10 สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับ 3D PRINTING

10 สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับ 3D PRINTING

ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีที่รุดหน้าไปอย่างรวดเร็ว 3D printing  หรือการพิมพ์แบบสามมิติ ถือเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่กำลังได้รับความนิยม ซึ่งเป็นการสร้างโมเดลเสมือนจริงหรือการขึ้นรูปชิ้นงาน เครื่องพิมพ์แบบสามมิติไม่ใช่เรื่องใหม่ เพราะมีประวัติการพัฒนายาวนานกว่า  30 ปี แล้ว แต่สิ่งที่ท าให้นวัตกรรมนี้ กลับมาเป็นที่สนใจอีกครั้งเพราะมี ผู้ พยายามพัฒนาเครื่องพิมพ์  3 มิติ ให้เข้าสู่ผู้ใช้ในระดับครัวเรือนมากขึ้น

1.เครื่อง 3D Printer คืออะไร?

3D Printer หรือ Rapid Prototype (RP) หรือ ที่คนไทยเรียกเครื่องพิมพ์ 3มิติ เครื่องปรินท์ 3มิติ นั้นมีใช้กันมาเกือบ 40 ปีแล้ว แต่ใช้กันในวงจำกัด ในบริษัทขนาดใหญ่ หรือ ใน Lab ใหญ่ๆเท่านั้น 3D Printer นั้นสามารถสร้างชิ้นงานที่เป็นวัตถุจับต้องได้(3มิติ) มีความกว้าง-ลึก-สูง ไม่เหมือนเครื่อง Printer แบบ 2D ที่เราใช้โดยทั่วไปที่พิมพ์หมึกสีลงบนกระดาษ เช่นหากเราพิมพ์ลูกบอลลงบนการกระดาษ(2D) เราจะได้กระดาษที่มีรูปลูกบอลอยู่ แต่หากเราพิมพ์จาก 3D Printer เราจะได้ลูกบอลทรงกลมมากลิ้งบนพื้นได้

2.หลักการทำงาน

3D Printer เกือบทุกเครื่องนั้นใช้หลักการเดียวกัน คือพิมพ์ 2มิติแต่ชั้นในแนวระนาบกับพื้นแล้วเครื่องจะเลื่อนฐานพิมพ์ไปพิมพ์ชั้นถัดไป พิมพ์ไปเรื่อยๆหลายร้อย หลายพันชั้น จนออกมาเป็นรูปร่าง 3 มิติ  การเลื่อนขึ้นหรือลง(เลื่อนในแนวแกน Z)ของฐานพิมพ์ นี่เองทำให้เกิดมิติที่ 3

3.หมึกที่ใช้ของ 3D Printer

แตกต่างกันออก บางชนิดพิมพ์โดยฉีดเส้นพลาสติกออกมาก บางชนิดพ่นน้ำเรซิ่นออกมา แล้วฐานแสงให้เรซิ่นแข็งในแต่ละชั้น บางชนิดฉีดซีเมนต์-3D Printer สร้างบ้าน, น้ำตาล-3D Printer ทำขนม, หรือแม้กระทั่งสเต็มเซลล์-3D Printer กับการพิมพ์อวัยวะ ก็มี

4.โดยปรกตินั้นเราจะวัดความละเอียดในการพิมพ์ของเครื่อง 3D Printer

ในหน่วยไมครอน เช่น 100-Micron(0.1mm) ต่อชั้น หมายความว่าในแต่ละชั้นนั้นเครื่องจะพิมพ์ให้มีความสูง 0.1mm ดังนั้นหากโมเดลมีความสูง 10mm เครื่องพิมพ์จะพิมพ์ทั้งหมด 100 ชั้น หากพิมพ์ที่ความละเอียด 50-Micron เครื่องจะพิมพ์ทั้งหมด 200 ชั้น ซึ่งแน่นอนที่ความละเอียด 50-Micron นั้นได้งานละเอียดกว่าและสวยกว่าแน่นอน แต่ใช้เวลาเพิ่มขึ้นประมาณเท่าตัวไฟล์ที่ใช้กับเครื่องพิมพ์ 3มิติ นั้นเป็นไฟล์ 3มิติ แทนที่จะเป็นรูปภาพเหมือนในเครื่องพิมพ์บนกระดาษทั่วไป 3D File นี้อาจสร้างจากโปรแกรม เช่น AutoCAD, SolidWork, 3Ds Max, Zbrush, Maya, SketchUp หรือ แม้กระทั่ง PhotoShop รุ่นใหม่ก็มีส่วนที่ Support 3D Printer แล้ว

5.3D Printer มีกี่ประเภทอะไรบ้าง?

