Tag Archives

2 Articles

เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่สวนกระแส: โฆษณาชวนเชื่อหรือการปฏิวัติวงการอุตสาหกรรม

by admin 0 Comments
ปัจจุบันเรื่องราวของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เป็นเรื่องที่ผู้คนกำลังให้ความสนใจอย่างมาก การที่จะตัดสินว่าเครื่องพิมพ์แบบนี้จะมีความหมายต่อการพัฒนาการผลิตด้านอุตสาหกรรมหรือไม่นั้น ต้องดูที่ประสิทธิภาพในการทำงาน ดีไซน์ และที่สำคัญ คือ ค่าใช้จ่ายต่างๆ การอธิบายและมุมมองต่างด้านดังต่อไปนี้จะช่วยให้เห็นภาพได้ดีขึ้น

Prof. Dr. Jan Borchers แห่งสถาบัน RWTH Aachen กล่าวว่า: “ในอดีตเครื่องพิมพ์เลเซอร์มีราคาสูงถึง 100,000 ยูโร แต่ปัจจุบันราคาลดลงและผู้บริโภคสามารถซื้อได้ง่ายขึ้น การลดลงของราคานี้สามารถเกิดขึ้นกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งจะเป็นแรงจูงใจเพื่อผลักดันเทคโนโลยีใหม่ได้มาก

 

