เคล็ดลับและเทคนิค
เอาล่ะ เรามีไฟล์สามมิติพร้อมที่จะเริ่มพิมพ์แล้ว ว่าแต่คุณรู้ไหมว่าระยะห่างระหว่างชั้น (layer) คืออะไร มีผลกับคุณภาพพื้นผิวของงานคุณอย่างไร หรือเครื่องพิมพ์แบบไหนที่เหมาะกับงานที่มีรายละเอียดเล็ก ๆ มากมายของคุณ อ่านบทความต่อไปนี้แล้วเรียนรู้เกี่ยวกับเกร็ดความรู้ และตัวอย่างที่จะช่วยให้คุณพิมพ์งานได้ดีขึ้น
จะรู้ได้อย่างไรว่าโมเดลของคุณสามารถนำไปพิมพ์ได้โดยไม่มีปัญหา
จะมีวิธีตรวจสอบโมเดลว่าเหมาะที่จะนำไปพิมพ์หรือไม่?
ก่อนที่คุณจะนำไฟล์สามมิตินั้นไปพิมพ์ ต้องแน่ใจก่อนว่าโมเดลในไฟล์นั้นมีลักษณะที่ตัน (solid mesh) หรือพูดอีกแง่หนึ่งคือมีพื้นผิวที่เชื่อมต่อกันทั้งหมด มิฉะนั้นจะพิมพ์ไม่ได้ หรือพิมพ์ออกมาแล้วได้งานที่ไม่สมบูรณ์
โปรแกรมที่เราสามารถตรวจสอบโมเดลก่อนพิมพ์มีมากมายเช่น
| ใช้ฟรี | มีค่าใช้จ่าย |
| Autodesk Meshmixer
Blender Autodesk Netfabb Basic FreeCAD MeshFix MeshLab MakePrintable 3DprinterOS Autodesk Netfabb Cloud Service |
LimitState:FIX
Emendo STL File Validation and Repair Software Materialise Cloud |
เราขอแนะนำว่าคุณควรตรวจสอบเบื้องต้นก่อนว่าโมเดลที่จะพิมพ์นั้นเป็นไปตามข้อกำหนดพื้นฐานหรือไม่ ในหัวข้อข้างล่างเรื่อง “ความหนาของชิ้นงาน” จะมีข้อแนะนำเพิ่มเติม และในหัวข้อ “เลือกชนิดเครื่องพิมพ์ที่ใช่” เพื่อดูว่าในการพิมพ์โมเดลแต่ละแบบจะเหมาะกับเครื่องพิมพ์ชนิดไหน
เราจะเตรียมโมเดลของเราให้พิมพ์ออกมาได้ดีได้อย่างไร?
ขอเริ่มจากการที่เรา Export โมเดลของเราออกมาจากโปรแกรมออกแบบสามมิติ เพื่อให้เครื่องพิมพ์รู้จัก ขอแนะนำว่าให้ใช้เป็นรูปแบบของ STL (stereolithography)
| ** เคล็ดไม่ลับจากมือโปร — เนื่องจากไฟล์รูปแบบ STL จะไม่มีการบันทึกหน่วยของขนาดโมเดล ดังนั้นก่อนการ Export ควรทราบว่าไฟล์งานที่เขียนนั้น เขียนด้วยหน่วยใด เป็นนิ้ว-ฟุต หรือมิลลิเมตร-เซนติเมตร ** |
ความหนาของชิ้นงาน
ในการออกแบบ 3D เรามักจะลืมกฎของธรรมชาติได้บ่อยๆ ดังนั้นจำไว้ว่าการเขียนวัตถุใดๆ ก็แล้วแต่ มันจะต้องมีความหนา เป็นวัตถุที่มีมวล ต้องไม่มีผนังที่มีความหนาเท่ากับศูนย์ และถึงแม้ว่าเครื่องพิมพ์สามมิติจะสามารถพิมพ์ผนังได้หนาเพียง 0.016 ม.ม. ในเครื่องบางระบบ แต่ผนังที่บางขนาดนั้นแค่เอามือไปจับมันจะแตกหักไปแล้ว
กล่องใส่ Raspberry Pi พิมพ์ด้วยระบบ FDM (ผนังหนา~2mm)
Strandbeest พิมพ์ด้วยระบบ SLS (ผนังหนา 1mm)
สรุปโดยทั่วไปแล้ว การทำให้ผนังทุกส่วนหนาอย่างน้อย 2 ม.ม. เป็นการปลอดภัยที่สุด
ขนาดที่ใหญ่ที่สุด
โดยทั่วไปแล้วเครื่องพิมพ์สามมิติจะมีขนาดที่พิมพ์ได้ประมาณ 15 x 15 x15 ซ.ม. แต่ก็มีเครื่องที่สามารถพิมพ์ได้ถึงขนาด 1 ม. X 1 ม. X 1 ม. เลยทีเดียว ในกรณีที่คุณจะพิมพ์งานที่ใหญ่กว่าเครื่องพิมพ์ที่คุณมี จะมีสองวิธีที่ทำได้คือ ย่อชิ้นงานลงให้สามารถเข้าเครื่องพิมพ์ได้ หรือแยกชิ้นส่วน พิมพ์ทีละส่วนแล้วมาประกอบกันทีหลัง
Marvin สูง 85 ซ.ม. พิมพ์ด้วยเครื่อง Bigrep ใช้เวลา 10 วัน ใช้พลาสติก 13 กก.
