fbpx

เรซินใหม่ 6 ชนิดจาก Formlabs

เรซินใหม่ 6 ชนิดจาก Formlabs

เมื่อวันที่ 30 มิถุนายนที่ผ่านมานี้ Formlabs ได้เปิดตัวเรซินใหม่ 6 ตัว โดยเป็นแบบ Bio-Compatible ถึง 5 ตัว ดังนี้

  • เรซินทางวิศวกรรมและการดูแลสุขภาพ
    1. Flexible 80A Resin (ปรับปรุงสูตรจาก Flexible Resin, ไม่เป็น biocompatible)
    2. BioMed Amber Resin
    3. BioMed Clear Resin
  • เรซินในงานทันตกรรม
    1. Custom Tray Resin
    2. Temporary CB Resin
    3. Dental LT Clear Resin V2 (ปรับปรุงสูตรจาก Dental LT Clear Resin)

Flexible 80A Resin เป็นการปรับปรุงสูตร Flexible Resin เดิมให้มีความแข็งแรง และความทนทานต่อการฉีกขาดที่ดีขึ้นโดยที่ไม่ต้องยุ่งยาก Flexible 80A Resin เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องทนต่อการบิด ดัดงอ และการกดอัด ด้วยระดับความยืดหยุ่น Durometer 80A Shore มันสามารถจำลองความยืดหยุ่นเทียบเท่ายางหรือ TPU

Flexible และ Elastic Resins สามารถใช้ในการขึ้นรูปชิ้นส่วนซิลิโคน ยูรีเทน และยาง

 

BioMed Amber Resin เป็นวัสดุเกรดทางการแพทย์ที่มีความแกร่ง และแข็งแรงในทางการแพทย์สำหรับผลิตชิ้นส่วนที่ต้องสัมผัสกับผิว และเบื่อบุช่องปากในระยะสั้น ๆ เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่แข็งแรงและมั่นคงเช่น เกลียวที่ใช้งานได้จริง BioMed Clear Resin เป็นวัสดุที่ได้รับการรับรองจาก USP Class VI สำหรับการใช้งานทางชีวภาพที่ต้องสัมผัสกับผิวหนัง หรือเยื่อบุในระยะยาว ชิ้นส่วนที่พิมพ์ในวัสดุนี้สามารถใช้วิธีการฆ่าเชื้อทั่วไปได้ และเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่คงทน และมีการดูดซึมน้ำต่ำ

BioMed Resins จาก Formlabs เป็นวัสดุชีวภาพที่ได้มาตรฐาน ISO 13485

 

Custom Tray Resin จาก Formlabs Dental เป็นวัสดุที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ ที่สามารถพิมพ์ได้อย่างรวดเร็ว ในการทำถาดพิมพ์ปาก โดยจะพิมพ์ที่ระดับความละเอียด 200 ไมครอน ซึ่งจะสามารถลดเวลา แรงงาน และได้ปริมาณงานที่สูงขึ้น

หากต้องการทำถาดพิมพ์ปากสำหรับรากฟันเทียม ครอบฟัน สะพานฟัน และอื่น ๆ Custom Tray Resin เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้

 

Temporary CB Resin เป็นเรซินชนิด Class IIa ที่พัฒนาขึ้นโดยความร่วมมือระหว่าง @Formlabs Dental และ BEGO การใช้งานวัสดุนี้เหมาะสำหรับการพิมพ์สามมิติของครอบฟัน และสะพานฟันชนิดชั่วคราว การบูรณะฟันที่ผุ บิ่น หรือร้าวได้ทั้งแบบอินเลย์ และออนเลย์ และการทำฟันปลอมรูปแบบใหม่ (Veneer)

Temporary CB Resin จาก BEGO และ @Formlabs Dental สามารถทำสะพานฟันได้ถึงเจ็ดซี่ และมีให้เลือก 4 เฉดสี ตามระบบ VITA วัสดุนี้สามารถใช้งานได้นานถึง 12 เดือน Dental LT Clear Resin (V2) เป็นวัสดุที่เข้ากันได้ในทางชีวภาพในระยะยาว ที่ปรับปรุงสูตรขึ้นมาใหม่เป็นรุ่นที่สอง มีคุณสมบัติที่ดีและประหยัดในการทำเฝือกสบฟัน (Occlusal splint) และ occlusal guards ด้วยตัวเองทีมีความทนทาน และทนต่อการแตกหักได้ดี เรซินนี้มีสีใส และสามารถขัดให้ใสยิ่งขึ้นได้อีก มันยังมีความทนทานต่อการเปลี่ยนสีตามระยะเวลาอีกด้วย

 

IPA ขาดตลาด ทำไงดี

IPA ขาดตลาด ทำไงดี

ในปัจจุบันที่สถานการณ์ไวรัสโควิด-19 กำลังแพร่ระบาดไปทั่วโลก ทำให้หลายอย่างขาดตลาด เช่นหน้ากากอนามัย เจลล้างมือ เป็นต้น ซึ่งเจลล้างมือ และแอลกอฮอล์ฆ่าเชื้อโรคก็เป็นที่ต้องการอย่างมากทั้งในการแพทย์และประชาชนทั่วไป

IPA หรือ Isopropyl Alcohol ซึ่งใช้ซ่าเชื้อโรคในเครื่องมือแพทย์เป็นหลักมีการใช้งานในปริมาณที่สูงขึ้นจนแทบหมดไปจากตลาด ทำให้ผู้ใช้งานเครื่องพิมพ์สามมิติชนิด SLA / DLP ได้รับผลกระทบ ไม่สามารถหาซื้อมาใช้เพื่อล้างชิ้นงานหลังจากพิมพ์เสร็จแล้วได้

อันที่จริงเรายังสามารถใช้สารเคมีตัวอื่นทดแทนการใช้ IPA ได้ นั่นคือ  Tripropylene glycol monomethyl ether (TPM) มันสามารถล้างเรซินออกจากชิ้นงานได้ดี และมีข้อดีอีกหลายอย่างดังนี้

  • ไม่มีกลิ่นเหม็น
  • ไม่ติดไฟ และไม่เป็นพิษ
  • อัตราการระเหยต่ำมาก
  • สามารถใช้งานได้นานกว่า IPA ราว 3 เท่า ไม่ต้องเปลี่ยนบ่อย
  • มีจำหน่ายทั่วโลก
  • การซึมผ่านเข้าในเนื้องานต่ำกว่า IPA มาก ทำให้งานบิดเบี้ยวน้อยลง และไม่ทำให้งานเสียหายหากลืมแช่ทิ้งไว้เป็นเวลานาน

ส่วนข้อด้อยของ TPM ในการใช้งานกับเรซินมีดังนี้

  • TPM ระเหยช้ามาก จะต้องล้างซ้ำด้วยน้ำเปล่าอีกครั้งหนึ่ง เรซินบางชนิดเช่น Clear resin หรือ Tough 1500 resin อาจจะเกิดฝ้าขาวที่ผิวงาน แต่มันจะหายไปเมื่อแห้งดีแล้ว
  • การล้างด้วย TPM อาจจะเกิดไขบางๆ บนผิวงานในเรซินบางชนิด การอบด้วยแสงยูวีจะกำจัดมันออกไปได้
  • ใช้เวลาทำให้แห้งนานกว่า IPA
  • มักจะจัดจำหน่ายโดยผู้ขายรายใหญ่มากกว่าร้านเล็กๆ
  • โดยทั่วไป TPM ราคาสูงกว่า IPA
  • การใช้ TPM ยังไม่ได้รับการรับรองในการใช้กับงานที่เป็น Biocompatible

จงเลือกใช้ TPM

  • เมื่อมีปัญหากับเรื่องความไวไฟของ IPA
  • เมื่อคุณหาซื้อ IPA ไม่ได้
  • เมื่อคุณต้องการน้ำยาล้างที่ประหยัดเงินกว่า
  • เมื่อคุณไม่ได้พิมพ์งานบ่อย ๆ และ IPA ก็สูญเสียจากการระเหยไปเป็นจำนวนมาก
  • เมื่อคุณมีความรู้สึกไว และได้รับผลกระทบจาก IPA

จงเลือกใช้ IPA

  • เมื่อคุณต้องการให้งานแห้งเร็ว ๆ หลังจากล้างเสร็จ
  • เมื่อคุณสามารถเก็บ IPA ได้อย่างปลอดภัย ไม่มีปัญหาเกี่ยวกับเรื่องวัตถุไวไฟ
  • เมื่อคุณพอใจกับการใช้ IPA อยู่แล้ว
  • เมื่อใช้ TPM แล้วเกิดไขที่ผิวเป็นปัญหากับกระบวนการทำงานของคุณ
    *ไขบนผิวงานอาจแก้ไขได้โดยการล้างด้วย IPA อีกครั้ง

 

นอกจากนี้ยังมี Maker อีกหลายคนที่แนะนำน้ำยาล้างเรซินชนิดอื่น ๆ เช่น

น้ำยาขจัดคราบไขมันในครัวเรือน น้ำยาล้างห้องน้ำ และอื่น ๆ ลองดูวิดีโอนี้ประกอบได้เลยครับ

เราสามารถฆ่าเชื้อบนงานพิมพ์ 3D ได้จริงหรือ?