ในหนังสือของ Al Gore ที่ชื่อว่า ‘The Future’ ได้เปรียบเทียบเครื่องพิมพ์ 3 มิติ กับการริเริ่มใช้แนวการประกอบชิ้นส่วนในโรงงานของอุตสาหกรรมยานยนต์โดย Henry Ford เมื่อปี ค.ศ.1908 ว่าเป็นการพัฒนาในแง่ของการปฏิวัติด้านอุตสาหกรรม ผู้เชี่ยวชาญหลายท่านต่างก็คาดหวังที่จะเห็นการเปลี่ยนแปลงอันเกิดจากกระแสนิยมอย่างรวดเร็วของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ปัจจุบันเครื่องพิมพ์แบบนี้ถูกนำมาใช้งานที่เกี่ยวกับการสร้างชิ้นงาน ตัวอย่างเช่น การสร้างชิ้นส่วนตัวอย่างในการออกแบบโครงสร้างเครื่องบินแบบใหม่ และนำไปทดสอบประสิทธิภาพในอุโมงค์ลม เดิมทีเทคนิคนี้ถูกคิดค้นมาจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งรัฐแมสซาซูเซตส์ สถาบันแห่งนี้เป็นผู้ขับเคลื่อนนวัตกรรมของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ และก่อตั้งหน่วยงาน Fab Lab ขึ้นตั้งแต่ปี ค.ศ.2001 ซึ่งใช้เป็นที่ศึกษาเฉพาะนักศึกษาคณะเทคโนโลยีด้านเครื่องจักรกลเท่านั้น
สำหรับการใช้งานในด้านอื่นบริษัท LGM จาก Minturn เมือง Colorado (USA) ได้สร้างเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ให้แก่สถาปนิก เครื่องพิมพ์นี้สามารถสร้างโมเดลจำลองของบ้าน โดยประมวลข้อมูลจากแบบที่เขียนด้วยโปรแกรม CAD ก่อนหน้านี้จำเป็นต้องใช้เวลาถึง 2 เดือน สำหรับการสร้างแบบจำลองของบ้านมูลค่าประมาณ 100,000 ดอลลาร์สหรัฐ แต่ปัจจุบันเพียง 2 ชั่วโมงเท่านั้น ก็สามารถสร้างแบบจำลองสำหรับโมเดลมูลค่า 2,000 ดอลลาร์สหรัฐ และเรื่องการตกแต่งภายในโมเดลเพิ่มเติมก็ใช้เวลาเพียงข้ามคืน
ผู้ที่ติดตามกระแสต่างคาดหวังว่ามันจะช่วยประหยัดวัตถุดิบในกระบวนการผลิตแบบจำนวนมากๆ รวมถึงช่วยลดความจำเป็นในการใช้ทรัพยากรบุคคลและพลังงานด้วย
การชี้แจงในเรื่องลิขสิทธิ์และกฎหมายสิทธิบัตร
ในหนังสือของ Al Gore กล่าวถึงกระแสนิยมเรื่องการลดปริมาณการบริโภคทรัพยากรที่เกินความจำเป็นไว้ด้วย เขาระบุว่าผู้คนต่างให้ความสำคัญในเรื่องนี้เนื่องจากปริมาณวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตทั่วโลกในช่วงทศวรรษที่ผ่านมานั้น มีปริมาณค่อนข้างคงที่ในขณะที่มูลค่าของมันเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่า ในอนาคตค่าใช้จ่ายด้านการขนส่งสินค้าอาจจะถูกลงได้ด้วยเทคโนโลยีแบบใหม่เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม ในประเทศสหรัฐอเมริกา Al Gore เห็นถึงปัญหาเกี่ยวกับลิขสิทธิ์และกฎหมายสิทธิบัตรว่าค่อนข้างเป็นเรื่องที่ท้าทาย
ส่วนใหญ่เครื่องพิมพ์ราคาถูกจะใช้ทฤษฎีการทำงานแบบ Fused-Deposition-Modeling (FDM)
ในประเทศเยอรมนี Prof.Dr. Jan Borchers แห่งสถาบัน RWTH Aachen กำลังทำงานในเรื่องนี้อยู่ เขาดำเนินการระหว่างการดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ในการริเริ่มก่อตั้ง Fab Lab แห่งแรกในเยอรมนีตั้งแต่ปี ค.ศ.2009 ณ สถาบันแห่งนี้ ผู้เข้าชมจะได้สัมผัสและทดลองใช้งานเครื่องพิมพ์ 3 มิติ และเทคโนโลยีอื่นๆ อีกด้วย “เครื่องพิมพ์ 3 มิติ นั้นมีมานานหลายปีแล้ว และบริษัทต่างๆ มักใช้มันเพื่อสร้างชิ้นงานตัวอย่างแบบรวดเร็ว” Borchers กล่าว สำหรับกระบวนสร้างชิ้นงานตัวอย่างนี้ใช้เพียงข้อมูล CAD ในการสร้างตัวอย่างได้โดยไม่จำเป็นต้องดัดแปลงหรือจัดรูปทรงใดๆ เครื่องพิมพ์ 3 มิติจะสร้างโมเดลพลาสติกโดยการประมวลข้อมูลอย่างรวดเร็ว
Borchers เปรียบเทียบพัฒนาการด้านราคาของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ กับเครื่องพิมพ์แบบเลเซอร์: “เครื่องพิมพ์เหล่านี้แต่ก่อนมีราคาสูงถึง 100,000 ยูโร ปัจจุบันมีราคาถูกลงและซื้อได้ง่ายขึ้น” “ในช่วงปีที่ผ่านมานี้มีการผลิตเครื่องพิมพ์ 3 มิติราคาต่ำกว่า 1,000 ยูโรสู่ตลาด จึงทำให้ผู้ประกอบการรายเล็กหรือผู้ที่เริ่มต้นธุรกิจใหม่มีกำลังพอที่จะซื้อมัน” จากความคิดเห็นของ Borchers สามารถกล่าวได้ว่านี่จะเป็นการขยายวงกว้างของธุรกิจใหม่ๆ อย่างแน่นอน
เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ราคาถูกทำงานโดยการละลายพลาสติกอย่าง ABS จากนั้น มันจะพ่นพลาสติกด้วยอุปกรณ์คล้ายที่ฉีดพ่นสเปรย์ Borchers เปรียบกระบวนการนี้ว่าเหมือนกับการยิงปืนกาวร้อน อุปกรณ์ฉีดพ่นที่เคลื่อนที่ได้นั้นจะฉีดพ่นไปที่ละแถบบนแผ่นวางจนกระทั่งได้โครงสร้าง 3 มิติ และในเมื่อเสร็จขั้นตอนนี้ก็จะได้รูปทรง 3 มิติ เมื่อเครื่องพิมพ์ทำงานเสร็จแล้วแผ่นวางจะเคลื่อนที่ลงด้านล่าง และส่วนที่เป็นอุปกรณ์พ่นจะเคลื่อนที่ออกจากจุดทำงานเดิมขึ้นทางด้านบนเล็กน้อย โดยจะทิ้งระยะห่างจากจุดเดิมเพียงไม่กี่มิลลิเมตร จากนั้น จะเข้าสู่ขั้นตอนการฉีดพ่นอีกรอบเมื่อรูปทรง 3 มิติเย็นตัวลงแล้ว เมื่อเสร็จขั้นตอนนี้ก็จะได้ชิ้นงาน 3 มิติที่สมบูรณ์ออกมา “กระบวนการนี้ใช้ทฤษฎีที่เรียกว่าการเพิ่มเติมเข้าไป พูดง่ายๆ ว่าผมเติมปริมาณของวัสดุเข้าไปเรื่อยๆ คอมพิวเตอร์จะควบคุมจุดต่อจุดตลอดทั้งกระบวนการ” ศาสตราจารย์ชาว Aachen อธิบายคร่าวๆ
การนำไปใช้งานที่ค่อนข้างชัดเจนเห็นได้จาก ตัวอย่างเช่น การผลิตชิ้นส่วนอะไหล่แบบรวดเร็ว หากอุปกรณ์เกิดขัดข้องขึ้นมาก็สามารถใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ สร้างอะไหล่ขึ้นมาโดยการดาวน์โหลดข้อมูลจากโฮมเพจของบริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์นั้นๆ ด้วยวิธีการนี้จะช่วยลดขั้นตอนการขนส่งชิ้นส่วนอะไหล่ได้ อย่างไรก็ตาม คุณภาพของชิ้นส่วนที่ใช้วิธีการผลิตจากพลาสติกแบบธรรมดานี้ก็ยังไม่ได้มาตรฐานเท่าที่ควรนัก
Borchers มั่นใจว่าอีกไม่นานจะต้องมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ คุณภาพสูงในราคาต่ำกว่า 1,000 ยูโร ขายในตลาดอย่างแน่นอน ซึ่งจะเป็นการเจาะตลาดวงการอุตสาหกรรมครั้งใหญ่ทีเดียว นอกจากนี้ เครื่องพิมพ์ 3 มิติ จะต้องสามารถผลิตชิ้นงานจากวัสดุอื่นๆ ที่หลากหลายได้ด้วย ซึ่งอาจเป็นการนำพลาสติกสองประเภทมารวมกันและพิมพ์ออกมาพร้อมๆ กัน ตัวอย่างเช่น การพิมพ์ชิ้นงานแปรงสีฟันหรือแบตเตอรี่ออกมา จากวิสัยทัศน์ส่วนตัวของ Borchers เขาคาดว่าในอีก 20 ปีข้างหน้าเราอาจจะสร้าง Iphone ได้ง่ายๆ ด้วยการกดปุ่มบนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ความละเอียดสูงเท่านั้น