การปรับขนาดโมเดล
ในการปรับขนาดของโมเดล คุณสามารถใช้โปรแกรม Flashprint ที่มาพร้อมกับเครื่อง Flashforge (ฟรี) หรือใช้ NetFabb (ฟรี) ก็ได้
| ** เคล็ดไม่ลับจากมือโปร — ถ้าหากเรื่องขนาดของโมเดลไม่ใช่ประเด็นสำคัญ การลดขนาดของโมเดลลงก็เป็นทางเลือกที่ดี (ดูหัวข้อลดขนาดโมเดล) |
https://vimeo.com/164577575
เมื่อย่อ-ขยายได้ขนาดตามที่ต้องการแล้ว ก็บันทึกลงเป็นไฟล์ STL เหมือนเดิม แล้วสามารถนำไปพิมพ์ได้เลย
การตัดโมเดลออกเป็นส่วนย่อยๆ
ในกรณีที่โมเดลของคุณใหญ่เกินกว่าที่เครื่องพิมพ์สามมิติที่มีจะพิมพ์ได้ และคุณก็ไม่ต้องการเปลี่ยนขนาดของโมเดล คุณก็ต้องตัดมันออกเป็นส่วนย่อยๆ ได้อย่างง่ายๆ โดยใช้โปรแกรม Flashprint ที่มาพร้อมกับเครื่อง Flashforge (ฟรี) หรือใช้ NetFabb (ฟรี) ก็ได้เช่นกัน
https://vimeo.com/164577576
เมื่อตัดโมเดลจนได้ขนาดตามที่เครื่องพิมพ์สามารถพิมพ์ได้แล้ว ก็บันทึกแต่ละชิ้นลงเป็นไฟล์ STL แยกกันชิ้นละ 1 ไฟล์ แล้วสามารถนำไปพิมพ์ได้เลย
การเลือกเครื่องพิมพ์ที่เหมาะกับโมเดล และการปรับตั้ง
ระยะห่างระหว่างชั้น (Layer height) มีผลอย่างไรกับชิ้นงานสามมิติ?
เครื่องพิมพ์สามมิติมีอยู่มากมายหลายระบบ หลายชนิด แต่ทุกเครื่อง ทุกระบบมีอยู่อย่างหนึ่งที่เหมือนกันคือ มันจะพิมพ์โมเดลของคุณทีละชั้นๆ ตั้งแต่ต้นไปจนกว่าเสร็จสมบูรณ์
ดังนั้นระยะห่างของแต่ละชั้นจึงเป็นตัวกำหนดหลักของคุณภาพของชิ้นงานที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว ตามปกติแล้วชั้นที่บางกว่า (ห่างน้อยกว่า) ก็จะให้รายละเอียดได้ชัดเจนกว่า แต่ผลของการกำหนดชั้นที่บางกว่านั้นก็จะใช้เวลาในการพิมพ์มากกว่า
เครื่องพิมพ์สามมิติระบบ FDM ในปัจจุบันสามารถพิมพ์ได้ระยะห่างของแต่ละชั้นถึง 400 ไมครอน (0.4 ม.ม.) แต่โดยทั่วไปเราจะพิมพ์อยู่ที่ 100-200 ไมครอน
ส่วนเครื่องระบบ SLA + DLP สามารถพพิมพ์ได้ถึง 25 ไมครอน แต่บางเครื่องก็ทำได้ถึง 16 ไมครอนเลยทีเดียว ถ้าจะเปรียบเทียบกับสิ่งของอื่นๆ เช่นความหนาของกระดาษจะอยู่ที่ 100 ไมครอน เส้นผมของมนุษย์อยู่ที่ 17 ไมครอน
