Tag Archives

4 Articles

นวัตกรรมใหม่สำหรับการผลิต Checking Fixture

by admin

Stratasys 3D Printer for Tooling Application

TS Tech Co., Ltd, เป็นบริษัทผู้ผลิตชิ้นส่วนและอุปกรณ์ภายในรถยนต์ที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 6 ของโลก โดยมีโรงงานกระจายอยู่ใน 13 ประเทศทั่วโลก มียอดขายประมาณ 3.6 พันล้านเหรียญสหรัฐ และถือเป็นผู้นำอันดับหนึ่งสำหรับผู้ผลิตเบาะรถยนต์ให้กับรถยนต์ชั้นนำต่างๆ ทั่วโลก

ทีมวิศวกรของ TS Tech มีการคิดค้น และพัฒนาอยู่ตลอดเวลาที่จะหาเครื่องมือใหม่ๆ มาใช้ในการตรวจวัดชิ้นงานหลังการผลิต หนึ่งในนั้น คือ คุณ Stephen Mollett วิศวกรด้านงาน Tooling Design งานในความรับผิดชอบของเขา คือ การสร้าง Jig and Fixture สำหรับใช้ในการตรวจวัด Seat Frame ซึ่งให้ความสนใจเป็นพิเศษในการพัฒนากระบวนการผลิต Tooling จากวัสดุอลูมิเนียม CNC เพื่อใช้ทำ Check and Fixture สำหรับตรวจสอบ Back Seat Hinge ด้วยความที่เขาเคยมีประสบการณ์เกี่ยวกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) รวมถึงมีประสบการณ์ในการประยุกต์การใช้งานมาก่อน เขาจึงเข้าใจและมองเห็นความเป็นไปได้ในการพัฒนางานในส่วนนี้

บริษัท TS Tech ได้มีการนำเครื่อง 3D Printer ที่ใช้เทคโนโลยี FDM ของ Stratasys มาติดตั้ง เพื่อใช้สำหรับผลิตชิ้นงานต้นแบบที่เป็น Prototype ให้ลูกค้า แล้วจึงมองหาความเป็นไปได้ในการเพิ่มความคุ้มค่าในการใช้ประโยชน์จากเครื่องตัวนี้ในสายงานที่เกี่ยวข้อง ซึ่งนั่นก็คือ แผนก Tooling Design นั่นเอง

ด้วยความร่วมมือภายในของ TS Tech ที่แผนกผลิต Stamping Process ได้มีการนำ Check and fixture ไปทดลองใช้ในไลน์ผลิต โดยใช้ในส่วนของการตรวจวัด Seat Frame และอุปกรณ์ชิ้นส่วนอื่นๆ ในการผลิตเบาะรถยนต์ การใช้งาน Check and Fixture นี้ ผู้ใช้งานสามารถตรวจสอบชิ้นส่วนที่ผลิตออกมา ทั้งการตรวจดูด้วยสายตา, ด้านความสวยงามของงาน, ลักษณะกลไกการทำงาน, คุณภาพงาน, ตำแหน่งรูและความลึก รวมถึง ความหนาของชิ้นส่วน ด้วยการทำงานของ Check and Fixture ที่จะต้องทำการตรวจวัดคุณภาพของงานทั้งหมดที่ผ่านการขึ้นรูปมานั้น โดยเฉลี่ยอายุของเครื่องมือตัวหนึ่งอาจจะอยู่ราวๆ 42,00 ชิ้น ตลอดอายุการใช้งาน

แบบเดิมที่ผลิตด้วยอลูมิเนียม CNC                                 แบบใหม่ที่ผลิตด้วย 3D Printer ด้วยวัสดุพลาสติก ABS

การสร้าง Check and Fixture และ Tooling ที่มีน้ำหนักเบาขึ้น

โดยปกติ Check and Fixture ทั่วไปจะมีน้ำหนักมาก เพราะผลิตมาจากอลูมิเนียม หรือวัสดุอื่นๆ ที่ผ่านการ CNC ออกมา และเก็บรักษาอยู่ในสโตร์ของโรงงานเอง โดยพนักงานจะต้องไปขนและยกมันออกมาใช้ โดยอาจวางลงบนรถเข็นขนาดเล็กเพื่อเคลื่อนย้ายไปยังพื้นที่ทำงาน เช่น ในหน้าเครื่อง Press เพื่อทำการตรวจเช็คชิ้นงานที่ผลิต