Steve Rommel ผู้จัดการหน่วยงานที่ Fraunhofer-IPA: “สำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เราคงต้องรอดูต่อไป ว่ากระแสนิยมจะไปทางไหน”

Steve Rommel เป็นผู้จัดการหน่วยงานที่ดูแลเรื่องกระบวนการผลิตที่ Fraunhofer-IPA ในเมือง Stuttgart มุมมองของผู้บริโภคเขาเห็นว่าเครื่องพิมพ์ราคาถูกที่สามารถซื้อใช้ได้ในครัวเรือนนั้นเป็นเพียงโฆษณาชวนเชื่อ เครื่องพิมพ์หนึ่งชุดราคาที่ถูกที่สุดในประเทสหรัฐอเมริกาอยู่ที่ 500 ดอลลาร์สหรัฐ ในประเทศเยอรมนีราคาอยู่ที่ 699 ยูโร สำหรับในตลาดตอนนี้มีผู้ผลิตจำนวน 16 ราย ที่จำหน่ายเครื่องพิมพ์ประเภทนี้ในราคาระหว่าง 700 – 4,000 ยูโร Rommel คิดเห็นว่าควรจะมีการควบคุมในส่วนของผู้บริโภคเนื่องจากผู้คนจะหันมาพิมพ์สิ่งของใช้กันเองผ่านเครื่องพิมพ์ 3 มิติ อย่างไรก็ตามผู้ใช้ยังต้องมีความรู้เกี่ยวกับการออกแบบโครงสร้างด้วยโปรแกรม CAD และการใช้งานของระบบด้วย
เครื่องพิมพ์ 3 มิติเป็นตัวช่วยในกระบวนการผลิตแบบจำนวนมาก
ในวงการอุตสาหกรรมวิศวกร คือ ผู้เชี่ยวชาญด้านการใช้งานเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ด้วยวัสดุพลาสติก รวมถึงการค้นคว้าเพื่อนำวัสดุไฟเบอร์มาใช้ในกระบวนการผลิตแบบเพิ่มเติมทีละชั้น เมื่อถามถึงการปฏิวัติด้านเทคโนโลยีอื่นๆ ที่จะตามมาถือว่าเป็นงานที่ท้าทายซึ่งผู้เชี่ยวชาญยังตอบคำถามเหล่านี้ไม่ได้ “เราคงต้องรอดูต่อไป ว่ากระแสนิยมจะไปทางไหน” ในขณะนี้ผู้เชี่ยวชาญมองว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เป็นเพียงตัวช่วยหนึ่งในกระบวนการผลิตแต่ยังไม่ใช่การเข้ามาทดแทนในกระบวนการผลิตชิ้นส่วนแบบจำนวนมาก Rommel มีความเห็นว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ทำให้การสร้างชิ้นส่วนขนาดเล็กถึงขนาดกลาง และชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อนนั้นง่ายขึ้นด้วยกระบวนการผลิตแบบ 3 มิติ กระบวนการดังกล่าวสามารถทำงานด้านการตกแต่งรูปทรงเราขาคณิตภายในหรือแม้กระทั่งรูปทรงแบบเฉพาะได้ดี
Thomas Teufel เป็นผู้บริหารบริษัท Teufel Prototypen GmbH บริษัทแห่งนี้เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการดีไซน์อุปกรณ์อุตสาหกรรม ชิ้นส่วนขนาดเล็กและชิ้นส่วนตัวอย่าง ซึ่งบริษัทก็ได้เลือกใช้งานเครื่องพิมพ์ 3 มิติด้วย
ความแม่นยำในการพิมพ์ซ้ำๆ ของเครื่องพิมพ์ 3 มิติราคาถูกยังไม่เพียงพอ
Teufel วิศวกรนักออกแบบมองว่าการทำงานของเครื่องพิมพ์ประเภทนี้ เมื่อดูในแง่ของการผลิตด้านอุตสาหกรรมแล้วยังไม่มีมาตรฐานที่ดีเท่าไรนัก “สำหรับการผลิตแบบจำนวนมากๆ นั้น เครื่องพิมพ์นี้ยังขาดความแม่นยำในการพิมพ์แบบซ้ำๆ อยู่ ซึ่งยังไม่สามารถมาแทนที่กระบวนการฉีดหรือกัดด้วยเครื่องจักรทำงานแบบปกติได้”
ปัจจุบัน Teufel มุ่งเน้นไปที่การใช้งานโพลีอะมิดและอีพ็อกซี่เรซิ่นรวมถึงอครายเลทในเทคนิคแบบใหม่ เขาคิดเห็นว่าในอีก 10 ปีข้างหน้า จะต้องมีเทคนิคใหม่ๆ ขึ้นมาอีก ซึ่งจำเป็นต้องใช้งานด้านการผลิตชิ้นส่วนเล็กๆ ทุกวันนี้วงการหุ่นยนต์ต่างก็ต้องการชิ้นส่วนเล็กๆ ที่มีรูปร่างแตกต่างออกไปในการประดิษฐ์และประกอบหุ่นยนต์ โดยเทคนิคการผลิตชิ้นส่วนเล็กๆ เหล่านี้ตอบโจทย์ความต้องการของบริษัทผู้ผลิตแต่ยังไม่สมบูรณ์พอต่อผู้บริโภคทั่วไป แนวความคิดที่ว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติสร้างสามารถสร้างชิ้นส่วนมาทดแทนอะไหล่บางชิ้นของเครื่องซักผ้าได้ ค่อนข้างจะห่างไกลความเป็นจริงมาก เนื่องจากชิ้นส่วนเหล่านั้นต้องมีคุณสมบัติที่ทนต่อสารเคมีชนิดต่างๆ อีกทั้งต้องมีความแข็งแรงทนทานพออีกด้วย