เราสามารถฆ่าเชื้อบนงานพิมพ์ 3D ได้จริงหรือ?

ในช่วงการระบาดของเชื้อไวรัสโควิด-19 (COVID-19)นี้ ผู้คนจำนวนมากหันมาใช้เครื่องพิมพ์สามมิติเพื่อพิมพ์อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลมาใช้งานกัน จึงเกิดข้อถกเถียงตามมาว่าอุปกรณ์ที่ผลิตจากเครื่องพิมพ์สามมิติสามารถทำการฆ่าเชื้อและนำกลับมาใช้ใหม่ หลังจากผ่านการใช้งานในสถานที่สงสัยว่าจะมีเชื้อไวรัส COVID-19 ได้หรือไม่

ปัญหาคืออะไร?

เครื่องพิมพ์ชนิดที่ใช้เส้นพลาสติกในการขึ้นรูปจะมี “รูพรุน” เล็ก ๆ อยู่ซึ่งมันจะเป็นที่หลบซ่อนของเชื้อโรคทั้งไวรัส และแบคทีเรีย และยังช่วนให้พวกมันรอดจากกระบวนการซ่าเชื้อได้ด้วย ซึ่งรูพรุนเหล่านี้อาจเล็กจิ๋วระดับไมครอนเลยทีเดียว ดังนั้นไม่ว่างานพิมพ์ของคุณจะดูสวยงามแค่ไหน หรือคุณจะขัดการดาษทรายอย่างไรก็แล้วแต่มันก็ยังมีปัญหานี้อยู่เสมอ

ในโรงพยาบาลจะใช้วิธีฆ่าเชื้อโดยใช้อุณหภูมิสูง เพราะแม้แต่อุปการณ์ทางการแพทย์ปรกติก็ยังมีรูพรุนขนาดเล็กอยู่เช่นเดียวกัน อุณหภูมิที่สูงในหม้อนึ่งความดันสามารถฆ่าเชื้อได้หมดแม้แต่ในรูพรุนเล็กเท่าใดก็ตาม แต่ชิ้นงานจากเครื่องพิมพ์สามมิติทำจากพลาสติกซึ่งเสียรูปได้ในอุณหภูมิค่อนข้างต่ำ ไม่เหมาะที่จะฆ่าเชื้อด้วยหม้อนึ่งความดัน มันจะละลาน เสียรูปและนำกลับมาใช้อีกไม่ได้

แล้วการใช้วิธีอื่น ๆ ฆ่าเชื้อได้ไหม?

ได้! ยังมีวิธีการอื่นเช่นการฆ่าเชื้อด้วยสารเคมี ด้วยไอน้ำ และด้วยแสงยูวี-ซี แต่ละวิธีก็ยังมีคำถามว่าจะมีวิธีทดสอบประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อบนชิ้นงานจากเครื่องพิมพ์สามมิติอย่างไรเช่น การใช้แสงยูวี-ซีได้ผลดีกับส่วนที่เป็นรูพรุนบนผิวงานหรือไม่ สารเคมีที่ใช้ฆ่าเชื้อทำให้วัสดุพิมพ์เสื่อมคุณภาพจนเป็นอันตรายกับบุคคลหรือไม่

ได้มีการทดสอบปัญหาเหล่านี้ในห้องทดลองของหน่วยงานอิสระสามแห่ง เพื่อยืนยันผลว่าวิธีการไหนได้ผล และไม่ได้ผลในการฆ่าเชื้อ การทดลองนี้ทำกับเส้นพลาสติกชนิด PETG ทั้งหมด ตารางแรกนี้จะแสดงให้เห็นถึงวิธีการที่ไม่แนะนำในการฆ่าเชื้อ ซึ่งก็ไม่น่าแปลกใจเพราะความร้อนกับงานพิมพ์สามมิติไปด้วยกันไม่ได้

ตารางต่อไปนี้วิธีการที่แนะนำ ซึ่งได้รับการยืนยันจากห้องแลปอิสระที่ทดลองกับเชื้อไวรัส COVID-19 โดยตรง

ข้อมูลข้างต้นอาจถูกปรับปรุงได้ตลอดเวลา โปรดตรวจสอบข้อมูลล่าสุดได้ที่นี่

พิมพ์ชิ้นงานที่มีทั้งความแข็งและยืดหยุ่นได้ด้วย Tough 1500 Resin

พิมพ์ชิ้นงานที่มีทั้งความแข็งและยืดหยุ่นได้ด้วย Tough 1500 Resin

Formlabs ได้เปิดตัวเรซินชนิดใหม่ Tough 1500 Resin สำหรับเครื่อง SLA Form 3 และ Form 2

Tough 1500 เป็นเรซินที่ให้ความแกร่ง และมีความยืดหยุ่นเมื่อดัดงอ และจะดีดกลับได้อย่างรวดเร็ว และทำซ้ำ ๆ ได้ด้วย เหมาะสำหรับต้นแบบที่ทำงานได้เหมือนจริง จิ๊กและฟิกเจอร์ และข้อต่อต่าง ๆ มันยังมีคุณสมบัติเหมือน polypropylene ในแง่ของความแกร่ง และความแข็งแรงอีกด้วย

Tough 1500 Resin เป็นเรซินที่มีความยืดหยุ่นมากที่สุดในกลุ่ม Tough และ Durable ซึ่งไม่แตกต่างกันมากภายใต้การรับแรง แต่จะแตกต่างกันชัดเจนในแง่ของ stiffness และ elongation

จะเลือกใช้ Tough 1500 ในกรณีใดบ้าง

Tough 1500 Resin ใช้งานได้ดีกับงานที่เป็นต้นแบบ และข้อต่อที่มีการบิดตัวแล้วดีดกลับบ่อย เช่นสปริง การประกบงานแบบ snap fits หรือ press fits และบานพับ

Tough 1500 Resin ยังเหมาะกับงานจิ๊กและฟิกเจอร์ ที่ต้องใช้งานอยู่ตลอดเวลา และซับแรงกระแทกได้ด้วย ด้วยคุณสมบัติที่มีความแกร่ง ความแข็งแรง และการรับแรงกระแทก ทำให้ Tough 1500 เป็นเรซินที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแทบทุกอุตสาหกรรมการผลิต

การทำต้นแบบงาน Polypropylene ด้วย Tough 1500 Resin

Polypropylene เป็นเทอร์โมพลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสินค้าอุปโภคแทบทุกชนิด คุณสามารถใช้ Tough 1500 Resin จำลองความแข็งแรงของสินค้าที่จะผลิตด้วย polypropylene

ข้อมูลเชิงลึกทางเทคนิคของ Tough 1500 Resin

การประเมินลักษณะที่ดีของวัสดุ เราต้องดูที่คุณสมบัติทางด้านเทคนิคของมัน Tough 1500 Resin มีความสมดุลย์ทั้งด้าน elongation และ modulus ทำให้มันมีความยืดหยุ่นสูง และสามารถสปริงกลับไปยังตำแหน่งเดิมได้อย่างรวดเร็ว

  • Elongation เป็นการวัดว่าวัสดุนั้นสามารถดึงยืด หรือดัดงอไปได้ไกลแค่ไหน
  • Modulus เป็นการวัดความแกร่งของวัสดุว่าจะบิดงอ หรือยืดได้ง่ายแค่ไหน 

ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยวัสดุนี้สามารถดัดงอไปได้มาก และดีดกลับมาอยู่ในรูปเดิมได้อย่างรวดเร็ว

ข้อมูลทางเทคนิคของ Tough 1500 Resin หลังจากอบแล้ว

Ultimate Tensile Strength Tensile Modulus Elongation at Break Flexural Modulus Notched Izod
33 MPa 1500 MPa 51% 1400 MPa 67 J/m

Data was obtained from parts printed using Form 2, 100 μm and post-cured with a Form Cure for 60 minutes at 70 C.

