד 0.1 מ"מ, חיתוך ללא רעידות, יכולת ליצור צורות מורכבות, וחיתוך מהיר מאוד של חומרים דקים. אין צורך בחילוף להבים, אין בלאי מכני, ואין ייצור אבק.

עם זאת, המציאות מורכבת יותר. אתר מקצועי כמו https://concrete-sawing.com מספק מידע מעודכן על הטכנולוגיות החדישות ביותר בתחום.

מדוע בטון מהווה אתגר מיוחד עבור טכנולוגיית לייזר?

בטון הוא חומר מורכב המכיל מרכיבים שונים שמגיבים באופן שונה לחום גבוה. צמנט פורטלנד מתפרק כימית בטמפרטורות גבוהות ויוצר תוצרי לוואי כמו תחמוצת סידן. אגרגטים (חצץ, חול) מתנהגים באופן שונה – חלקם נמסים, חלקם מתפוצצים בגלל התרחבות מים פנימיים.

בטון מזוין מציב אתגר נוסף. מוטות הברזל סופגים חום בקלות ויכולים לגרום להתפשטות ופיצוח בבטון הסמוך. בנוסף, הברזל עובר תהליכי חמצון מהירים בטמפרטורות גבוהות, מה שיכול לגרום לזיהום ולשינוי תכונות המתכת.

עובי הבטון הוא מגביל משמעותי. בעוד לייזר יכול לחתוך פלדה בעובי של 25-30 ס"מ, חיתוך בטון מוגבל לעובי של 5-10 ס"מ בלבד עם הטכנולוגיה הנוכחית. הסיבה היא שחום הלייזר מתפזר בנפח הבטון ולא מצליח לשמור על טמפרטורה מספקת לחיתוך עמוק.

המנסרים, עם מעל 30 שנות ניסיון בניסור וקידוח בטון מזוין, עדיין מסתמכים על טכנולוגיית יהלום המוכחת והאמינה.

מה המצב הנוכחי של הטכנולוגיה בעולם ובישראל?

במעבדות מחקר ברחבי העולם, בעיקר באוניברסיטאות ובחברות טכנולוגיה מתקדמות, מבוצעים ניסויים בחיתוך בטון בלייזר. אוניברסיטת MIT, ETH בשוויץ, ומכון פראונהופר בגרמניה פיתחו אבות טיפוס המסוגלים לחתוך בטון בעובי של עד 8 ס"מ.

בתעשייה, הטכנולוגיה עדיין לא מסחרית. החברות המובילות בייצור ציוד לייזר (טרומף, מזק, אמדה) עדיין לא השיקו מוצרים מסחריים לחיתוך בטון. הסיבות הן עלויות גבוהות, מגבלות טכניות, ומחסור בביקוש מסחרי.

בישראל, המחקר והפיתוח בתחום מוגבלים. הטכניון ואוניברסיטת בן-גוריון מבצעים מחקרים בסיסיים, אך ללא פיתוח מסחרי. השוק המקומי קטן מדי כדי להצדיק השקעה בטכנולוגיה יקרה כל כך.

מצב 2025: הטכנולוגיה קיימת במעבדות, אך רחוקה ממימוש מסחרי. ההערכות הן שייקח לפחות 5-10 שנים נוספות עד שנראה ציוד מסחרי זמין.

מה היתרונות הפוטנציאליים של חיתוך בטון בלייזר?

דיוק מירבי: לייזר יכול להשיג דיוק של 0.1 מ"מ, לעומת 1-2 מ"מ בחיתוך יהלום. זה חשוב במיוחד לעבודות עדינות ומדויקות.

חיתוך ללא מגע: אין כוח מכני על הבטון, מה שמבטל רעידות לחלוטין. זה חיוני כאשר עובדים ליד מבנים רגישים או ציוד עדין.

גמישות בצורות: לייזר יכול ליצור צורות מורכבות, עיגולים מושלמים, וקווים מעוגלים שקשה להשיג בחיתוך מכני.

ללא אבק: התהליך מייצר מעט מאוד אבק, מה שחשוב לעבודה בחדרים נקיים או ליד ציוד רגיש.

ללא בלאי: אין להבים להחליף, אין שיתוך, ועלויות תחזוקה נמוכות.

מהירות גבוהה: בבטון דק (עד 3 ס"מ), חיתוך לייזר יכול להיות מהיר פי 3-5 מחיתוך יהלום.