Eberhard Wunderlich เป็นผู้บริหารบริษัทผลิตชิ้นส่วนตัวอย่างในเมือง Wittenstein ที่บริษัทแห่งนี้ใช้งานเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ในการกระบวนการผลิตโครงสร้างตัวอย่าง เมื่อหนึ่งในจำนวน 40 วิศวกรออกแบบโครงสร้างมีไอเดียขึ้นมา เขาจะสร้างแบบโมเดลด้วยโปรแกรม CAD จากนั้นก็ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ในการสร้างตัวอย่างออกมาอย่างรวดเร็วซึ่งส่วนใหญ่ทำจากวัสดุ ABS ตัวอย่างที่ได้จากเครื่องพิมพ์จะถูกนำไปทดสอบภายในโรงงานในเรื่องของขนาดและความพอดี Wunderlich คาดหวังว่าในอนาคตจะมีการพัฒนาในส่วนของวัสดุที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ เช่น พลาสติกที่มีคุณสมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้าและการสร้างรูปทรงขั้นสูง ซึ่งขณะนี้บริษัทยังคงต้องใช้ตัวอย่างที่ผลิตจากกระบวนการฉีดโลหะในการทดสอบการใช้งานจริงอยู่ ในกระบวนการฉีดโลหะนั้นโลหะจะถูกเผาให้ละลายโดยเลเซอร์ สำหรับเขานั้น เป้าหมายในอนาคต คือ การผลิตขบวนเฟืองแพลเนตที่ใช้งานได้จริงด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ
Dr. Adrian Keppler ผู้บริหารบริษัท EOS ตระหนักถึงกระแสของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ: “3D-Printing เป็นเพียงโฆษณาชวนเชื่อเท่านั้น และอย่างที่รู้ๆ กันว่าในทุกๆ โฆษณาชวนเชื่อมักมีด้านดีและด้านเสียแฝงอยู่”
บริษัท EOS เป็นผู้ผลิตที่ยังใช้กระบวนการเผาด้วยเลเซอร์อยู่ Dr. Adrian Keppler ผู้บริหาร EOS รู้ว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เป็นกระแสที่มาแรงแต่เขากลับมีความเห็นว่า: “3D-Printing เป็นเพียงโฆษณาชวนเชื่อเท่านั้น และอย่างที่รู้ๆ กันว่าในทุกๆ โฆษณาชวนเชื่อมักมีด้านดีและด้านเสียแฝงอยู่” เขาเห็นว่าแนวคิดที่ว่าจะสามารถสร้างชิ้นส่วนทุกอย่างได้ตามใจด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ราคา 1,500 ยูโรนั้น ค่อนข้างจะอันตรายเพราะผู้บริโภคอาจผิดหวังกับการคาดหวังในสิ่งที่จะได้รับมากเกินไป ตัวอย่างเช่นชิ้นส่วนที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องบินที่ชุบด้วยนิเกิลแบบความร้อนสูงนั้นเป็นกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนมาก ชิ้นส่วนต่างๆ เหล่านี้มีหน้าที่ที่ท้าทายและต้องรับผิดชอบด้านความปลอดภัยรวมถึงต้องมีอายุการใช้งานที่ยาวนานด้วย
เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ไม่สามารถมาแทนที่ในกระบวนการผลิตได้
ทั้งนี้ Keppler มีมุมมองในสถานการณ์นี้แตกต่างออกไป โดยเขามองเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ว่าไม่ใช่ทางออกในการเข้ามาแทนที่เครื่องจักรในกระบวนการผลิต แต่มันเป็นเพียงตัวช่วยที่เข้ามาเสริมในกระบวนการผลิตให้ง่ายขึ้นเท่านั้น: “ชิ้นส่วนบางอย่างก็ยังจำเป็นต้องใช้กระบวนการผลิตแบบเดิมนั่นคือ การฉีดหรือหล่อโลหะ สำหรับชิ้นส่วนบางประเภทก็สามารถใช้กระบวนการเพิ่มเติมด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เป็นอุปกรณ์การผลิตได้ดีกว่า”
เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ถือเป็นเทคนิคใหม่ในวงการการผลิตโครงสร้างชิ้นส่วนตัวอย่าง อย่างที่ได้ยกตัวอย่างการใช้งานจากบริษัท Wittenstein AG
 