ดาวน์โหลด Technical Data Sheet ที่นี่

 ตัวเลข 1500 ที่อยู่ในชื่อของ Tough 1500 Resin มาจากค่าของ tensile modulus (หน่วย MPa) ซึ่งจากนี้ไปหากมีการพัฒนาสูตรเรซินใหม่ ๆ Formlabs จะใช้ตัวเลขต่อจากชื่อชนิดของเรซิน ซึ่งจะช่วยให้คุณเลือกใช้วัสดุที่มีความแกร่งตามความต้องการได้ง่ายขึ้น

 

ตัวอย่างการใช้งาน Tough 1500 Resin – ตัวยึดเซ็นเซอร์ของรถเทสลา

บริบัท Unplugged Performance เป็นผู้ผลิตรถยนต์ให้เทสลา แต่เดิมพนักงานจะต้องย้ายหัวเซ็นเซอร์ในส่วนกันชน ของรถยนต์เทสลาซึ่งมีทั้งหมด 6 จุดในรถหนึ่งคัน โดนแกะจากอันเดิมซึ่งใช้เวลาประมาณ 45 นาที แล้วไปใส่อันใหม่ซึ่งใช้เวลาอีก 10 นาที เป็นการอัพเกรดรถให้ลูกค้า ทำให้การเปลี่ยนเซ็นเซอร์ของรถแต่ละคันใช้เวลาถึงหนึ่งวันครึ่ง

ตอนนี้ได้มีการใช้เครื่องพิมพ์ของ Formlabs ในการพิมพ์ตัวยึดเซ็นเซอร์ครั้งละ 30 ชิ้น ทำให้การถอด และใส่เหลือเพียงขั้นตอนเดียว ช่วยให้ทำเสร็จได้ถึงสามคันต่อวัน

Unplugged Performance ใช้ Tough 1500 Resin ในการพิมพ์ตัวจับยึดเนื่องจากมีคุณสมบัติที่เหมาะสม สามารถติดตั้งได้อย่างมั่นคง และใช้ได้กับเซ็นเซอร์หลายรุ่น และ Tough 1500 Resin ก็ยังมี impact strength สูงเหมาะจะใช้กับกันชนอย่างยิ่ง

นอกจากนี้ Tough 1500 Resin ยังมีสีเทา สามารถทำชิ้นส่วนที่มองเห็นได้โดยมันจะดูกลมกลืนกับห้องโดยสารอีกด้วย

 

นักวิจัยเปลี่ยนน้ำมันพืชใช้แล้วจากร้านแมคโดนัลเป็นเรซินสำหรับ 3D printer คุณภาพสูง

นักวิจัยเปลี่ยนน้ำมันพืชใช้แล้วจากร้านแมคโดนัลเป็นเรซินสำหรับ 3D printer คุณภาพสูง

Rajshree Ghosh Biswas นักศึกษาปริญญาเอกในห้องทดลอง Professor Andre Simpson 

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยโตรอนโต สการ์เบอร์ก ได้เปลี่ยนน้ำมันทอดอาหารที่ใช้แล้วเป็นเรซินสำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติที่มีความละเอียดสูง และย่อยสลายในทางชีวภาพได้

การนำน้ำมันพืชที่ผ่านการใช้งานมาแล้วมีความเป็นไปได้สูง มันมีราคาถูก และพลาสติกที่ทำจากน้ำมันพืชก็ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติได้ดีกว่าเรซินที่ใช้กันทั่วไป 

“การที่พลาสติกเป็นปัญหากับสภาพแวดล้อมก็เนื่องจาก ธรรมชาติไม่สามารถปรับตัวได้ทันกับสารเคมีที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้น เนื่องจากสิ่งเราใช้อยู่เป็นผลผลิตจากธรรมชาติ ในกรณีนี้คือน้ำมันพืช ซึ่งธรรมชาติสามารถจัดการมันได้ดีกว่ามาก

Professor Andre Simpson ผู้คิดค้นเรซินจากน้ำมันพืชในห้องแล็บของเขาเกิดความสนใจในไอเดียนี้ เนื่องจากเมื่อสามปีก่อนเขาได้ใช้เครื่องพิมพ์สามมิติเป็นครั้งแรก และเขาพบว่าโมเลกุลของเรซินมันเหมือนกับของน้ำมันพืช เลยสงสัยว่าเขาจะทำเรซินจากน้ำมันพืชได้หรือไม่

เรื่องท้าทายเรื่องหนึ่งคือจะหาน้ำมันพืชใช้แล้วปริมาณมาก ๆ จากที่ไหน หลังจากที่เขาพยายามติดต่อร้านฟาสฟู๊ดระดับชาติทุกแห่งในเมือง แต่มีเจ้าเดียวที่ติดต่อกลับมาคือ แมคโดนัล 

Simpson กับทีมของเขาใช้กรรมวิธีทางเคมีแบบตรงไปตรงมาในห้องแล็บ เขาสามารถทำเรซินได้ 420 มล. จากน้ำมันพืช 1 ลิตร เขาลองใช้เรซินนั้นพิมพ์รูปผีเสื้อที่ความละเอียด 100 ไมครอน และมันมีความเสถียรในแง่ของโครงสร้าง และอุณหภูมิ ซึ่งหมายความว่ามันจะไม่เสียรูป หรือละลายในอุณภูมิห้อง หรือสูงกว่า

Prof. Simpson กล่าวว่า “เราพบว่าน้ำมันใช้แล้วจากแมคโดนัลมีความเป็นไปได้สูงในการเปลี่ยนให้มันเป็นเรซินสำหรับ 3D printer”

โมเดลสามมิติที่พิมพ์จากเรซินที่ดัดแปลงมาจากน้ำมันพืชใช้แล้ว 
โมเดลสามมิติที่พิมพ์จากเรซินที่ดัดแปลงมาจากน้ำมันพืชใช้แล้ว

 หลังจากตีพิมพ์ผลงานวิจัย Prof. Simpson ได้รับทุนจากหลายสถาบันเช่น Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), the Canada Foundation for Innovation (CFI), Government of Ontario, และ the Krembil Foundation.

ทุกวันนี้น้ำมันใช้แล้วเป็นปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมอันดับต้น ๆ ของโลก ทั้งน้ำมันจากการพาณิชย์ และในครัวเรือน มันยังทำให้ท่อระบายน้ำตันอีกด้วย

ในขณะที่มีการรีไซเคิลน้ำมันใช้แล้วเหล่านี้อยู่ก็ตาม แต่ก็ยังไม่มีการเปลี่ยนให้เป็นสินค้าที่มีมูลค่าสูงแต่อย่างใด ในการที่เราสามารถเปลี่ยนน้ำมันใช้แล้วเหล่านี้เป็นเรซินสำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการรีไซเคิลเพราะในหลายประเทศประชาชนยังต้องจ่ายเงินเพื่อทิ้งมัน

เรซินคุณภาพดีอาจมีราคาสูงถึงหลักหมื่นบาทต่อลิตร เนื่องจากมันทำมาจากน้ำมันดิบ และต้องผ่านกรรมวิธีทางเคมีหลายขั้นตอน แต่เรซินจากห้องแล็บของ Prof. Simpson จะมีราคาต่ำกว่าหนึ่งหมื่นบามต่อตัน ซึ่งถูกกว่าเม็ดพลาสติกทั่วไป

คุณสมบัติที่ดีมากอีกหนึ่งอย่างของมันก็คือสามารถย่อยสลายในธรรมชาติได้ โดยเมื่อเอาโมเดลที่พิมพ์แล้วไปฝังในดิน ภายในสองสัปดาห์มันจะถูกย่อยสลายไปถึงร้อยละ 20 

Prof. Simpson กล่าวว่า “ถ้าฝังมันลงในดินจุลินทรีย์จะเริ่มย่อยสลายมันในทันที เพราะส่วนประกอบของมันคือไขมัน ซึ่งจุลินทรีย์ชอบกิน และมันทำได้ดีเสียด้วย”

UMass Lowell ผสมผสานศิลปะกับเทคโนโลยีได้อย่างไร

UMass Lowell ผสมผสานศิลปะกับเทคโนโลยีได้อย่างไร

Yuko Oda มีพื้นฐานในด้านวิจิตรศิลป์ เธอได้รับวุฒิปริญญาโทด้านประติมากรรมจาก Rhode Island School of Design จากนั้นเธอก็ไปทำงานในนิวยอร์คกับสถาบัน New York Institute of Technology (NYIT) ที่นั่นทำให้เธอได้ใช้เครื่องพิมพ์สามมิติเป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นระบบเส้นพลาสติก (FFF) และเครื่องระบบ Stereolithography (SLA) ก่อนที่จะร่วมงานกับมหาวิทยาลัย Massachusetts Lowell (UMass Lowell) ในปี 2017 ทุกวันนี้วิทยาลัยต่าง ๆ มีการนำการพิมพ์สามมิติมาใช้ในการเรียนมากขึ้น ตั้งแต่การออกแบบ ไปจนถึงงานแอนนิเมชั่น และการปั้น เป็นการส่งเสริมนักเรียน และปรับปรุงหลักสูตรให้ทันกับเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่กำลังเปลี่ยนไปจากการปฏิบัติแบบเดิมๆ

เทคโนโลยี และศิลปะที่ UMass Lowell

Yuko and students print projects on Form 2. Photo Credit: Jim Higgins

เครื่องพิมพ์สามมิติเริ่มเป็นสิ่งที่เห็นได้ทั่วไปในวิทยาลัย และโรงเรียนเทคนิคต่าง ๆ ทั่วโลก และนักศึกษาจำนวนมากได้ผสมผสานเทคโนโลยีนี้เข้ากับแผนการศึกษาของพวกเขา ขณะนี้การมีเครื่องพิมพ์สามมิติในที่ทำงานเป็นเรื่องปรกติแล้ว ดังนั้นสถานศึกษาก็จะต้องเตรียมความพร้อมให้นักศึกษาสำหรับการเริ่มงานในอนาคตซึ่ง UMass Lowell มีความตั้งใจจะให้การปั้น และการออกแบบสามมิติมีความทันสมัยกับศตวรรษที่ 21 เมื่อ Yuko เข้ามาทำงาน เธอเริ่มสั่งซื้อเครื่องพิมพ์สามมิติชนิดต่างๆ เข้ามาใช้งาน