5.1. ระบบฉีดเส้นพลาสติก (FDM หรือ FFF)

FDM หรือ Fused Deposition Modeling หรือ บางสำนักเรียกเครื่องระบบนี้ว่า FFF เป็นเครื่องพิมพ์ 3มิติ ที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน มีหลักการทำงานคือ การหลอมเส้นพลาสติกให้กลายเป็นของเหลวแล้วฉีดออกมาเป็นเส้นผ่านหัวฉีด (Nozzle) หากเปรียบเทียบคงเปรียบเทียบได้กันปืนกาวที่ใช้กันทั่วไป เครื่อง FDM 3D Printer จะวาดเส้นพลาสติกที่ถูกฉีดออกมา เป็นรูปร่างในแนบแกนระนาบ เมื่อเสร็จชั้นหนึ่งๆก็จะพิมพ์ในชั้นต่อๆไป เมื่อครบหลายร้อย หรือ หลายพันเลเยอร์ ก็จะได้ออกมาเป็นรูปร่าง 3มิติ ตามวัตถุที่เราใส่เข้าไป โดยวัสดุที่มาในรูปแบบเส้นพลาสติก หรือ Filament PLA, ABS

6.ชนิด Materials FDM ที่มีในปัจจุบัน

PLA

PLA เป็นโพลิเมอร์ที่พิมพ์ง่ายที่สุดและให้คุณภาพของภาพที่ดี แข็งแรง แต่มีความเปราะมาก

ข้อดี

• ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

• ไม่มีกลิ่น

• สามารถนำมาปรับปรุงผิวงานด้วยกระดาษทรายและทาสีด้วยอะคริลิก

• ความต้านทานรังสี UV ที่ดี

ข้อเสีย

• ต้านทานความชื้นต่ำ

• ไม่ค่อยติดกาว ทำให้ติดกาวยาก

ABS

ผู้ใช้งานทั่วไปมักจะเลือก ABS มากกว่า PLA เมื่อต้องการความต้านทานต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นและความเหนียวที่สูงขึ้น

ข้อดี

• สามารถทำกระบวนการหลังการพิมพ์ด้วย acetone vapors สำหรับทำผิวมัน

• สามารถทำกระบวนการหลังการพิมพ์ด้วยกระดาษทรายและทาสีด้วยอะคริลิก

• สามารถใช่ acetone เพื่อติดชิ้นงานเพื่อให้แข็งแรงขึ้นได้

• มีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนที่ดี

ข้อเสีย

• ไวต่อรังสี UV

• มีกลิ่นเมื่อเครื่องพิมพ์กำลังทำงาน

• มีโอกาสในการเกิดควันสูง

PET

เป็นพอลิเมอร์ที่นิ่มกว่าเล็กน้อยซึ่งโค้งมนได้ดีและมีคุณสมบัติเพิ่มเติมที่น่าสนใจพร้อมกับข้อเสียที่สำคัญบางประการ

ข้อดี

• สามารถสัมผัสกับอาหารได้

• ทนต่อความชื้นสูง

• ทนต่อสารเคมีสูง

• สามารถรีไซเคิลได้

• มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี

• สามารถทำกระบวนการหลังการพิมพ์ด้วยกระดาษทรายและทาสีด้วยอะคริลิก

ข้อเสีย

• หนักกว่า PLA และ ABS

Nylon

Nylon มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้านทานแรงกระแทกที่ดีที่สุดสำหรับเส้นใยที่ไม่ยืดหยุ่น

แต่การยึดเกาะระหว่าง layer นั้นไม่ค่อยดี

ข้อดี

• ทนต่อสารเคมีได้ดี

• มีความแข็งแรงสูง

ข้อเสีย

• ดูดซับความชื้น

• มีโอกาสในการเกิดควันสูง

TPU

TPU ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับงานที่มีความยืดหยุ่น มีความต้านทานแรงกระแทกสูงมาก

ข้อดี

• ต้านทานการกัดกร่อนได้ดี

• ทนต่อน้ำมันและไขมันได้ดี

ข้อเสีย

• ทำกระบวนการหลังการผลิตยาก

• ติดกาวได้ยาก

PC

PC เป็นวัสดุที่แข็งแรงที่สุดของวัสดุทั้งหมดและสามารถเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับ ABS เนื่องจากคุณสมบัติค่อนข้างคล้ายกัน

ข้อดี

• สามารถฆ่าเชื้อได้

• ง่ายต่อกระบวนการหลังการพิมพ์ (ขัด)

ข้อเสีย

• ไวต่อรังสี UV

7.ระบบถาดเรซิ่น (SLA หรือ DLP)