Keppler เล็งเห็นประโยชน์ของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ว่าเหมาะสมกับการใช้งานสำหรับโครงสร้างน้ำหนักเบามากกว่า ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนจากพลาสติกในเครื่องบินจะช่วยลดน้ำหนักของเครื่องบินลงกว่าปกติ ซึ่งทำให้เครื่องบินลดปริมาณการใช้น้ำมันก๊าดได้ Keppler เห็นว่าสามารถนำเทคนิคของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ไปใช้ในงานผลิตที่มีจำนวนหรือมีความแปรปรวนน้อยๆ ได้ เพราะว่าการลงทุนซื้อเครื่องมือสำหรับกระบวนการหล่อโลหะนั้นใช้เงินเป็นจำนวนมาก
ข้อเสียของเทคนิคการพิมพ์การ 3 มิตินี้ อยู่ที่วิศวกรจะต้องจัดการกับกระบวนการทำงานแบบใหม่ ซึ่งจะต้องมีการแข่งขันกันระหว่างเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติกับกระบวนการผลิตแบบปกติ สำหรับกระบวนการผลิตแบบปกติในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องบินนั้นจำเป็นต้องมีการรับประกันคุณภาพมากกว่า 15 ถึง 20 ปี อย่างไรก็ตาม EOS มีเป้าหมายที่จะใช้กระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมและพัฒนามันให้เข้ากับยุคสมัยต่อไป Keppler กล่าวว่า: “เราจะวัดความสามารถกับเทคโนโลยีใหม่นั่นด้วยกระบวนการผลิตแบบเดิมเช่น การกลึง, การกัด รวมถึงการหล่อโลหะ และใช้ความต้องการของลูกค้าในวงการอุตสาหกรรมเป็นเกณฑ์การตัดสินคุณภาพ”
ที่มา: นิตยสาร MM Machine Tools & Metalworking ฉบับเดือน กันยายน 2558 , mmthailand.com
เรื่อง: Thomas Isenburg แปล/เรียบเรียง: ภัทรภา อาจคงหาญ