Yuko ได้นำเอาความหลงไหลในศิลปะ และเทคโนโลยีเข้ามาในห้องเรียนที่เธอสอนด้านประติมากรรม การขึ้นรูปสามมิติและแอนนิเมชั่น และสื่อเชิงโต้ตอบ นักศึกษารู้ดีว่าพวกเขาต้องเรียนรู้และเข้าใจ แอนนิเมชั่นสามมิติ และการขึ้นรูปสามมิติ เพื่อการทำงานในหลากหลายสาขาอาชีพ รวมถึงการออกแบบในภาพยนตร์ ซึ่งความสามารถด้านการขึ้นรูปสามมิติเป็นสิ่งที่จำเป็นมากในทุกสตูดิโอ

UMass Lowell ต้องการติดปีกให้กับนักศึกษาด้วยทักษะความชำนาญที่จำเป็นเพื่อเป็นการนำตลาดแรงงานไปสู่การใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ ด้วยการแนะนำของ Yuko นักศึกษาก็เริ่มเห็นว่าปัจจุบันมีความต้องการทักษะด้าน 3D เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น การตัดสินใจซื้อสินค้าของผู้บริโภคมีอิทธิพลจากการออกแบบบรรจุภัณฑ์ และการพิมพ์สามมิติช่วยให้ได้งานต้นแบบเหมือนจริงเร็วขึ้น ลดเวลาการวางตลาด และเพิ่มยอดขาย

โครงงาน Sculpture I VR โดย UML Art และ Cecilia Chi นักศึกษาผู้ออกแบบ 

เครื่องพิมพ์ของ Formlabs ให้งานพิมพ์ที่มีคุณภาพสูง ผิวเรียบ มีความขนาดที่ถูกต้อง ทำให้การทำงานขั้นต่อไปง่ายขึ้นมาก ทำให้นักศึกษามีประสบการณ์กับเครื่องพิมพ์ชนิดนี้ซึ่งมีใช้อยู่ในบริษัทชั้นนำเช่น New Balance และ Ashley Furniture

 

นักศึกษาสามารถสร้างสรรค์งานที่วิจิตรอย่าเหลือเชื่อนี้ได้ด้วยการใช้เครื่องพิมพ์ของ Formlabs นักศึกษาผู้ออกแบบ Alex Twyman 

Organic and Synthetic Collide

Yuko ยังคงสร้างงานศิลปะของเธอแม้กระทั่งนอกเวลางาน เธอสร้างสรรค์งานหลากหลายแบบ ทั้งในรูปทรงแบบออแกนนิค และอินออแกนนิค ซึ่งสะท้อนถึงสิ่งที่มนุษย์ทำขึ้น (เช่นขยะ) ทำร้ายโลกของเรา เธอยังศึกษาถึงสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้นและธรรมชาติจะอยู่ร่วมกันได้อย่างไร

 

รูปด้านบนเป็นโครงงานที่เธอให้ชื่อว่า Darkness Meets Light ฐานสีขาวหมายถึงรังไหมเป็นจุดเริ่มต้นของชีวิตทำจากปูน ในขณะที่ชิ้นสีดำซึ่งหมายถึงปีกผีเสื้อพิมพ์ด้วยเรซินสีดำ

อีกหนึ่งผลงานของเธอให้ชื่อว่า หยาดน้ำค้างยามเช้า – Morning Dew เป็นส่วนผสมระหว่างใบไม้ธรรมชาติ กับหยดน้ำค้างที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์สามมิติ 

ผลงานนี้เกิดจากการที่เธอเดินออกมานอกบ้านในเช้าวันหนึ่ง และเห็นหยดน้ำค้างบนใบไม้ จึงเกิดแรงบันดาลใจจากความสวยงามที่เรียบง่ายของธรรมชาติ 

Additive Manufacturing AM คืออะไร?

Additive Manufacturing AM คืออะไร?

Additive Manufacturing (AM) แปลตรงตัวเลย การผลิตแบบเติมเข้าไป บางครั้งอาจจะใช้คำว่า 3D Printing, Rapid Prototype ล้วนมีความหมายเดียวกัน เป็น CAM(Computer Aided Manufacturing)เครื่องมือ เครื่องจักรในการสร้างชิ้นงานโดยการเพิ่มเนื้อวัสดุเข้าไปที่ละชั้น ชิ้นประกอบด้วยชั้นวันวัสดุหลายๆชั้น โดยไฟล์ที่ใช้ในการพิมพ์นั้นเกิดจากการออกแบบ, สแกน หรือ สร้างจาก CAD(Computer Aided Design) ซอฟแวร์จำพวก SolidWord, Maya, Fusion360 เป็นต้น โดยมาไฟล์ที่ใช้จะมีนามสกุลชื่อ .STL เป็นไฟล์มาตรฐานในการพิมพ์ 3มิติ

ก่อนหน้านี้ AM จะใช้คำว่า Rapid Prototype เนื่องการใช้งานเครื่องช่วงแรกๆนั้น จะใช้ในหน่วยงาน R&D การวิจัยออกแบบ และ พัฒนา ต่อมาเครื่อง Additive Manufacturing มีการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น ระบบที่ออกมาหลังๆ นอกจะพิมพ์เพื่อเป็น ต้นแบบ Prototype แล้ว วัสดุที่พิมพ์ออกมาสามารถใช้ได้จริง ทดแทนการผลิตในรูปแบบเก่า จึงนี้นิยมใช้คำว่า 3D Printing, AM มากกว่าในปัจจุบัน

วัสดุจากเครื่อง AM 

วัสตุที่สามารถสร้างขึ้นมาได้จากเครื่อง AM หรือ 3D Printer มีหลากหลายชนิด ตั้งแต่พลาสติก, เหล็ก หรือ แม้กระทั่งเซลล์ ปัจจุบันวัสดุที่สร้างสรรค์จากเครื่อ Additive Manufacturing สามารถแบ่งเป็น 

  • Polymer พลาสติกต่างๆเช่น ABS, PLA, PET, Nylon (สารตั้งต้นอาจจะอยู่ในแบบ ของแข็ง, ของเหลว หรือ ผง ก็ได้)
  • Wax, Polymer Wax เพื่อใช้ในอุตสหากรรมการหล่อ
  • Metal โลหะชนิดต่างๆ เช่น Stainless, Copper, Titanium
  • ปูนหรือซีเมนต์ บ้านจาก 3D Printing เป็นต้น
  • Bio Material ในอนาคตอันใกล้ เราจะได้เห็นการพิมพ์อวัยวะจากเซลล์ของเราเอง

Subtractive VS Additive Manufacturing

หลายคนอาจจะยังคุ้นเคยกับการผลิตแบบ Subtractive Manufacturing  จำพวก CNC ซึ่งเป็นการขึ้นรูปชิ้นงานโดยการตัดวัสดุออกไป ระบบ Subtractive มีการใช้งานกันมานานแล้ว ยกตัวอย่างง่ายๆคือ “มีท่อนไม้หนึ่งท่อน ช่างแกะสลัก เอาเครื่องมือแกะเนื้อไม้ออกมาจนเป็นเรือ 1 ลำ” เครื่อง CNC มีหลักการทำงานเหมือนกันคือวัสดุตั้นต้นอาจจะเป็นก้อนอลูมิเนียมขนาดใหญ่ 1 ก้อนเครื่องจะใช้ดอกสว่าน หัวต่างๆตัดเนื้ออลูมิเนียมออกไปให้ได้ชิ้นงาน ระบบนี้ยังมีข้อจำกัดในการทำชิ้นงานที่ซับซ้อนอยู่ เช่นไม่สามารถคว้านส่วนที่เป็น Under cut ได้

Additive Manufacturing เป็นการเพิ่มวัสดุเข้าไปทีละชั้นเพื่อในเกิดชิ้นงาน ยกตัวอย่างเปรียบเทียบง่ายๆ “มีก้อนดินอยู่ ช่างปั้นเนื้อดินดังกล่าวเป็นโอ่งขนาดใหญ่” เป็นการเปลี่ยนรูปร่างวัสดุตั้งต้นเป็นรูปร่างอื่นๆ ปัจจุบันระบบที่มีค่าใช้จ่ายถูกที่สุดคือ ระบบ FFF (Fused Filament Fabrication) มีหลักการทำงานคือ เครื่องใช้งานร้อนหลอมพลาสติกให้เป็นของเหลวและพิมพ์ออกมา เหมือนปีนฉีดกาว โดยพิมพ์รูปแบบตามไฟล์ 3มิติที่เราตั้งค่าไว้ การฉีดพลาสติกจะพิมพ์ทีละชั้นขึ้นไปเรื่อยๆ จนได้เป็นรูปร่างตามต้องการ

