עיבוד שבבי - מתקופת האבן ועד לימינו
מתקופת האבן ועד לימינו 
אבותינו הקדמונים החלו לנצל אבנים להכנת כלי עבודה ונשק מראשיתה של האנושות. מקובל להניח שעידן קדום זה, הקרוי תקופת האבן, החל במקומות שונים בעולם כבר לפני כ-2 מיליון שנים, טרם היות האדם נבון. באותה עת ניצל האדם גם עץ ועצמות, אולם החומר המרכזי שבו השתמשו בני האדם לייצור חפצים היה האבן. עם הזמן למד האדם לברור מבין הסלעים אותן אבנים שהיה יכול לבקען ולהשחיזן ועל-ידי כך להופכן לכלי חיתוך כדוגמת אבני הצור הקשות.
האבן היתה חומר עיקרי להכנת כלים במשך תקופה ארוכה מאוד, עד שנתגלתה שיטה להתכת עפרות הנחושת והפקת נחושת, חומר שראשית השימוש בו בין 3000-4000 לפנה"ס. באותו זמן החל להתפתח גם ענף הקדרות, ובני האדם החלו להכין כלי חרס צְרופים ששימשו לאחסון מזונם. בהמשך מצאו כי התכת נחושת עם בדיל יוצרת נתך הקרוי ברונזה (ארד). הברונזה התאימה לייצורם של כלים, נשק ותכשיטים בשל היותה חזקה, קשה וקשיחה יותר מן הנחושת. עקב גילוי זה נולדה תקופה חדשה בתולדות המין האנושי, תקופת הברונזה. מסופוטמיה ומצרים היו הראשונות בייצור כלי ברונזה. מהמזרח התיכון התפשטה טכנולוגיית הפקת הברונזה לעוד מקומות ברחבי העולם העתיק, והחלו לקום בתי מלאכה שבהם יצקו את הברונזה לתבניות בעלות הצורה הרצויה ליצירת כלים וחפצים, ביניהם: גרזנים, סכינים, תכשיטים וחפצי אמנות ופולחן. 
בארץ ישראל הופיעו המטלורגיה וכריית נחושת בערך ב-4000 לפנה"ס, בעיקר במכרות תמנע. בשנות השישים של המאה הקודמת נעשתה חפירה ארכיאולוגית גדולה במדבר יהודה ובראשה עמד הארכיאולוג פסח בר-אדון. בחפירה בנחל משמר נתגלתה מערת מטמון ובה אוסף עצום של פריטים מהתקופה הכלקוליתית (לפני כ-6000 שנה; המונח כלקוליתית מקורו ביוונית ומשמעו נחושת ואבן), שכלל מגוון חפצי מתכת וביניהם עטרות, קנים, וראשי אלות, וחפצים מחומרים אחרים כגון שנהב ושיני היפופוטם. ההנחה הרווחת היא שמדובר בתשמישי קדושה ממקדש עין-גדי, המרוחק כ-12 ק"מ בלבד ממערת המטמון ושבו נמצאו סימני נטישה מהירה. בבחינה מדעית של חפצי הנחושת מן המטמון נתגלו הבדלים ניכרים באופן הייצור של החפצים השונים. החפצים והכלים הפשוטים יוצרו מנחושת מאזור ארץ ישראל, באמצעות טכניקה פשוטה הקרויה "תבנית פתוחה". החפצים האמנותיים והמורכבים יותר, ששימשו כנראה למטרות פולחן, יוצרו מנתכי נחושת המכילים אנטימון, ניקל, ארסן ויסודות נוספים, והוכנו באמצעות טכניקת "השעווה האבודה". 
ממצאים אלו מעלים בין השאר כמה שאלות: מהיכן הגיעו האנטימון, הניקל והארסן, יסודות שאינם בנמצא במחצבי ארץ ישראל? ומדוע לא נמצאו חפצי נחושת שהופקו באותה התקופה באמצעות טכניקה דומה במקומות אחרים בעולם? הבדלי החומרים והטכנולוגיות בין חפצי המתכת הפשוטים ליקרים מצביעים על שיקולים הנדסיים והבנה מטלורגית של היוצר. במחקר שערך יובל גורן מהחוג לארכיאולוגיה באוניברסיטת תל-אביב נבדקו התבניות הקרמיות של חפצי היוקרה ממערת המטמון, שהופקו כשלב בייצור היציקות בטכניקת "השעווה האבודה". התבניות יוצרו מחומרים קֶרָמיים זמינים בסביבה הגאוגרפית הקרובה לאזור הייצור של חפצי המתכת. לכן, חקירת התבניות מסייעת בגילוי המקום שבו נוצקו החפצים, אך לא בפיענוח מוצאה של סגסוגת הנחושת.
 
בהמשך העת העתיקה גילו עמים שונים את השימוש בברזל. כבר בין השנים 2000-3000 לפנה"ס הכינו בני האדם באזור מסופוטמיה חפצים מברזל שמקורו במטאוריטים. ואולם ראשיתה של תקופת הברזל בסוף האלף השני לפנה"ס, כאשר האימפריות של סוף תקופת הברונזה החלו להתמוטט ועמן חרב עולמן התרבותי, דבר שהביא לשינויים חברתיים, מסחריים, כלכליים וטכנולוגיים ברחבי העולם העתיק, ובהדרגה להתפתחות טכניקות לעיבוד ברזל. סביב 1500 לפנה"ס פיתחו החִתים שיטה להפקת ברזל מעפרותיו, ומאז התפשט השימוש בברזל ברחבי המזרח הקדום. באותה עת החלו כלי נשק קשים, עשויים ברזל, להחליף בהדרגה את מקומם של כלי הברונזה. מקובל להניח כי השימוש היומיומי בברזל החל סביב המאה ה-10 לפנה"ס. תקופת הברזל, שהחלה אז, נמשכת במובן מסוים עד לימינו.
 
באמצע המאה ה-18 התרחשו באנגליה שורה של שינויים טכנולוגיים שהתפשטו לשאר אירופה ולארצות-הברית וכונו המהפכה התעשייתית. שתי תגליות משמעותיות אפשרו התהוות מהפכה זו: הראשונה, פיתוח שיטה להפקת ברזל בעזרת שרֵפת פחם כמעט טהור הקרוי קוקס (Coke) בתנור הקרוי תנור רם, והשנייה היא המצאת מנוע הקיטור. ב-1913 הומצאה הפלדה הבלתי מחלידה (פלב"ם) בעלת העמידות המצוינת לפני שיתוך (קורוזיה).
 
הפלדה, המוכרת לכולנו מחיי היום-יום, היא נתך ברזל המכיל כמויות נמוכות של פחמן (עד ל-2% במשקל). בתעשיית הפלדות המודרנית מקובל לסגסג את הפלדות בעוד יסודות, וביניהם מגנזיום, מנגן, ניקל, כרום, וצורן. מטרת הסִגסוג לשפר את תכונות הפלדה ולהקנות לה משיכוּת, חוזק, קשיות ועמידות בשחיקה ובפני כימיקלים.

 
המאמר מבוסס על כתביה של ד"ר דנה אשכנזי, ומפורסם כאן באישורה. לאתר של דנה >>>
 
ניתן לשלוח שרטוטי עיבוד שבבי לתמחור ישירות לדוא"ל: info@hitechm.co.il

היי-טק מכניקה, מפעל עיבוד שבבי. רחב האומן 15, ירושלים. טל': 02-5455914 או 052-7507776 דוא"ל: info@hitechm.co.il
© 2017. כל הזכויות שמורות להיי-טק מכניקה בע"מ - מפעל עיבוד שבבי.