กระบวนการที่น่าสนใจ เพื่อลดต้นทุนการผลิตด้วยเทคโลยี 3D Printing

กระบวนการที่น่าสนใจ เพื่อลดต้นทุนการผลิตด้วยเทคโลยี 3D Printing

กลุ่มธุรกิจ ที่นิยมใช้ Outsource 3D Printing Service

จากผลสำรวจชัดเจนว่า มีการนำเอา 3D Printing มาใช้ในงานกลุ่ม Functional ส่วนใหญ่จะเลือกใช้บริการจากบริษัทรับทำจากภายนอกบริษัท ที่มา : https://www.statista.com/statistics/560304/worldwide-survey-3d-printing-top-technologies/

เครื่อง 3D Printer ในปัจจุบัน แทบจะเป็นเครื่องมือทั่วไปของนักออกแบบ ดีไซน์ วิศวกร หรือสายงานอื่นๆ ที่ต้องการสร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์ เนื่องจากปัจจุบันเครื่องราคาถูกลงมากกว่าในอดีต โดยเฉพาะเครื่องพิมพ์ 3 มิติประเภท FDM และ SLA (อ่านข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ 3D Printing) อย่างไรก็ตามในเทคโนโลยีระดับที่สูงขึ้นนั้น การลงทุนด้านเครื่อง วัสดุการพิมพ์ การซ่อมบำรุง หรือจ้างผู้ควบคุมเครื่อง อาจจะไม่เหมาะสมกับหลายธุรกิจ ดังนั้นการจ้างบริษัท หรือบุคคลภายนอก จึงเป็นทางเลือกที่เหมาะสม

  • บริษัทส่วนใหญ่จะมีเครื่องที่ใช้เทคโนโลยี FDM ใช้ภายในอยู่แล้ว เป็นส่วนน้อยที่สั่งจ้างผลิต
  • เทคโนโลยี SLA และ DLP มีการใช้ภายในบริษัทระดับหนึ่ง แต่ก็ยังมีการจ้าง outsource เป็นสัดส่วนจำนวนไม่น้อย เนื่องจากบางเครื่องมีขนาดการพิมพ์ หรือตัวเลือกของวัสดุจำกัด ไม่ตอบโจทย์การใช้งาน
  • เทคโนโลยี SLS และ Multi Jusion Jet (MFJ ของ HP) มีการใช้งานมาก แต่สัดส่วนที่จ้างภายนอกสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด
  • เทคโนโลยีระดับสูงขึ้นอย่าง Polyjet เทคโนโลยีพิมพ์โลหะ บริษัทส่วนใหญ่จ้าง service ภายนอกเป็นหลัก

บทความนี้คาดว่าจะช่วยแนะนำการเตรียมไฟล์ ให้เหมาะสมกับเทคโนโลยี และลดต้นทุนค่าใช้จ่ายให้มากที่สุด

1. ลดน้ำหนักให้มากที่สุด

ในเทคโนโลยีการพิมพ์อุตสาหกรรม ซึ่งมักใช้วัสดุเป็นผง (Powder Base) นั้น ไม่มีข้อกำหนดด้านรูปร่างของชิ้นงาน ข้อจำกัดด้านการผลิต ดังนั้นผู้ออกแบบมีอิสระมากยิ่งขึ้น ทั้งนี้ในงานทางวิศวกรรมมักใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวน เพื่อ redesign ชิ้นงานตันๆ ให้กลายเป็นโครงถัก ที่มีน้ำหนักเบาลง ลดเนื้อวัสดุ แต่ยังสามารถใช้งานได้ดังเดิม หรือที่เรียกว่า Topology Optimization

 

Topology Optimisation | Benefits & Disadvantages | Software ที่มา : https://fractory.com/topology-optimisation/

อย่างไรก็ตาม สำหรับคนทั่วไปที่ไม่ได้มีซอฟแวร์สำหรับการวิเคราะห์ จำลอง และคำนวน การใช้เทคนิคดังกล่าวเป็นไปได้ยาก หากจ้างบริษัทหรือวิจัยก็มีการลงทุนที่สูงมาก ดังนั้นในเบิ้องต้น ขั้นตอนที่ควรทำเพื่อลดปริมาณเนื้อวัสดุคือ