เครื่องพิมพ์สามมิติ อยากได้อะไรก็แค่ CTRL+P ตอนที่ 2 จากแบบจำลองสู่ชิ้นงานจริง

by admin 0 Comments

จากตอนที่แล้ว เครื่องพิมพ์สามมิติ อยากได้อะไรก็แค่ Ctrl+P ตอนที่ 1 เครื่องพิมพ์สามมิติคืออะไร เราได้ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการพิมพ์สามมิติและเทคนิคการพิมพ์สามมิติแบบต่างๆมาแล้ว เรามาดูกันว่า กว่าจะเป็นชิ้นงานซักชิ้นหนึ่ง จากจินตนาการในสมอง (หรือบรีฟของลูกค้า) มาเป็นแบบจำลอง โมเดลสามมิติในคอม จนกลายเป็นชิ้นงานจริงๆในที่สุด เราจะต้องทำอะไรบ้าง

จากจินตนาการสู่แบบจำลอง

ไม่ว่าจะเลือกใช้เทคนิคการพิมพ์สามมิติแบบไหน หลักการการพิมพ์แบบสามมิติก็เหมือนๆ กัน คือ เครื่องจะอ่านการออกแบบจากไฟล์ STL (Standard Tesselletion Language – STL) เพื่อสร้างชิ้นงานจากชุดข้อมูล การสร้างแต่ละชั้นจะสอดคล้องกับกลุ่มตัวอย่างเสมือนจริงจากรูปแบบที่ออกแบบไว้นั่นเอง