ข้อดีของ Additive Manufacturing

  • ไม่ขึ้นข้อจำกัดในการออกแบบ สามารถสร้างชิ้นงานที่ซับซ้อนมากๆได้ เนื่องจากพิมพ์ทีละเลเยอร์ ทับไปเรื่อยๆ
  • ไม่ต้องมีการผลิตขั้นต่ำ สามารถผลิตชิ้นงานเดียวในโลกได้เลย สินค้าในอนาคตจะเป็นสินค้า Personalize มากขึ้นเรื่อยๆ 
  • เป็นเครื่องจักรในการผลิต จะแทนทีเครื่องจักรอื่นๆมากขึ้นในอนาคต เนื่องจากไม่ต้องผลิตขึ้นต่ำ สามารถ Customized ได้สูง AM จะอยู่ในโรงงานผลิตทุกๆที ไม่จำเป็นต้องเป็นโรงงานผลิตใหญ่ๆอีกต่อไป
  • สามารถพัฒนาต่อไปได้อีกมาก วัสดุหลากหลาย และท้ายที่สุด สามารถพิมพ์อวัยวะได้

ข้อเสียของ Additive Manufacturing 

  • ปัจจุบันยังข้อจำกัดในเวลาการพิมพ์อยุ่ คือ ใช้เวลานานในการพิมพ์ โดยจุดด้อยตรงนี้มีการพัฒนาอยู่ หรือ อาจแก้โดยการมีเครื่องไว้หลายๆเครื่องแทน

เครื่อง AM มีระบบอะไรกันบ้าง

เครื่องพิมพ์สามมิติแต่ละระบบทำงานอย่างไร

เครื่องพิมพ์สามมิติไม่ว่าจะเป็นระบบใดก็ตามจะสร้างวัตถุขึ้นมาจากไฟล์สามมิติทีละชั้น ๆ เพียงแต่ระบบหนึ่ง ๆ จะมีวิธีการเฉพาะตัว เพื่อไม่ให้เกิดความสับสน เราทำ Infographic ของเครื่องพิมพ์ทุกระบบมาเปรียบเทียบให้เข้าใจได้ง่าย โดยจัดเป็นกลุ่ม ระบบ ชื่อระบบ วัสดุที่ใช้ และยี่ห้อที่มีจำหน่ายในท้องตลาด
additive-manufacturing-infographic--x-large

คลิ๊กที่รูปเพื่อขยาย

กับคำถามที่ว่าเทคโนโลยีแต่ละแบบทำงานอย่างไร และผลงานที่ได้ออกมาหน้าตาเป็นอย่างไร ระบบการพิมพ์แต่ละแบบมีข้อดี-ข้อด้อยอย่างไร?
ในบทต่อไปนี้จะแสดงให้เห็นว่าระบบต่างๆ ทำงานอย่างไรโดยละเอียด

Fused Filament Fabrication (FFF)

เป็นระบบที่นิยมใช้มากที่สุดสำหรับเครื่องพิมพ์ตั้งโต๊ะ ทำงานได้รวดเร็ว และต้นทุนถูกที่สุด

FFF เป็นการพิมพ์ที่เริ่มต้นจากวัสดุที่ทำมาเป็นเส้นยาว ๆ ซึ่งเรียกว่า Filament มันจะถูกดึงมาจากม้วนป้อนเข้าสู่ส่วนที่ทำความร้อนเพื่อทำให้วัสดุละลาย เมื่อมันละลายแล้วก็จะถูกฉีดออกมาจากหัวพิมพ์ซึ่งจะลากไปตามแบบที่กำหนดจากโปรแกรม ในขณะที่วัสดุถูกฉีดออกมาเป็นชั้นๆ มันก็จะเย็นลง และแข็งตัวเพื่อรองรับวัสดุที่จะซ้อนในชั้นต่อๆ ไปจนกระทั่งเสร็จสิ้นทั้งชิ้นงาน
fdm-technologyนอกจากจะเป็นระบบที่ต้นทุนถูกที่สุดแล้ว ยังมีวัสดุ และสีให้เลือกมากมาย ทั้งวัสดุ ABS, PLA, Nylon หรือวัสดุแปลกๆ เช่นเส้นที่ผสมคาร์บอน บรอนซ์ หรือไม้
FDM เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับงานที่ต้องการทำต้นแบบด้วยความรวดเร็ว และราคาถูก สามารถนำไปใช้ได้กับงานต่างๆ ได้อย่างกว้างขวาง การพิมพ์ในปัจจุบันมีความก้าวหน้ามาก สามารถพิมพ์ในส่วนที่เป็นกลไก และอิเลคทรอนิคส์ได้ด้วย เช่น โดรน แต่การออกแบบบางลักษณะ และข้อจำกัดของวัสดุ ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้ระบบ FDM กับงานที่มีความละเอียด และซับซ้อนสูง

raspberrypi-case

กล่องใส่ Raspberry Pi B+ ออกแบบโดย walter

housingต้นแบบฝาครอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

drone Mini FPV Tricopter ออกแบบโดย EMaglio. Printed by Ken’s Hub

house-modelแบบจำลองบ้านพิมพ์ด้วยวัสดุ PLA และ เส้นพลาสติกผสมไม้

bronze-bustsรูปปั้นครึ่งตัวพิมพ์ด้วยเส้นพลาสติกผสมบรอนซ์ ทางขวาเป็นตัวที่ขัดแล้ว

Stereolithography and Digital Light Processing (SLA & DLP)

ระบบเรซิ่นเหลวที่ทำให้แข็งตัวโดยแสง ส่วนมากจะใช้ในงานที่มีรายละเอียดมากๆ งานปั้น และงานเครื่องประดับ

ทั้งระบบ Stereolithography (SLA) และ Digital Light Processing (DLP) สร้างชิ้นงานสามมิติขึ้นจากเรซิ่นเหลว (photopolymer) ใช้แสงที่ส่องเป็นรูปร่างชิ้นงานทำให้มันแข็งตัวเป็นชั้นๆ
ในการขึ้นรูปชิ้นงาน แท่นพิมพ์จะจุ่มลงไปในถาดโปร่งแสงที่มีน้ำเรซิ่นอยู่ เมื่อแท่นพิมพ์จุ่มลงไปถึงก้นถาดเครื่องกำเนิดแสง จะฉายภาพชิ้นงานทีละชั้นทะลุผ่านถาดมาทำให้เรซิ่นแข็งตัว เมื่อเรซิ่นแข็งตัวแล้วแท่นพิมพ์จะขยับสูงขึ้นไปเท่ากับความสูงของชั้นถัดไป น้ำเรซิ่นใหม่ก็จะไหลเข้ามาแทนที่ แล้วเครื่องกำเนิดแสงก็จะฉายภาพของชั้นถัดไป เป็นแบบนี้ทีละชั้นไปเรื่อยๆ จะกระทั่งเสร็จงาน ปัจจุบันเครื่องพิมพ์ระบบนี้มีอยู่สองลักษณะ แตกต่างกันด้วยแหล่งกำเนิดแสงซึ่ง SLA จะใช้แสงเลเซอร์ ในขณะที่เครื่องระบบ DLP จะใช้แสงจากเครื่อง projector

sla-technology
แผนภาพแสดงการทำงานของเครื่องพิมพ์สามมิติระบบ SLA

เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติประเภทนี้มีอยู่ในเครื่องตั้งโต๊ะด้วย วัสดุที่ใช้ได้ขณะนี้จำกัดอยู่ที่เรซิ่นเท่านั้น แต่ก็กำลังจะมีวัสดุหลากหลายอย่างที่มีการผลิตออกมาเพื่อเพิ่มความแข็งแรง และความยืดหยุ่นของชิ้นงาน

เครื่องพิมพ์สามมิติทั้ง SLA และ DLP เป็นระบบมีความละเอียดสูง ได้ผิวงานที่เนียนเรียบ มักใช้กับงานที่มีรายละเอียดมากๆ เช่นงานประติมากรรม เครื่องประดับ งานต้นแบบ โดยปรกติเครื่องพิมพ์ชนิดนี้มีพื้นที่พิมพ์ขนาดเล็ก จึงไม่สามารถพิมพ์งานขนาดใหญ่ได้

part-prototypeการประกอบงานต้นแบบ ใช้เรซิ่นความแข็งแรงสูง (สีน้ำเงิน) กับเรซิ่นปกติ โดยใช้เครื่องของ Formlabs

propeller-prototype ใบพัดเทอโบชาร์จเจอร์ ใช้เรซิ่นความแข็งแรงสูง

planetary-gears ชุดเกียร์ ประกอบกับส่วนที่เคลื่อนไหวได้ ออกแบบโดย aubenc. พิมพ์โดย Diederik’s Hub

ninja-turtleรูปปั้นพิมพ์ที่ความละเอียด 25 ไมครอน ให้รายละเอียด และความเรียบเนียนของพื้นผิวสูง ออกแบบโดย Robin Brockötter

jewelryเครื่องประดับพิมพ์จากเรซิ่นชนิดหล่อตรง และแหวนที่หล่อสำเร็จแล้ว ออกแบบและพิมพ์โดย Formlabs