  • ลดความหนาผนังของชิ้นงาน ให้มากที่สุด ซึ่งเครื่องระบบผงส่วนใหญ่ สามารถปริ้นความหนาระดับ 1mm ได้โดยไม่มีปัญหา แต่ต้องตรวจสอบ เช็คความแข็งแรงเมื่อใช้งานจริง
  • การทำให้ชิ้นงาน กลวงภายใน หากสามารถทำได้ โดยต้องมีรูเจาะสำหรับนำวัสดุที่ค้างภายในออกมาหลังพิมพ์เสร็จด้วย
การทำให้ชิ้นกลวงนั้นอยู่ที่การออกแบบ และยังสามารถตั้งค่า คำสั่งตัวช่วยอย่างในโปรแกรม เช่น ของ Flashprint ในการตั้งค่าเพื่อให้ชิ้นงานกลวงได้
  • ตัวอย่างชิ้นงานทั่วไปที่ภายในทำเป็น ร่างแห (network) หรือ scaffold ขึ้นมา ซึ่งสามารถประหยัดเนื้อวัสดุได้เกินครึ่ง ในขณะที่ความแข็งแรงไม่ได้ลดลงไปมากนัก
  • โปรแกรมบางชนิด Flashforge สามารถกำหนดรูปแบบของ infill ได้หลากหลาย ตามการใช้งาน
รูปแบบ infill ที่โปรแกรม Flashprint สามารถทำได้ครับ

2. เลือกประเภทของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ /ชนิดของวัสดุ ให้เหมาะสม

การเลือกประเภทของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ให้เหมาะสมกับวัตถุประสงค์เป็นส่วนสำคัญอย่างหนึ่ง ยิ่งเทคโนโลยีระดับสูง ยิ่งมีค่าบริการที่สูงขึ้นตามมา ซึ่งปัจจัยที่ช่วยเลือกเบื้องต้นคือ

  • ชนิดของวัสดุที่ต้องการผลิต เช่น พอลิเมอร์ (พลาสติก) โลหะ หรือเซรามิกส์ ในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ เบื้องต้นสำหรับทำงานแบบจำลองต้นแบบ หรือใช้งานระยะสั้นนั้น ส่วนใหญ่นิยมเทคโนโลยีในกลุ่มพอลิเมอร์ เช่น แบบเส้น (Filament) หรือ เรซิน (Photopolymer)
  • ทั้งนี้เมื่อได้เทคโนโลยีแล้ว “ชนิด” ของวัสดุแยกย่อยที่เลือกใช้ก็มีความสำคัญ ยกตัวอย่างที่หลายคนคุ้นเคย การสั่งผลิตวัสดุ PLA ABS หรือ Nylon-Composite นั้นก็มีค่าใช้จ่ายที่แตกต่าง สิ่งที่เป็นตัวระบุได้  คือวัตถุประสงค์ หรือสเปคของงานที่พิมพ์ นำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์ใด
ประเภทของวัสดุต่างๆ ที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติครับ ที่มา : https://3dadept.com/simplify3d-has-released-the-ultimate-3d-printing-materials-guide/
  • อย่างไรก็ตามวัสดุใน เครื่องพิมพ์  3 มิติ นั้น ไม่ครอบคลุมเท่ากับการผลิตแบบปกติ มีข้อจำกัดด้านตัวเลือกที่น้อยกว่ามาก
  • หรือในกรณีของโลหะนั้น วัสดุกลุ่มอัลลอยด์ ก็ไม่ได้มีให้เลือกแบบอิสระ และเครื่องที่รองรับนั้นมีราคาสูงมาก โดยส่วนใหญ่คนที่มีเครื่องพิมพ์โลหะ (SLM) มักไม่เปลี่ยนวัสดุในการพิมพ์ เพื่อป้องกันปัญหาการปนกันของผงโลหะในห้องพิมพ์
  • ดังนั้นวิธีการเลือกให้เหมาะสมต้องขอคำแนะนำจากผู้ให้บริการเป็นหลัก รวมถึงตรวจสอบ technical data ทางวิศวกรรม ก่อนการตัดสินใจ