การสร้างแบบจำลองหรือโมเดลสามมิติด้วยคอมพิวเตอร์

ปกติแล้วการพิมพ์สามมิติในวงการอุตสาหกรรมจะขึ้นรูปแบบพิมพ์สามมิติที่ต้องการขึ้นมาเอง แต่ปัจจุบันการขึ้นรูปแบบพิมพ์สามมิติที่ต้องการขึ้นมาเองเปลี่ยนไปสู่การทำแบบพิมพ์มาตรฐานและเปิดให้คนทั่วไปสามารถปรับแต่งได้เองพอสมควรรวมถึงราคาของเครื่องมือที่ต่ำลง ทำให้การเข้าถึงแบบพิมพ์สามมิตินั้นง่ายขึ้นมาก

หน้าตาโปรแกรมสร้างแบบจำลองสำหรับพิมพ์สามมิติ SOLIDWORKS แอบถามมาได้ว่าราคาโปรแกรมนี่เลขเจ็ดหน่วยนะครับ ;w;

โดยโปรแกรมที่สามารถใช้กับงานพิมพ์สามมิติมีหลายแบบ ทั้งฟรีและเสียเงิน ซึ่งไอ้ที่เสียเงินนั้นเท่าที่ลองถามดูแล้วแพงมาก ราคาประมาณเลขหกหลัก ตัวอย่างเช่น CAD, SOLIDWORKS, NX

โปรแกรมฟรีสำหรับสร้างแบบจำลองสำหรับการพิมพ์สามมิติ

อันนี้เท่าได้ลองใช้ดูมี Tinkercad เป็นของ Autodesk แต่อยากบอกว่ามันใช้ยากมากสำหรับคนที่เคยชินกะการใช้ sketchup แบบว่าทำพวงกุญแจอันนึงใช้เวลาเป็นชั่วโมง เป็นอะไรที่ต้องฝึกใช่บ่อยๆเหมือนกัน

3d

ส่วนโปรแกรมอีกตัวนึงที่ใช้แปลงไฟล์ให้เป็น STL ที่เอามาลงคือ MakerBot แต่มันลงไม่ได้ไม่รู้ทำไมเหมือนกัน 555

ก่อนจะพิมพ์ จะเลือกวัสดุที่ใช้ยังไง

วัสดุที่สามารถใช้พิมพ์สามมิติได้มีหลายชนิดมาก ขึ้นอยู่กับการใช้งานชิ้นงานนั้นๆว่าจะเอาไปใช้ทำอะไร ซึ่งวัสดุที่นิยมใช้มากที่สุดคือ…

1. เส้นพลาสติกแบบ ABS

เป็นเส้นพลาสติกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการพิมพ์ชิ้นงาน โดยใช้อุณหภูมิที่หัวฉีดร้อนอยู่ที่ 215 ถึง 250 องศาเซลเซียส แต่มีข้อเสียคือเมื่อหลอมแล้วจะเกิดไอระเหยออกมาที่เป็นอันตรายต่อคนและสัตว์เลี้ยง โดยเส้นพลาสติก ABS นี้มีส่วนผสมของอะซิโตน ทำให้พื้นผิวของชิ้นงานเรียบเนียน

2. เส้นพลาสติกแบบ PLA

เป็นเส้นพลาสติกที่ทำจากวัตถุดิบชีวภาพ เช่น ข้าวโพดหรือมันฝรั่ง ใช้อุณหภูมิที่หัวฉีดพลาสติกอยู่ที่ 160 ถึง 220 องศาเซลเซียส เมื่อเส้นพลาสติก PLA ละลายจะมีกลิ่นคล้ายๆ ป๊อปคอร์นซึ่งไม่เป็นอันตรายและไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนั้นในการพิมพ์ชิ้นงานด้วย PLA ไม่จำเป็นต้องใช้ฐานวางชิ้นงานแบบร้อนแต่จะใช้ก็ได้เพราะฐานของชิ้นงานจะเรียบกว่าไม่ใช้