ระบบ Selective Laser Sintering (SLS)

การขึ้นรูปพลาสติกโดยใช้เลเซอร์ความเข้มสูง เหมาะสำหรับต้นแบบที่นำไปใช้งานได้ และชิ้นส่วนที่มีความสลับซับซ้อน

Selective Laser Sintering (SLS) เป็นการใช้แสงเลเซอร์ไปทำละลายและขึ้นรูปชิ้นงานจากผงวัสดุที่ใส่เข้าไป

เครื่องพิมพ์ระบบนี้จะมีแท่นพิมพ์อยู่สองส่วน เมื่อเริ่มพิมพ์เครื่องจะยิงแสงเลเซอร์ลงไปที่ผงวัสดุ เป็นรูปร่างตามแบบที่กำหนด เมื่อวัสดุละลาย หลอมเป็นเนื้อเดียวกันแล้ว แท่นพิมพ์ส่วนที่สร้างชิ้นงานจะเลื่อนลง ในขณะที่แท่นพิมพ์ส่วนที่บรรจุผงวัสดุจะเลื่อนขึ้น ลูกกลิ้งก็จะกลิ้งเอาผงวัสดุมาทับบนส่วนที่พิมพ์ไปแล้ว แสงเลเซอร์ก็จะยิงแสงเป็นรูปร่างของชั้นต่อไป จนกว่างานจะเสร็จ

sls-technologyแผนภาพแสดงการทำงานของเครื่องพิมพ์สามมิติระบบ SLS

เครื่องพิมพ์ระบบนี้มักใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเครื่องระดับตั้งโต๊ะก็มีให้เห็นแล้ว และกำลังถูกผลักดันให้เป็นระบบหลักของการพิมพ์สามมิติ วัสดุที่ใช้ได้มีหลากหลายเช่น polyamides (หรือ nylon), polystyrenes และ thermoplastic elastomers
ระบบ SLS ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการทำต้นแบบที่ใช้การได้จริง รวมถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเลยทีเดียว ข้อได้เปรียบประการสำคัญของระบบนี้คือเราสามารถออกแบบได้อย่างอิสระ เนื่องจากผงวัสดุที่ไม่ได้ถูกหลอมจะทำหน้าที่เป็น support ให้กับเนื้องาน ดังนั้นงานที่มีความสลับซับซ้อน มีส่วนยื่น หรือ overhang ก็ไม่มีความจำเป็นต้องสร้าง support เพิ่มเติม เนื่องจากระบบนี้ต้องการเวลาในการระบายความร้อนค่อนข้างนาน จึงทำให้ต้องใช้เวลารวมทั้งกระบวนการนานกว่า

bracketข้อต่อหลักของเครื่องยนต์เจ็ท สามารถลดเนื้อวัสดุลงได้ 78% ออกแบบโดย GE

goproอุปกรณ์เสริมของ GoPro ออกแบบโดย Alan Nguyen

jet-engineแบบจำลองแสดงภาพตัดภายในเครื่องยนต์เจ็ทขอบริษัท GE สามารถเคลื่อนไหวได้ด้วย

beagleboardกล่องใส่คอมพิวเตอร์จิ๋ว BeagleBone พร้อมกับ breadboard ขนาดครึ่งเดียว เพื่อทำเป็นห้องทดลองแบบพกพา

t-rexหุ่นจำลองโครงกระดูกของ Tyrannosaurus rex

Material Jetting (PolyJet and MultiJet Modeling)

ระบบที่มีความแม่นยำ และเสมือนจริงมากที่สุด มีความละเอียด และความเรียบเนียนของพื้นผิวที่ดี
Material Jetting (หรือที่บริษัท Stratasys เรียกว่า PolyJet และ 3D Systems เรียกว่า MultiJet Modeling) เป็นระบบที่คล้ายกับเครื่องพิมพ์ inkjet แต่แทนที่มันจะพ่นหมึกพิมพ์ลงบนกระดาษ มันจะพ่นโพลีเมอร์เหลวลงบนแท่นพิมพ์ จากนั้นแสง UV จะทำให้มันแข็งตัวในทันที
กระบวนการสร้างชิ้นงานจะเริ่มจากการที่เครื่องพิมพ์พ่นของเหลวลงบนแท่นพิมพ์ตามด้วยแสง UV เพื่อให้ของเหลวแข็งตัว จากนั้นชั้นบางๆ ของโพลีเมอร์ก็จะถูกทับซ้อนกันขึ้นไปเรื่อยๆ จนเสร็จ ในส่วนที่เป็น overhang ซึ่งต้องการ support เครื่องจะพ่นวัสดุที่เหมือนเจลเพื่อสร้าง support ชั่วคราว และสามารถเอาออกได้โดยง่ายหลังจากพิมพ์เสร็จ

polyjet-technology
ผังการทำงานของระบบ Material Jetting

ระบบนี้มักใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม วัสดุพิมพ์จะประกอบด้วยโพลีเมอร์ไวแสงแบบเหลว มีให้เลือกหลายชนิดตามความต้องการ เช่นความแข็งแรง ความใส ความยืดหยุ่น ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือสามารถฉีดวัสดุได้หลากหลายชนิดพร้อมกัน เพื่อให้ได้ลักษณะและสีตามความต้องการ
Material Jetting มีข้อได้เปรียบมากมายในการทำงานต้นแบบ มันช่วยให้ผู้ใช้งานสร้างสรรค์งานที่เหมือนจริง และสามารถใช้งานได้ด้วย และยังมีความละเอียด เที่ยงตรง แม่นยำ เป็นระบบการพิมพ์สามมิติที่ให้ความเที่ยงตรงที่สุดในปัจจุบัน มันพิมพ์ได้ถึง 16 ไมครอน ซึ่งบางกว่าเส้นผมของคนเรา

toothbrushต้นแบบแปรงสีฟัน ที่มีขนแปรงเป็นวัสดุอ่อนนิ่ม ด้ามแปรงแข็ง เหมือนการฉีดพลาสติกแบบ Overmold

injection-moldสร้างแม่พิมพ์โดยใช้วัสดุคล้าย ABS ทำได้รวดเร็ว เที่ยงตรงสูง และประหยัด ใช้เป็นแม่พิมพ์ในการฉีดพลาสติกจำนวนไม่มาก ประมาณ 10-100 ชิ้น

medical-visualizationแบบจำลองตับ ที่ใส มองเห็นภายในเพื่อการศึกษาของมหาวิทยาลัยโกเบ ใช้พลาสติกใสในการพิมพ์

turboท่อแยกหลายทางในเครื่องเทอร์โบ เพื่อทดสอบการติดตั้ง
iphone-caseกรอบใส่โทรศัพท์มือถือ ได้แรงบันดาลใจจากคลื่นน้ำทะเล พิมพ์ด้วยวัสดุเสมือน Polypropylene

Binder Jetting

เครื่องพิมพ์สีธรรมชาติจากหินทราย ใช้กันอย่างกว้างขวางงานประติมากรรมรูปเหมือน และหุ่นจำลอง

เครื่องในระบบ binder jetting จะเหมือนกับระบบ SLS ในแง่ของการพิมพ์โดยใช้ผงวัสดุแล้วหลอมเข้าด้วยกัน เพียงแต่แทนที่จะใช้แสงเลเซอร์เพื่อหลอมผงวัสดุเข้าด้วยกัน มันจะใช้สารเหลวเพื่อเชื่อมให้ผงวัสดุติดกัน
กระบวนการพิมพ์จะเริ่มจากหัวพิมพ์ฉีดสารเหลวไปบนแท่นพิมพ์เพื่อเชื่อมผงวัสดุเข้าด้วยกัน เมื่อชั้นแรกเสร็จเรียบร้อย แท่นพิมพ์จะลดระดับลงเล็กน้อย และผงวัสดุชั้นต่อไปจะถูกเกลี่ยลงไปเป็นชั้นบางๆ แล้ววงจรการพิมพ์ก็จะดำเนินไปเรื่อยๆ จนกระทั่งเสร็จสิ้น ได้ชิ้นงานออกมา
หลังจากที่นำชิ้นงานออกจากแท่นพิมพ์ มันจะต้องถูกนำไปล้างเอาผงวัสดุส่วนเกินออกไป และเคลือบด้วยกาวอีกทีหนึ่งเพื่อให้มันมีความแข็งแรง และป้องกันสีซีดจาง

binder-jetting-technology แผนผังแสดงการทำงานของเครื่องพิมพ์ระบบ Binder Jetting

ระบบ Binder Jetting ถูกใช้ในวงการอุตสาหกรรม วัสดุที่ใช้ปกติจะเป็นหินทราย ให้สีเหมือนธรรมชาติ ในราคาที่เอื้อมถึง เมื่อเทียบกับระบบ SLS เนื่องจากว่าระบบนี้ใช้พลังงานน้อยกว่า แต่งานที่ได้ก็มีความแข็งแรงน้อยกว่า
จากการที่มันพิมพ์งานได้สีตามจริงทำให้มันเป็นที่นิยมในงานแบบจำลองทางสถาปัตยกรรม และรูปปั้นเหมือนจริง ข้อดีข้อหนึ่งที่เหมือนกับระบบ SLS คือผงวัสดุที่ไม่ได้เป็นเนื้องานจะทำหน้าที่เป็น Support ไปในตัว ทำให้งานยากๆ มีส่วนยื่นเยอะๆ ทำได้ง่าย ไม่ต้องสร้าง support เพิ่มเติม