หลังการนำเครื่อง 3D Printer มาใช้ในการสร้าง Check and Fixture พบว่าชิ้นงานที่ได้ สามารถทดแทนวัตถุดิบเดิม เช่น อลูมิเนียมก้อนที่ต้องทำการ CNC เป็นรูปทรงตามแบบ หลังที่จากติดตั้งชุด Clamp เพื่อยึดในการประกอบ รวมถึงอุปกรณ์ในการตรวจวัดต่างๆ เช่น Check Pin ในการวัดขนาดรู ซึ่งพบว่าน้ำหนักลดลงไปเหลือประมาณ 2 กิโลกรัม จากก่อนหน้านี้ถ้าใช้อลูมิเนียมจะมีน้ำหนักประมาณ 20 กิโลกรัม นี่คือ ประโยชนในด้านการลดน้ำหนักของ Check and Fixture

ก่อนหน้านี้เราได้เคยลองใช้โพลียูรีเทนก้อน (Polyurethane) มาทำการ Machine ด้วยเครื่อง CNC เพื่อสร้างเป็น Jig แบบง่ายๆ ที่เรียกว่า Rapid Tooling สำหรับใช้ตรวจเช็คขนาดของชิ้นงาน ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่เรากำลังรอ Check and Fixture ตัวจริงที่กำลังผลิตอยู่ แต่พอเรามี 3D Printer เราก็สามารถสร้างมันขึ้นมาได้อย่างรวดเร็ว และใช้มันจริงๆ ได้เลย ซึ่งจะพบว่า คุณสามารถลดเวลาในการทำงาน และลดต้นทุนลงไปได้อย่างมากเลยทีเดียว

แสดงเฉพาะชิ้นส่วนที่ผลิตด้วย 3D Printer เท่านั้น                แบบสำเร็จที่มีผสมกันระหว่าง 3D Printer ชิ้นส่วที่เป็นโลหะเข้าด้วยกัน

 

จากกรณีของ TS Tech เราจะพบว่า ในการสร้าง Jig and Fixture สำหรับใช้ในกระบวนการผลิตนั้น 3D Printer สามารถช่วยลดต้นทุนได้ถึง 69% เมื่อเทียบกับการสร้าง Tooling แบบเดิม โดยใช้การ CNC Machine ซึ่งนี่ถือเป็นอีกหนึ่งทางเลือกใหม่ สำหรับเข้ามาช่วยในการผลิตที่ทั้งรวดเร็ว ง่ายดาย แถมยังช่วยประหยัดต้นทุนลงได้อีกด้วย ที่สำคัญ ตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ ไปจนผลิตออกมาเป็นชิ้นงาน Tooling สามารถทำได้ด้วยคนเพียงคนเดียว

หากสนใจในเทคโนโลยีทางเลือกใหม่ เพื่อช่วยให้การพัฒนาการออกแบบสร้าง Jig & Fixture และเครื่องมือเฉพาะด้าน สามารถติดต่อสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้โดยตรงที่ บริษัท แอพพลิแคด จำกัด ตัวแทนจำหน่าย Stratasys 3D Printer โทร.  02-744-9045 หรือ http://www.applicadthai.com/3d-printer/

ที่มา: TS-Tech Case Study https://c0ad508c5f655ba06fb4be46-glnve5f1lhlho.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2017/03/TS-Tech_Case-Study.pdf

ที่มา: http://www.applicadthai.com

บทความ: สุชนม์ โพธิ์พริก

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 1 เครื่องพิมพ์สามมิติคืออะไร

by admin 0 Comments

เครื่องพิมพ์สามมิติเป็นเครื่องมือที่ได้รับการกล่าวถึงในแวดวงนักประดิษฐ์ทั่วโลก เพราะมันคือ เครื่องมือในฝันของใครหลายคน ที่สามารถสร้างชิ้นงานหรือชิ้นส่วนต่างๆ ภายใต้งบประมาณที่ไม่แพงมากและทำชิ้นงานได้เร็วพอสมควร แถมชิ้นงานที่ได้ก็มีความแข็งแรงในระดับหนึ่ง ทำให้ปัจจุบันมีการสร้างชิ้นงานต้นแบบหรือชิ้นส่วนเฉพาะในจำนวนที่ไม่มากด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ

นิยามของการพิมพ์สามมิติ

ASTM International (สมาคมวิชาชีพทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี) ได้นิยามว่า กระบวนการผลิตแบบเอเอ็ม – Additive manufacturing (AM) หมายถึงการขึ้นรูปชิ้นงานด้วยการเติมวัสดุเข้าไป และเป็นชื่อเรียกเทคโนโลยีที่รวมถึงการพิมพ์สามมิติเอาไว้ด้วย ซึ่งก่อนหน้านี้มีชื่อเรียกหลายอย่างเช่น stereolithography, 3D layering และ 3D printing

3D printing

ชิ้นงานจากการพิมพ์สามมิติ

เครื่องพิมพ์สามมิติ VS Computer Numerical Control (CNC)

การพิมพ์สามมิติมักถูกเอาไปเทียบหรือจำสลับกันกับการสร้างชิ้นงานแบบ CNC บ่อยๆ เนื่องจากโครงสร้างหน้าตาเครื่องมือที่ใช้คล้ายๆกัน ทั้งๆที่เป็นการทำงานในรูปแบบที่ตรงข้ามกันโดยสิ้นเชิง เพราะการพิมพ์สามมิติสร้างชิ้นงานขึ้นมาทีละชั้น แต่ CNC ใช้วิธี ไส สกัด กัด กลึง ก้อนวัสดุด้วยเครื่องกลึง ที่สำคัญคือ CNC ใช้งบสูงกว่าการพิมพ์สามมิติด้วย

cnc / 3d-printer / Extruder

หน้าตาของเครื่อง CNC

รูปแบบของการพิมพ์สามมิติ

ขนาดเครื่องพิมพ์ธรรมดาที่ใช้กันทั่วไปยังมีทั้งแบบ Laser และ Ink jet แน่นอนว่าเครื่องพิมพ์สามมิติก็ต้องมีหลายแบบเช่นกัน

การพิมพ์สามมิติแบบ Fused Deposition Modeling (FDM)


เอาจริงๆมันก็คือการพิมพ์แบบ ink jet ดีๆนี่เอง แค่มันไม่ได้พ่นหมึกสีๆลงบนกระดาษแต่พ่นพลาสติกที่แข็งตัวเกาะกันเป็นชั้นๆได้ลงบนแท่นวางแทน นอกจากหัวพ่นหมึกจะเลื่อนซ้ายขวาแบบ ink jet ธรรมดาแล้วยังเลื่อนขึ้นลงได้อีกด้วย โดยมีการสร้างส่วนรองรับ (support) สำหรับรูปทรงที่โค้งงอหรือซับซ้อนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงไม่ให้ล้มระหว่างการขึ้นรูปชิ้นงานซึ่งต้องแกะออกหลังขึ้นรูปชิ้นงานเสร็จ ชิ้นงานที่ขึ้นรูปด้วยเทคนิคนี้จะมีผิวไม่เรียบเป็นชั้นๆ เนื่องจากขึ้นรูปด้วยการเรียงตัวเชื่อมติดกันของเส้นพลาสติกขนาดเล็กมากๆ

wpid-1445870826932.jpg

Support ของการพิมพ์แบบ FDM สำหรับรูปทรงแปลกๆ แต่ชิ้นงานโดนแกะออกไปแล้ว 😀

FDM เป็นวิธีที่นิยมและมีการพัฒนากันมากที่สุด เพราะวัสดุที่ใช้ในการขึ้นรูปมีหลากหลาย ราคาไม่แพง ความแข็งแรงของชิ้นงานที่ขึ้นรูปด้วยวิธีนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุของเส้นพลาสติกที่นำมาใช้ ซึ่งก็คือ ABS และ PLA เท่าที่ลองหาดูพลาสติก ABS เส้นที่ขายเป็นม้วนละกิโลราคาประมาณ 800 กว่าบาท แต่ก็ไม่ถือว่าแพงมากเพราะในการพิมพ์ชิ้นงานออกมาไม่ได้พิมพ์ด้วยความหนาแน่น 100% เพราะอาจทำให้ชิ้นงานเกิดการโค้งงอหรือแตกหักได้