3. เส้นพลาสติกแบบ PVA

เป็นเส้นพลาสติกที่มีการผสมผสานกันหลายสี ใช้อุณหภูมิที่หัวฉีดพลาสติกอยู่ที่ 190 องศาเซลเซียส วัสดุแบบนี้ละลายน้ำได้ ชิ้นงานที่สร้างด้วยเส้นพลาสติกชนิดนี้ต้องระวังเรื่องความชื้นเพราะอาจส่งผลใช้ชิ้นงานเสียหายหรือสลายไปได้

เครื่องพิมพ์สามมิติที่พิมพ์ชิ้นงานด้วยแก้ว

นอกจากการใช้เส้นพลาสติกดังที่ได้กล่าวมาแล้วยังมีการพัฒนาให้เครื่องพิมพ์ 3 มิติพิมพ์ชิ้นงานจากวัสดุอื่นได้ด้วยแต่ต้องมีการดัดแปลงในส่วนของส่วนควบคุมการป้อนวัสดุและหัวฉีด โดยต้องเปลี่ยนเป็นกระบอกฉีดที่เชื่อมต่อกับส่วนควบคุมการป้อนวัสดุที่ทำมาเฉพาะเพื่อที่จะฉีดวัสดุพวกซิลิโคน เซรามิก แก้ว หรือแม้แต่ ช็อกโกแลต น้ำตาล แป้ง

Tiny Chain, near 20 DPI

การพิมพ์สามมิติโดยใช้น้ำตาล

จากแบบจำลองสู่ชิ้นงานจริง

– ขอขอบคุณ คุณ PopZaDekBa สำหรับประสบการณ์การทำงานกับเครื่องพิมพ์สามมิติและรูปภาพที่ใช้ในบทความนี้

ไม่ว่าจะเลือกเครื่องพิมพ์สามมิติ วัสดุ และเทคนิคการพิมพ์แบบไหนก็ตาม ขั้นตอนหลักๆก็จะมี 6 ขั้นตอน

1. CAD หรือ สร้างแบบจำลองด้วยโปรแกรม

1445870540415

2. แปลงไฟล์แบบจำลองที่ทำเสร็จแล้วให้เป็นไฟล์ STL จากนั้นเอาไฟล์ STL ไปลงในคอมเครื่องที่ควบคุมเครื่องพิมพ์

14438802965191445870549603

3. เตรียมเครื่องพิมพ์ให้พร้อม ทั้งวัสดุที่ใช้ ถาดรอง วัสดุ support ต่างๆ (เทปกาวสีฟ้ามีไว้เพื่อให้พลาสติกที่ใช้พิมพ์ติดกับฐาน อันนี้แล้วแต่ชนิดของเครื่องพิมพ์สามมิติและวัสดุที่ใช้)

1445870555137

4. นี่คือขั้นตอนที่ใช้เวลานานที่สุด กดปุ่มพิมพ์แล้วหนีไปทำงานอย่างอื่นรอได้เลย แต่หาเวลามาเช็คสภาพชิ้นงานมั่ง หลังจากหลายนาที ชั่วโมง หรืออาจจะเป็นวันขึ้นอยู่กับรายละเอียดและขนาดของชิ้นงาน

wpid-1445870558200.jpg1445870769569

พอเสร็จแล้วก็จัดการแกะเอาชิ้นงานออกจากเครื่องพิมพ์ ขั้นตอนนี้ต้องทำแบบเบามือที่สุดไม่งั้นชิ้นงานจะเสียหาย (ชิ้นส่วนสีฟ้าคือ support ส่วนชิ้นงานคือส่วนที่เป็นสีขาว)

1445870776446

5. จัดการเก็บรายละเอียด ปัดผงวัสดุ แกะตัว support ออก

wpid-1443249260026.jpg1445870782898

6. ชิ้นงานที่เสร็จสมบูรณ์พร้อมที่จะเอาไปใช้งาน หรือลงสีเพื่อความสวยงาม

1445870819760 (1)

 

Cr. iamneutrino