3. ดีไซน์ให้เหมาะกับเทคโนโลยี 3D Printing

เทคโนโลยี 3D Printing นั้น ถึงแม้จะสะดวกและรวดเร็วกว่ากระบวนการผลิตแบบปกติ แต่ก็ยังมีข้อจำกัด ด้านความแข็งแรง และรายละเอียดส่วนเล็กๆ ที่ต้องอาศัยการดีไซน์เข้ามาช่วยเสริมในส่วนนี้ ฟีเจอร์ในโปรแกรมเขียนแบบ ที่ช่วยได้แก่ Fillet Rib Chamfer

Tinkercad
  • ทั้งนี้ส่วนของการดีไซน์ อาจจะไม่ได้เป็นการลดต้นทุน หรือค่าใช้จ่ายในการผลิตโดยตรง แต่ช่วยในเรื่องความแข็งแรงของชิ้นงาน เมื่อนำไปใช้จริง ซึ่งมักจะน้อยกว่ากระบวนการแบบปกติ

4. จำนวนขั้นต่ำในการผลิต

  • ในเครื่องเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ระดับสูง การเริ่มต้นสั่งผลิต 1 ครั้งนั้น มีต้นทุนที่สูงกว่ากระบวนการ FDM (แบบเส้น Filament) พอสมควร ตั้งแต่ ความรู้และประสบการณ์ของบุคคลกร ช่างเทคนิคที่ทำงานหน้าเครื่อง พลังงานที่ใช้ Waste ที่เกิดขึ้น หรือแม้กระทั่งปัจจัยภายนอก เช่น ระบบไฟ ระบบส่งแก๊ส ระบบลม สิ่งนี้เป็น Fix Cost ของทางผู้ให้บริการ ดังนั้นจะถูกคิดเป็นต้นทุนการผลิต
  • ดังนั้นการผลิตของจำนวนน้อยแค่ 1ชิ้น อาจจะมีราคาเริ่มต้นที่สูงมาก (แต่ยังน้อยกว่าการผลิตแบบปกติหลายเท่า) ผู้รับบริการควรคำนึงถึงค่าใช้จ่ายในส่วนนี้หากผลิตจำนวนน้อย หรือหลายคนอาจจะยอมให้งานล่าช้าได้ เพื่อขึ้นงานพร้อมกับลูกค้าท่านอื่น แชร์ค่าใช้จ่ายส่วนนี้ ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับการให้บริการเป็นหลัก ว่าจะมีการจัดการอย่างไร กับ Production Capacity ที่เข้ามา
  • ตัวอย่างฟีเจอร์ Packing ของโปรแกรม Preform ที่ใช้กับเครื่อง Formlabs Fuse 1 ที่ช่วยบริหารจัดการเรียงงานก่อนพิมพ์ ได้ประหยัดเวลา และวัสดุที่ใช้

5. คำนวนการลงทุนระยะยาว

  • ข้อสุดท้าย ทุกๆค่าใช้จ่ายในการจ้างบริการพิมพ์ 3D นั้น หากมีความจำเป็นต้องใช้บริการอยู่ตลอด ในขั้นตอนทางธุรกิจ อีก 2-3 ปี ข้างหน้า การคำนวนการลงทุนด้านเครื่องมาติดตั้งที่บริษัท สามารถที่จะลดต้นทุนระหว่างทาง และระยะเวลาในการผลิต ได้อย่างมาก
  • โดยปกติแล้วผู้จำหน่ายเครื่องมักมีสูตรการคำนวน ROI ในการผลิต ของเครื่องระดับอุตสาหกรรมอยู่แล้ว  ทางผู้ที่สนใจ สามารถคาดการปริมาณการผลิต เพื่อคำนวนย้อนกลับมาเพื่อดูว่าจะคืนในระยะเวลาเท่าใด
  • อย่างไรก็ตามส่วนสำคัญนอกจากเรื่อง ยังมีค่าใช้จ่ายในระบบอีกมาก เช่น บุคคลการที่ชำนาญการ ฝ่ายซ่อมบำรุงหน้างานที่ต้องประสานงานกับผู้ผลิตเครื่อง ฝ่ายสินค้าคงคลังและวัสดุ สถานที่ติดตั้ง และสาธารณูปโภคที่เกี่ยวข้อง สุดท้ายคือระบบความปลอดภัยเมื่อใช้งานกับตัวเครื่องนี้

ขอบคุณผู้เข้ามาชมทุกท่านนะครับ

Showing all 4 results