3dl-maisonแบบจำลองบ้าน

stadium-modelแบบจำลองสนามกีฬา AEK ในกรุงเอเธนส์

kitchen-modelแบบจำลองครัว

dinosaurรูปปั้น Tyrannosaurus rex

spraying-device
แบบจำลองเครื่องพ่น

การพิมพ์โลหะ (Selective Laser Melting and Electron Beam Melting)

การพิมพ์ในระบบอุตสาหกรรมอย่างแท้จริง เพื่อผลิตงานที่ใช้งานได้จริง และสามารถใช้โลหะ และอัลลอยได้หลายชนิด

Selective Laser Melting and Electron Beam Melting (SLM and EBM) เป็นระบบที่ใช้กันเป็นปรกติสำหรับการพิมพ์โลหะ ลักษณะของมันจะเหมือนกับระบบ SLS ตรงที่ใช้ผงวัสดุเป็นวัตถุดิบในการขึ้นรูป แล้วหลอมวัสดุเหล่านั้นให้เป็นรูปร่างตามต้องการด้วยความร้อน แต่ด้วยวัสดุที่เป็นโลหะ ระบบนี้ต้องใช้พลังงานสูงมากในการหลอมโลหะ แสงเลเซอร์กำลังสูง (ในระบบ SLM) และแสงอิเล็กตรอน (ในระบบ EBM) จึงถูกนำมาใช้
ในการพิมพ์ด้วยระบบนี้ เครื่องพิมพ์จะเกลี่ยผงโลหะให้เป็นชั้นบางๆ บนแท่นพิมพ์ แล้วผงโลหะจะถูกหลอมละลายด้วยแสงเลเซอร์ (SLM) หรือลำแสงอิเล็กตรอน (EBM) จากนั้นแท่นพิมพ์ก็จะเลื่อนลงแล้วเครื่องก็จะเกลี่ยผงโลหะทับขึ้นไปเพื่อพิมพ์ชั้นต่อไป ทำซ้ำๆ ไปจนชิ้นงานเสร็จสมบูรณ์ ทั้งระบบ SLM และ EBM ต้องการ support เพื่อยึดตัวชิ้นงาน และรองรับส่วนยื่นให้ติดกับแท่นพิมพ์ และเพื่อระบายความร้อนจากตัวงานด้วย นอกจากนี้เวลาพิมพ์ ระบบ SLM จะต้องพิมพ์ในพื้นที่ที่มีออกซิเจนต่ำ และระบบ EBM ต้องพิมพ์ในสุญญากาศ เพื่อลดแรงเค้นจากอุณหภูมิ และลดการบิดงอด้วย
dmls-technology ebm-technology
ผังแสดงการพิมพ์ระบบ SLM                                                                                                                       ผังแสดงการพิมพ์ระบบ EBM
ระบบ SLM และ EBM ถูกใช้กันมากในโรงงานอุตสาหกรรม วัสดุที่ใช้ได้เป็นโลหะหลากหลายชนิด เช่นเหล็ก ไทเทเนียม อลูมิเนียม โคบอลต์-โครม และนิเกิล
การพิมพ์โลหะถือเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการพิมพ์สามมิติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวงการการบินอวกาศ อากาศยาน รถยนต์ และระบบดูแลสุขภาพ ครอบคลุมตั้งแต่สินค้าไฮเทค แต่ปริมาณน้อย จากงานต้นแบบไปถึงการพิมพ์เพื่อใช้งานจริง การพิมพ์ชิ้นส่วนโลหะทำให้การออกแบบชิ้นส่วนได้เป็นชิ้นเดียว ไม่จำเป็นต้องมีส่วนย่อยๆ มาประกอบกัน สามารถลดขนาดของชิ้นงาน และลดเนื้อวัตถุดิบได้ ระบบการพิมพ์นี้ได้พัฒนามาจนถึงจุดที่ผลงานสามารถเทียบได้กับสิ่งที่ผลิตจากเครื่องจักรโดยทั่วไปได้แล้ว ทั้งในแง่ของเนื้อวัสดุ และคุณสมบัติทางกายภาพ จนถึงระดับจุลภาคเลยทีเดียว

ge-3d-printed-fuel-nozzleชิ้นส่วนเครื่องยนต์ LEAP ของ GE จำนวน 19 ชิ้น ในส่วนของหัวฉีดน้ำมัน สามารถทำให้เครื่องบินรูปร่างเพรียวลมแบบเครื่องบินรุ่น Boeing 737MAX และ Airbus A320neo ทะยานไปได้

dental-copingครอบฟัน และสะพานฟันของคนไข้ พิมพ์ด้วยวัสดุผสม cobalt-chrome

airbusข้อต่อน้ำหนักเบาใช้ในเครื่องบิน Airbus A380

koenigsegg-turboเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จน้ำหนักเบามาก ผลิตโดยบริษัทรถยนต์ในสวีเดน Koenigsegg

globeโล่รางวัลพิมพ์จากโลหะ stainless steel

ติดตามตอนต่อไปในเรื่องของวัสดุที่ใช้ในการพิมพ์

New Balance ร่วมมือกับทางFormlabs สร้างพื้นรองเท้าจาก3D Printer

New Balance ร่วมมือกับทางFormlabs สร้างพื้นรองเท้าจาก3D Printer

             เมื่อไม่นานมานี้ทาง New Balance บริษัททำรองเท้าชื่อดังจากอเมริกาได้ร่วมมือกับทาง Formlabs เพื่อสร้างพื้นรองเท้าจากเครื่องพิมพ์สามมิติ โดยใช้แพลตฟอร์ม TripleCell และใช้เรซิ่นชนิดพิเศษที่เรียกว่า Rebound Resin ซึ่งออกแบบมาเพื่อพิมพ์ชิ้นงานแบบตาข่ายที่ให้ความแข็งแรงและยืดหยุ่นสูงทนต่อการฉีกขาดได้มากกว่าเรซินทั่วไป และยังมีคุณสมบัติที่ทำให้สามารถรับแรงกระแทกได้เพิ่มมาขึ้นกว่าเดิมอีกด้วย

           (ส้นรองเท้าที่พิมพ์จากเครื่องพForm3)

โดยรุ่นของ New Balance ที่ใช้เทคโนโลยีสามมิติเข้ามาช่วยคือรุ่น FuelCell Echo Triple ในรุ่นที่กล่าวมาตัวซัพพอตร์แรงกระแทกตรงพื้นและส้นเท้ารองเท้าจะพิมพ์จากเครื่องพิมพ์สามมิติของทางformlabs รุ่น form3และform 3L  

                                             

(ในรูปคือตัวซัพพอรต์แรงกระแทกที่พิมพ์จากเครื่องForm3และForm3L)

          การใช้เทคโนโลยีสามมิติเข้ามาช่วยทำให้ลดเวลาในการผลิตลงอย่างมาก โดยเมื่อก่อนต้องเริ่มจากการตัดกระดาษและไปขั้นตอนอื่นๆจนได้รองเท้าออกมาใช้เวลาประมาณ15-18เดือน และการรอชิ้นส่วนโฟมและยางอีก 4-6สัปดาห์ แต่พอได้ใช้แพลตฟอร์ม TripleCell ทำให้ไม่ต้องสร้างแม่พิมพ์อีกแล้ว ซึ่งประหยัดเวลาตรงนี้ไปได้อีกหลายเดือน (จากที่ผมดูในvdoตัวTripleCell น่าจะเป็นโปรแกรมที่ไว้ใช้ออกแบบพื้นรองเท้าโดยเฉพาะ สามารถปรับแต่งรูปทรงของงานได้อย่างรวดเร็ว พร้อมทั้งยังสามารถคำนวนจุดรับน้ำหนักหรือจุดที่รับแรงกระแทกได้อีกด้วย และสุดท้ายเมื่อออกแบบเสร็จสามารถนำไฟล์เข้าเครื่องformสั่งพิมพ์งานได้ทันที)

ซึ่งในอนาคตเราคงจะได้เห็นเทคโนโลยีสามมิติเข้ามามีบทบาทในสินค้าที่เราใช้ในชิวิตประจำวันของเรามากขึ้นอย่างแน่นอน โดยเราอาจจะไม่รู้เลยก็ได้ว่าสินค้าที่เราใช้อยู่นั้นมีบางส่วนพิมพ์จากเครื่องพิมพ์สามมิติ สามารถติดตามเทคโนโลยีใหม่ๆได้ที่ www.print3dd.com