Three Dimensional Printing หรือ 3DP


เป็นเทคนิคที่พัฒนาโดย MIT หลักการทำงานของเทคนิคนี้คล้ายกับแบบ FDM แต่ต่างกันตรงที่ไม่ได้พ่นพลาสติกหลอมเหลวออกมาแต่ใช้วิธีโรยผงพลาสติกเป็นชั้นบางๆตามด้วยกาว ผงพลาสติกบริเวณที่โดนกาวก็จะติดแข็งตัว ซึ่งวิธีนี้สามารถพิมพ์สีได้เหมือนเครื่องพิมพ์ Ink jet เหมาะกับงานศิลปะ โมเดลคนเหมือนจริง หุ่นจำลอง หรือ ชิ้นงานที่ต้องการให้มีหลายสี

แต่ชิ้นงานที่ขึ้นรูปด้วยวิธีนี้เปราะแตกได้ง่าย จึงเหมาะกับการทำชิ้นงานต้นแบบมากกว่านำไปใช้งานจริง

Selective Laser Sintering (SLS)


ชื่อไทยที่เรียกว่าเทคนิคการเผาผนึก เป็นเทคนิคที่เรียกได้ว่าเลียนแบบเลเซอร์ปริ้นเตอร์ที่ใช้เลเซอร์ละลายผงหมึกให้ติดกับกระดาษ โดยเปลี่ยนจากผงหมึกกับกระดาษเป็นวัสดุที่เป็นผงเล็กๆ ที่ได้รับความร้อนแล้วจะแข็งตัว วัสดุที่ใช้มักจะเป็นเป็นผงพลาสติกหรือผงโลหะและใช้ความร้อนจากเลเซอร์ทำให้ผงวัสดุรอบบริเวณที่ถูกฉายแสงเลเซอร์นี้ละลายติดกันโดยยึดเกาะกับชั้นที่อยู่ก่อนหน้านี้ด้วยเพื่อให้เกิดเป็นโครงร่างรูปทรง 3 มิติ จากนั้นจะกวาดผงวัสดุมาคลุมทับส่วนที่ให้ความร้อนไปแล้ว ทำการฉายแสงเลเซอร์ใหม่และวนไปเรื่อยๆ จนเสร็จ หลังจากนั้นก็เป่าผงวัสดุที่ไม่ได้ถูกเลเซอร์ออกไป

Second

ชิ้นงานที่สร้างจากน้ำตาลด้วยเทคนิค SLS 😛

เทคนิคนี้ใช้เวลามากและผิวของชิ้นงานจะหยาบและความแข็งแรงต่ำ จึงเหมาะกับการทำชิ้นงานต้นแบบมากกว่านำไปใช้งานจริง

Photopolymerization


การใช้โพลีเมอร์ชนิดไวแสงในการขึ้นรูปชิ้นงาน เป็นเทคนิคที่ใช้แสงเพื่อขึ้นรูปจากชิ้นงานของเหลวให้กลายเป็นของแข็ง (อารมณ์ประมาณปั้นน้ำเป็นตัวอะไรทำนองนั้น)  หลักการคือ ใช้วัสดุประเภทโพลีเมอร์เหลวที่สามารถแข็งตัวได้เมื่อถูกแสง  UV โดยสร้างชิ้นงานทีละชั้นจากล่างขึ้นบนแล้วยิงแสง UV ในแนวราบเพื่อเปลี่ยนให้โพลีเมอร์เหลวไวต่อแสงให้เป็นของแข็ง

เครื่องพิมพ์สามมิติแบบที่ใช้โพลิเมอร์ไวแสงและแสง UV

โดยชิ้นงานที่มีส่วนโค้งเว้า หรือมีรูปทรงที่แปลกๆ หรือมีความละเอียดซับซ้อนมาก อาจจะต้องสร้างส่วนที่ใช้ค้ำยันและรองรับเรียกว่า ซัพพอร์ต (support) ขึ้นมาพร้อมๆ กับชิ้นงาน โดยหลังจากสร้างชิ้นงานเสร็จก็ต้องล้างเจ้า support หรือแกะออกจากชิ้นงานเหมือนกับแบบ FDM ความแข็งแรงของวัสดุที่ขึ้นรูปด้วยเทคนิคนี้จะมีในระดับหนึ่งพอๆ กับพลาสติกทั่วไป ตัวชิ้นงานที่ได้มีความละเอียดเรียบในระดับหนึ่ง สามารถใช้เป็นวัสดุชิ้นส่วนจริงในเครื่องมือต่างๆ ได้เลย