SLA หรือระบบ DLP นั้นมีหลักการทำงานเหมือนกัน กล่าวคือ เครื่องระบบนี้จะฉายแสงไปตัวถาดที่ใส่เรซิ่นความไวแสงไว้(Photo Resin/Photopolymer) เมื่อเรซิ่นถูกแสงจะแข็งตัวเฉพาะจุดที่โดนแสง จึงใช้หลักการแข็งตัวของเรซิ่นนี้ในการทำชิ้นงานให้เกิดรูปร่างขึ้นมา เมื่อทำให้เกิดรูปร่างขึ้นในชั้นหนึ่งๆแล้วเครื่องก็จะเริ่มทำให้แข็งเป็นรูปร่างในชั้นต่อๆไป จนเกินเป็นชิ้นงานวัตถุที่จับต้องได้ ระบบ SLA  (Stereo  lithography)  และ DLP  (Digital  Light  Processing)  มีความแตกต่างกันที่ ต้นกำเนิดของแสง ระบบ SLA  ใช้ แหล่งกำเนิดเส้นด้วยแสงเลเซอร์ ดังนั้น เครื่องจะทำการยิงแสงเลเซอร์ไปที่เรซิ่นโดยวาดเส้นเลเซอร์ไปเรื่อยๆ ถ้าต้องการพิมพ์ชิ้นงานขนาดใหญ่จะใช้ ระยะเวลาในการวาดนาน ส่วนระบบDLP  นั้นจะใช้โปรเจคเตอร์ DLP  Project  ฉายภาพ ซึ่งภาพที่ฉายนั้นจะครอบคลุมทั้งเลเยอร์ ท าให้ ระบบ DLP นั้นใช้เวลาในการพิมพ์น้อยกว่าและระยะเวลาไม่ขึ้นกับจำนวนชิ้นงานบนฐานพิมพ์   เนื่องจากไม่ต้องวาดทีละเส้นการพิมพ์ ระบบถาดเรซิ่นนี้ ส่วนใหญ่เป็นการสร้างชิ้นงานที่มีขนาดเล็กและต้องการความละเอียดที่สูงจึงเหมาะกับธุรกิจประเภท เครื่องประดับ  Jewelry  งานหล่อ  ชิ้นส่วนขนาดเล็กในงานอุตสาหกรรม   ออกแบบผลิตภัณฑ์  งานโมเดลฟีกเกอร์ หรือแม้กระทั่งงานพระเครื่อง

8. ระบบผงยิปซั่ม+สี Ink Jet (Powder 3D Printer หรือ ColorJet Printing)

Powder 3D Printer หรือ บางคนติดปากว่าเครื่องพิมพ์ระบบแป้ง เป็นระบบใช้ผงยิปซั่ม/ผงพลาสติก เป็นตัวกลางในการขึ้นชิ้นงาน โดยเครื่องจะทำงานคล้ายระบบ Inkjet แต่แทนที่จะพิมพ์ไปบนกระดาษ เครื่องจะพิมพ์ลงไปบนผงยิปซั่ม โดยจะพิมพ์สีลงไปเหมือนกัน ต่างกันที่ระบบจะฉีด Blinder หรือ กาว ลงไปด้วยในการผสานผงเข้าด้วยกันเป็นรูปร่าง เมื่อสร้างเสร็จในชั้นหนึ่ง เครื่องจะเกลี่ยผงยิปซั่มมาทับเป็นชั้นบางๆในชั้นต่อไป เพื่อเตรียมพร้อมให้เครื่องพิมพ์สีและ Blinder อีกครั้ง

9.ระบบหลอมผงพลาสติก ผงโลหะเซรามิก (SLS)

ระบบ SLS หรือ Selective Laser Sintering เป็นระบบที่มีหลักการท างานคล้ายระบบ  SLA แต่มีจุดที่แตกต่างกันคือ วิธีการทำให้เรซิ่นแข็งตัวโดยการฉายเลเซอร์ นั้น ระบบ SLS จะยิงเลเซอร์ไปโดยตรงบนผงวัสดุ ความร้อนจากเลเซอร์ ดังกล่าวจะทำให้ผงวัสดุหลอมละลายเป็นเนื้อเดียวกัน

10.ระบบ Poly Jet

ใช้หลักการเดียวกับเครื่องพิมพ์แบบ Inkjet กล่าวคือ แทนที่จะพ่นแม่สีออกมาบนกระดาษ เครื่องแบบ Poly Jet จะมีหัวฉีด Jet พ่นเรซิ่นออกมาแล้วฉายให้แข็งโดยแสง UV อีกรอบ ทำไปที่ละชั้นเรื่อยจนออกมารูปร่างชิ้นงาน 3 มิติ เครื่องระบบนี้จะมีความแม่นยำสูง แต่มีราคาค่อนข้างแพง

 

#Mitsumoto# Mitsumotothailand #3DPrinting #ปริ้น3D #Endcap #จุกปิดกันฝุ้นพลาสติก