มหาวิทยาลัยเซาท์ออสเตรเลียออกแบบเท้าที่พิมพ์ 3 มิติ เพื่อจำลองบาดแผลของผู้ป่วยโรคเบาหวาน

มหาวิทยาลัยเซาท์ออสเตรเลียออกแบบเท้าที่พิมพ์ 3 มิติ เพื่อจำลองบาดแผลของผู้ป่วยโรคเบาหวาน

        มหาวิทยาลัยเซาท์ออสเตรเลียใช้ส่วนผสมของน้ำตาลไอซิ่งสต็อกไก่และเรซิ่นยืดหยุ่นเพื่อจำลองเป็นบาลแผลที่เท้าที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการฝึกอบรมผู้ป่วยโรคเท้าแห่งแรกของโลก โดย Dr.Helen Banwell ของ UniSA แนะนำให้่วนผสมของน้ำตาลนี้กับเท้าที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพื่อเลียนแบบบาดแผลที่เท้าของผู้ป่วยโรคเบาหวาน ซึ่งมีทั้งแบบแผลที่ติดเชื้อและไม่ติดเชื้อ

        “ การจัดการ และรักษาของอาการโรคเบาหวานที่เท้าอย่างรุนแรงเป็นทักษะที่จำเป็นอย่างมากสำหรับเด็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของโรคเบาหวานทั้ง 2 ประเภทนี้ในประชากรของเรา ” ดร. บันเวลล์กล่าว     “ การดูแลเท้ามีความสำคัญอย่างเป็นยิ่ง สำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวานเนื่องจากการตัดหรือเกิดบาดแผลเพียงเล็กน้อยแค่ครั้งเดียวอาจนำไปสู่ผลที่ตามมา คือความหายนะที่เกิดขึ้นจากแผลที่เท้า แผลที่แขนหรือบาดแผลที่ต่ำลงมากว่าแขน ”

        โรคเบาหวานที่เท้าเป็นสาเหตุอันดับต้น ๆ ที่ทำให้เกิดความพิการที่เกิดขึ้นทั่วโลก แต่ก็ยังมีอัตราการเสียชีวิตต่ำกว่าโรคมะเร็งหลายชนิดอยู่ ซึ่งในออสเตรเลียโรคเบาหวานเป็นสาเหตุของการตัดแขนตัดขามากกว่า 4,400 ราย และการเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาล 10,000 ราย เป็นสาเหตุมาจากแผลที่เท้าที่เกี่ยวข้องกับโรคเบาหวานทั้งนั้น ซึ่งส่วนใหญ่เกิดแผลขึ้นที่แขนขา หรือบางส่วนของขาเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ด้วยเหตุผลทั้งหมดนี้คือจุดประสงค์ที่ทำให้เกิดการทำต้นแบบเท้าที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติ โดยแต่ละชิ้นออกบบขึ้นมาให้มีรอยแผลฟันผุคล้ายๆ แผลที่เกิดจากเบาหวาน ซึ่งเจ้าแผลนี้ทำจากเทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนใช้เวลาในการทำชิ้นละ 1 สัปดาห์ และมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า 123 บาทต่อชิ้น การสร้างรอยแผลบนเท้าจำลองนั้นทำโดยทีมแก้โรคเท้าของยูนิเอสเอซึ่งใช้มือในการทำบาลผล ทั้งนี้ยังสามารถทำได้ทุกอย่างแม้แต่ผลที่เป็นแบบเนื้อเยื้อตาย เน่า แห้ง ไปจนถึงหนองต่างๆ

        ดร.บันเวลล์ ได้กล่าวไว้ว่า โมเดลจำลองแบบเท้า 3 มิติ มีบทบาทเป็นอย่างมากในการใช้สอนนักเรียนปีที่ 4 ในการแก้โรคที่เท้าของผู้ป่วยเกี่ยวกับวีธีการรักษาและจัดการสภาพเท้าที่มีความเสี่ยงสูง “โมเดลจำลองแบบเท้าและแผล 3 มิติ จำลองการบาดเจ็บของผู้ป่วยซึ่งเราได้ปรับปรุงให้สามารถนำไปใช้งานในการสอนได้อย่างเหมาะสมเพื่อให้นักเรียนสามารถใช้เครื่องมือในการรักษาได้อย่างสมจริงและเหมาะสมต่อการรักษา และแบบจำลองเท้า 3 มิติ นั้นยังปลอดภัยสำหรับนักเรียนที่นำไปใช้ฝึกทักษะในการผ่าตัดของพวกเขาก่อนที่พวกเขาจะเริ่มทำงานจริงในคลินิกโดยจะไม่เกิดความกังวันและเครียดเมื่อต้องรักษาผู้ป่วยจริง”

        “เทคโนโลยีใหม่ๆ กำลังเปิดประตูขึ้นมาในทุกๆ วัน” ดร. บันเวลล์ กล่าว โมเดลจำลองแบบเท้าที่มีบาดแผลเสมือนจริงของเราที่สร้างขึ้นแบบ 3 มิติ คือผสานความคิดสร้างสรรค์ และเทคโนโลยีใหม่ๆ เข้ามาไว้ในที่เดียวกัน ซึ่งผลลัพธ์ที่ออกมานั้นทางเราดีใจเป็นอย่างมาก

 

ที่มา : https://www.3ders.org/articles/

พิมพ์เส้น Flexible กับเครื่อง Adventurer3

พิมพ์เส้น Flexible กับเครื่อง Adventurer3

วันนี้เห็นทาง Flashforge Canada ทดลองพิมพ์งานจากเครื่องพิมพ์ Flashforge Adventurer 3 ด้วยเส้น Flexible ตอนแรกคิดว่าไม่น่าจะเป็นไปได้เพราะเครื่อง Adventurer 3 เป็นการป้อนเส้นพลาสติกแบบ Bowden ซึ่งมอเตอร์ขับเส้นกับหัวพิมพ์จะอยู่ห่างกันมาก จึงมีโอกาสที่เส้น Flexible จะงอติดอยู่ในท่อส่ง ทำให้มอเตอร์ไม่สามารถดันเส้นพลาสติกไปยังหัวพิมพ์ได้ 

เราจึงคิดว่าน่าจะทดลองทำดูบ้างว่าเครื่อง Flashforge Adventurer 3 จะทำได้จริงไหม และยากง่ายอย่างไร อย่างที่ทราบกันดีว่าเส้น Flexible มีความอ่อนตัวมาก มีโอกาสจะคดงอได้ง่าย ไม่แนะนำให้ใช้กับเครื่องแบบ Bowden แต่ท่อส่งเส้นของ Adventurer 3 มีขนาดค่อนข้างพอดีกับเส้นพลาสติก จึงทำให้ไม่มีช่องว่างให้เส้นบิดงอ เป็นการบังคับให้เส้นพุ่งไปข้างหน้าอย่างสะดวก 

ในที่นี้จะใช้เส้น TPU ของ eSun ซึ่งมีชื่อทางการค้าว่า e-Flex มีความยืดหยุ่นสูง เหนียว การเชื่อมติดกันของเลเยอร์ดีมาก พิมพ์ง่ายติดแท่นดีมาก 

ข้อควรระวังอันหนึ่งก็คือรูปร่างของโมเดลไม่ควรมีส่วนยื่นมากนัก และไม่ควรมี Overhang เพื่อหลีกเลี่ยงการมี support ในส่วนของหัวพิมพ์ควรใช้หัวพิมพ์ใหม่เพราะหัวพิมพ์เก่าอาจจะมีเศษพลาสติกเกาะอยู่ ทำให้ขวางทางเดินเส้นพลาสติก แล้วมอเตอร์ก็จะดันเส้นไม่ไป ม้วนพลาสติกควรคลายเส้นออกมาก่อน เพื่อไม่ให้เกิดการติดขัดระหว่างพิมพ์ 

การตั้งค่าการพิมพ์สามารถใช้โปรไฟล์ของ PLA ได้เลย แล้วปรับสามจุดนี้

  1. ปรับ retraction เป็น 0 เพื่อไม่ให้มีการดึงเส้นไปมา เป็นการลดโอกาสเส้นบิดงอ
  2. ปรับความเร็วของหัวพิมพ์ลงให้ใช้ประมาณ 20 มม./วินาที
  3. ปรับความร้อนที่หัวพิมพ์ตามที่กำหนดที่ม้วน ในที่นี้จะใช้ 220 องศา ส่วนความร้อนที่แท่นพิมพ์จะเปิดหรือปิดความร้อนก็ได้

คราวนี้ก็มาเริ่มพิมพ์กันเลย

ลุ้นๆ

สำเร็จแล้ว มีเส้นใยเล็กน้อย ใช้มีดคัตเตอร์ปาดออกไม่ยาก 

สรุปคือ Flashforge Adventurer 3 พิมพ์เส้นพลาสติกนิ่มๆ TPU ได้ครับ