การพิมพ์สามมิติในงานออกแบบรายละเอียดสูง
รายละเอียด ความซับซ้อนของโมเดล หรือความต้องการคุณสมบัติเฉพาะบางอย่าง จะเป็นตัวกำหนดชนิดของเครื่องพิมพ์ที่จะใช้พิมพ์โมเดลนั้นๆ
โดยทั่วไปถ้าโมเดลของคุณมีรายละเอียดที่เล็กกว่า 2 ม.ม. หรือมีส่วนหนึ่ง หรือหลายส่วนที่มีลักษณะยื่นออกไปในอากาศ (overhang) ที่เกิน 45 องศา เครื่องพิมพ์สามมิติระบบ FDM อาจจะไม่เหมาะนัก หรือหากคุณต้องการชิ้นงานที่มีพื้นผิวเรียบเนียนสวยงาม มีรายละเอียดเล็กๆ เป็นจำนวนมาก คุณก็ควรใช้เครื่องระบบ SLA หรือ PolyJet ซึ่งสามารถพิมพ์แต่ละชั้นได้บางมากๆ ตัวอย่างในภาพด้านล่างนี้แสดงให้เห็นถึงงานออกแบบที่ซับซ้อน รายละเอียดสูง เครื่องพิมพ์ระบบ SLS จึงเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด เนื่องจากมันใช้ผงวัสดุในการสร้างชิ้นงาน ทำให้ไม่ต้องอาศัย support เลย
Support & Overhang
โดยที่กระบวนการสร้างชิ้นงานเกิดจากการเรียงเส้นพลาสติกเป็นชั้นๆ ซ้อนกันขึ้นไป ตามกฎธรรมชาติเมื่อมีส่วนหนึ่งส่วนใดของโมเดลที่ยื่นออกไปในมุมที่ต่ำกว่า 45 องศา จะต้องมีการสร้าง support เพื่อรองรับในส่วนที่ยื่น หากไม่สร้าง support ก็มีโอกาสที่งานจะเสียหายได้
โดยทั่วไปเราขอแนะนำอย่างยิ่งที่ให้คุณพิมพ์โดยหลีกเลี่ยง support อย่างไรก็ตาม support ก็ไม่ใช่สิ่งเลวร้ายเสมอไป การที่มี support จะเพิ่มความยุ่งยากในการพิมพ์ขึ้นบ้าง โดยจะต้องเพิ่มเนื้อพลาสติก ทำให้ระยะเวลาในการพิมพ์เพิ่มขึ้น และต้นทุนสูงขึ้น นอกจากนี้ยังต้องมีการตกแต่งผิวงานเพิ่มเติมในจุดที่แกะ support ออกไป
เครื่องพิมพ์ระบบ SLS และ Binder Jetting เป็นระบบที่ใช้ผงวัสดุ ซึ่งจะทำหน้าที่เป็น support ไปในตัวจึงไม่จำเป็นต้องทำ support เพิ่มเติม แต่หากว่าโมเดลของคุณมีลักษณะเป็นโพรงข้างใน ก็อย่าลืมเจาะรูเล็กๆ ไว้เพื่อระบายผงวัสดุภายในโพรงที่ไม่ได้ถูกใช้ออกมาหลังจากที่พิมพ์เสร็จแล้ว
วิธีลดต้นทุนเวลาพิมพ์งานสามมิติ
การพิมพ์สามมิติมีราคาสูงจริงหรือ?