Cr. iamneutrino

จะดีแค่ไหนถ้าเราสร้างของใช้ได้เอง ? 3D Printing

by admin 0 Comments

จะดีแค่ไหนถ้าเราสร้างของใช้ได้เอง ? 3D Printing

3D printing ในยุคของเทคโนโลยีได้ก่อให้เกิดความก้าวหน้าทางนวัตกรรม ก่อเกิดนวัตกรรมใหม่ๆขึ้นมาเพื่อตอบสนองความต้องการและช่วยอำนวยความสะดวกต่างๆ 3d printing เป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อเปลี่ยนรูปแบบของการพิมพ์ภาพเพียงมิติเดียวให้เป็นรูปแบบสามมิติที่สามารถสัมผัสได้จริง เครื่องพิมพ์3d เป็นนวัตกรรมมีมาแล้วนาน30ปี แต่ด้วยต้นทุนในการผลิตที่สูง การใช้เวลาในการสร้างที่นาน และพิมพ์ได้ในจำนวนที่จำกัด จึงทำให้ไม่เป็นที่นิยมและแพร่หลายในท้องตลาดทั่วไป ต่อมาได้มีการพัฒนาเครื่องพิมพ์ 3d มาจนถึงปัจจุบัน โดยมีรูปแบบการทำงานที่แตกต่างกันออกไป ดังนี้

Stereolithography (SLA) เป็นเครื่องพิมพ์รุ่นแรกที่ถูกสร้างขึ้นมารูปแบบวิธีการทำงาน มีการใช้แสงเลเซอร์ยิงเข้าไปที่ของเหลวประเภทliquid photopolymer (resin) เพื่อเปลี่ยนสถานะของเหลวให้เป็นของแข็งแต่ด้วยระยะเวลาการทำงานและต้นทุนที่สูงจึงไม่นิยมมากนัก

Fused Deposition Modeling (FDM) เป็นกระบวนการใช้ที่แพร่หลาย เป็นการใช้พลาสติกหรือโลหะที่เป็นแท่งพันมาในลักษณะของม้วนส่งผ่านหัวจ่ายเพื่อหลอมละลายแล้วฉีดออกมาทีละชั้นจนได้มาเป็นรูปทรง

3D jet printer systems ใช้วิธีการทำงานรูปแบบเดียวกับเครื่องพิมพ์ Inkjet แต่เป็นการพ่นพลาสติกสีต่างๆออกมาแทนการใช้หมึกเพื่อสร้างรูปแบบ

Selective Laser Sintering (SLS) ใช้วิธีการทำงานในรูปแบบที่เป็นรูปแบบของ Stereolithography (SLA) โดยการใช้เลเซอร์เผาผนึกวัตถุดิบ Thermoplastic, Nylon, Polyamide และ Polystyrene วัตถุดิบจะมีลักษณะผง วิธีการผนึกวัตถุดิบที่ละชั้นจนได้เป็นรูปแบบ

Digital Light Processing (DLP) ใช้วิธีการเดียวเดียวกับ Selective Laser Sintering (SLS) แต่แตกต่างกันตรงที่การใช้แสงในการผนึกโดยวิธีการนี้ใช้แสงแสงสีขาวเป็นแหล่งกำเนิดแสงจากไฟแอลอีดีแทนแสงเลเซอร์

aminated Object Manufacturing (LOM) ใช้วิธีการใช้วัสดุในกลุ่มของเทอร์โมพลาสติกแผ่นบางๆเหมือนกระดาษซ้อนทันกันทีละชั้น แล้วนำเข้าเครื่องตัดตัดด้วยเลเซอร์

ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาให้3D มีการพิมพ์วัสดุต่างๆได้มากกว่ารูปแบบเดิมที่ใช้เพียง พลาสติก เรซิ่น โลหะ โดยมีการพัฒนาให้ใช้ได้กับอาหาร เป็นต้น ในอนาคตแนวโน้มในการนำเครื่อง3D มาใช้กันมากขึ้นคนทั่วไปสามรถสร้างสิ่งของต่างๆได้จากคอมพิวเตอร์ที่บ้าน โดยการใช้กับ เครื่อง3d printing

3D Printing

3D Printing

3D Printing

3D Printing

Cr. All Idea Studio

ปิดโหมดสีเทา