מה המגבלות והחסרונות של הטכנולוגיה?

עובי מוגבל: הטכנולוגיה הנוכחית מוגבלת לבטון בעובי של עד 8-10 ס"מ. רוב הבטונים בבנייה הם עבים יותר.

עלות גבוהה מאוד: ציוד לייזר עולה פי 10-20 מציוד יהלום. העלות יכולה להגיע ל-2-5 מיליון דולר למכונה.

צריכת אנרגיה עצומה: לייזר בעוצמה גבוהה צורך חשמל רב – עד 100 קילווט לשעה, פי 10 מציוד יהלום.

מגבלות בתנאי סביבה: הטכנולוגיה רגישה לתנאי סביבה – רוח, לחות, ואבק יכולים להפריע לביצועים.

בטיחות מיוחדת: לייזר בעוצמה גבוהה מסוכן מאוד לעיניים ולעור. נדרשת הגנה מיוחדת והדרכת בטיחות נרחבת.

קושי עם בטון מזוין: מוטות הברזל מפזרים את חום הלייזר ומקשים על חיתוך אחיד.

המנסרים מתמחים בניסור בטון בכל עובי תוך שימוש בטכנולוגיית יהלום המוכחת, האמינה והכלכלית ביותר כיום.

מהי ההשוואה הכלכלית בין שתי הטכנולוגיות?

עלות התקנה:

• ציוד יהלום מקצועי: השקעה ראשונית נמוכה יחסית
• ציוד לייזר: השקעה ראשונית עצומה של מיליוני דולרים

עלויות תפעול יומיות:

• יהלום: עלויות תפעול נמוכות (להבים, דלק, שכר)
• לייזר: עלויות תפעול גבוהות (חשמל, תחזוקה, פחת)

פרודוקטיביות:

• יהלום: יכולת חיתוך בטון בכל עובי
• לייזר: מוגבל לבטון דק בלבד

היתכנות כלכלית:

• יהלום: כלכלי וישים
• לייזר: לא כלכלי למרבית הפרויקטים

מתי נוכל לראות יישום מסחרי בישראל?

חזיות מקצועיות מדברות על 2030-2035 לייישום מסחרי ראשוני, ובעיקר לשימושים מיוחדים:

שלב 1 (2027-2030): יישום לעבודות מיוחדות – חיתוך דק ומדויק במתקנים תעשייתיים, מעבדות, ומקומות הדורשים דיוק מרבי.

שלב 2 (2030-2035): הרחבה לפרויקטים מסחריים גדולים, בעיקר עבודות פנים ושיפוצים.

שלב 3 (2035+): יישום נרחב, אך עדיין מוגבל לבטונים דקים או כתוספת לטכנולוגיית יהלום.

המנסרים מעניקים שירות לקבלנים, מפעלים ומוסדות ציבור, ויהיו בין הראשונים לאמץ טכנולוגיות חדישות כשיהיו זמינות ופרקטיות.

האם טכנולוגיית היהלום תיעלם?

לא סביר שטכנולוגיית היהלום תיעלם בעתיד הנראה לעין. יהלום יישאר הטכנולוגיה העיקרית לחיתוך בטון עבה, בטון מזוין, ועבודות כבדות. הסיבות:

גמישות: יהלום מתאים לכל סוגי הבטון ולכל עובי.

עלות נמוכה: הציוד זול יחסית והתפעול כלכלי.

אמינות: הטכנולוגיה בדוקה ואמינה במאות אלפי פרויקטים.

נוחות שימוש: לא דורש תנאי סביבה מיוחדים או הדרכת בטיחות מורכבת.

הצפי העתידי הוא שהשתי הטכנולוגיות יעבדו יחד:

• לייזר לעבודות מדויקות ובטון דק
• יהלום לעבודות כבדות ובטון עבה

טכנולוגיית לייזר לחיתוך בטון קיימת במעבדות אך רחוקה מיישום מסחרי בשל מגבלות טכניות (עובי מוגבל ל-8 ס"מ) ועלויות גבוהות. טכנולוגיית יהלום תישאר השיטה העיקרית לחיתוך בטון בעתיד הנראה לעין. המנסרים, עם מעל 30 שנות ניסיון, ממשיכים להסתמך על טכנולוגיית יהלום המוכחת והאמינה. יישום מסחרי של לייזר צפוי רק בשנות ה-2030, ובעיקר כהשלמה לטכנולוגיית יהלום ולא כתחליף מלא.