จริงๆ แล้วการพิมพ์สามมิติมีต้นทุนที่ถูก ในระบบ FDM ต้นทุนเฉลี่ยอยู่ที่น้ำหนักของพลาสติกที่ใช้ ประมาณกรัมละ 1 บาท ซอฟแวร์ Slicer ส่วนใหญ่ก็สามารถจัดการโครงสร้างภายในของโมเดลให้โดยอัตโนมัติ ซึ่งมันจะปรับเปลี่ยนให้เป็นแบบโครงสร้างตาข่าย แทนที่จะพิมพ์เนื้อเต็ม หรือตัน ทั้งนี้เพื่อลดปริมาณพลาสติกที่ต้องใช้ ลดเวลาและต้นทุนในการพิมพ์ นอกจากนี้คุณยังสามารถลดต้นทุนลงได้โดยการลดขนาดขิงโมเดลที่จะพิมพ์ หรือลดโครงสร้างภายในลง หรือพิมพ์ให้ภายในโมเดลกลวงได้ด้วย
การปรับลดขนาดของโมเดลลง
ถ้าเรื่องขนาดไม่ใช่เรื่องสำคัญอย่างยิ่ง เราขอแนะนำให้ลดขนาดของมันลง ลองคิดดูว่ากล่องสี่เหลี่ยมขนาด 10 x 10 x 10 ซ.ม. จะมีปริมาตรเป็นสองเท่าของกล่องสี่เหลี่ยมขนาด 8 x 8 x 8 ซ.ม. ดังนั้นจะเห็นว่าการย่อขนาดลงเพียงเล็กน้อยสามารถลดต้นทุนของคุณได้อย่างเห็นได้ชัด
ปรับโมเดลให้กลวง
ถ้าคุณใช้เครื่องพิมพ์สามมิติระบบ FDM ก็ไม่ต้องห่วงเรื่องนี้เท่าไหร่ เพราะโปรแกรมจะจัดการพิมพ์โมเดลของคุณแบบมีโครงตาข่ายแทนการพิมพ์ตันทั้งชิ้นอยู่แล้วโดยอัตโนมัติ แต่เครื่องพิมพ์สามมิติระบบอื่นเช่น SLA, SLS, หรือ Binder Jetting จะไม่เปลี่ยนโมเดลของคุณโดยอัตโนมัติ มันจะพิมพ์ออกมาเป็นเนื้อเต็มเสมอ นอกจากคุณจะสร้างโพรงด้านในให้มัน (อย่าลืมเจาะรูระบายด้วย) หากคุณไม่ได้ต้องการโมเดลที่มีเนื้อตัน ก็จัดการเจาะโมเดลของคุณให้กลวงจะประหยัดวัสดุไปได้เยอะมาก
https://vimeo.com/164577578
เรามาลองปรับโมเดลให้กลวงโดยใช้โปรแกรม Meshmixer ก่อนอื่นก็ต้องโหลด meshmixer มาติดตั้งก่อน จากนั้นก็เลือกคำสั่ง Edit > Hollow เสร็จแล้วเลือกความหนาของโมเดลที่ต้องการ ปกติ 2 ม.ม. ก็ใช้ได้แล้ว และยังเหมาะกับระบบอื่นๆ อีกด้วย แต่ถ้าต้องการให้มีความแข็งแรงมากขึ้นก็กำหนดให้หนากว่านั้นได้
จากนั้นคุณก็ต้องเจาะรูให้กับโมเดลของคุณ ด้วยการกดปุ่มที่เมาส์สองครั้งบนพื้นผิวที่ต้องการเจาะรูเพื่อให้ผงวัสดุที่อยู่ข้างในไหลออกมาได้ ซึ่งมักจะเอาไว้ด้านล่างของโมเดล ถ้าคุณกดผิดตำแหน่งไป ก็แค่กดซ้ำตรงจุดสีแดงในตำแหน่งที่ต้องการเอาออกเท่านั้น
เมื่อได้ตามต้องการแล้วก็กดปุ่ม Accept แล้ว Export โมเดลนั้นออกมาก็เป็นอันเรียบร้อย
จากตัวอย่างที่แสดงในวิดีโอ เราสามารถลดปริมาณวัสดุที่ใช้ลงได้ถึง 75% ซึ่งนับว่าประหยัดได้มากทีเดียว จะเห็นว่าแค่ปรับโมเดลของคุณโดยใช้เวลาไม่กี่นาทีสามารถลดต้นทุนของการพิมพ์สามมิติลงไปได้มาก
การพิมพ์สามมิติจากภาพถ่าย
ถ้าคุณมีภาพวาด หรือภาพถ่าย ของสิ่งที่อยากจะพิมพ์เห็นสามมิติ จะทำได้หรือไม่?
คงยังไม่ลืมว่าการพิมพ์สามมิติจะต้องมีไฟล์สามมิติมาก่อน สำหรับการพิมพ์สามมิติจากภาพถ่ายสองมิติ คุณสามารถใช้โปรแกรมบางตัวแปลงรูปถ่ายของคุณเพื่อให้พิมพ์เป็นสามมิติได้โดยอัตโนมัติ เราขอแนะนำโปรแกรม FlashPrint ซึ่งไม่เพียงแต่พิมพ์ออกมาเป็นรูปสี่เหลี่ยมธรรมดาเท่านั้น จังสามารถแปลงให้เป็นโคมไฟ ตรายาง หรืออื่นๆ ได้อีกมาก ตามตัวอย่างนี้
function-ใหม่ๆ-ในโปรแกรม-flashprint-v-3-8-0
whats-new-in-flashprint-3-12-0
หวังว่าคุณคงได้รับความรู้บ้างไม่มากก็น้อย แล้วพบกับบทความดีๆ แบบนี้ใหม่คราวหน้าครับ