แจกไฟล์ตัว Filter กรองอากาศสำหรับหน้ากากอนามัย

แจกไฟล์ตัว Filter กรองอากาศสำหรับหน้ากากอนามัย

พอดีจากเหตุการณ์ในช่วงนี้มีการระบาดของไวรัส COVID-19 ที่เป็นเชื้อไวรัสที่แพร่กระจายจากสารคัดหลั่งที่พบเป็นอย่างมากเลยคือ น้ำลายที่มาจาการพบปะพูดคุยกัน การติดต่อธุรกิจต่าง ๆอย่างที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ และสิ่งที่จำเป็นอย่างมากในช่วงนี้เลยที่จะใช้ในการป้องกันไวรัส COVID-19 นี้ได้ก็จะมี  แอลกอฮอล์ หน้ากากอนามัย และอื่นๆ แต่ 2 อย่างนี้ถือว่าจำเป็นอย่างมาก ทำให้การใช้ชีวิตประจำวันทุกวันนี้การออกจากนอกบ้านหรืออยู่ภายในบ้านต้องใส่หน้ากากอนามัยเพื่อกันการแพร่กระจายของเชื้อไวรัส COVID-19 เพราะไวรัสสามารถกระเด็นติดไปกับน้ำลายของคนเราได้ในขณะพูด เทื่อมีความต้องการท่จะใช้หน้ากากอนามัยเป็นจำนวนมากจึงทำให้หน้ากากอนามัยที่มีขายอยู่ในท้องตลาดนั้นหาได้อยาก และได้มีการแก้ไขปัญหาส่วนนี้ขึ้นมาเป็นหน้ากากผ้าที่สามารถสักล้างได้ ไม่เหมือนหน้ากากอนามัยแบบทั่วไปที่ใช้แล้วต้องทิ้งเลย แต่หน้ากากผ้าบางชนิดจะค่อนข้างหายใจลำบาก ทางเราได้เห็นหน้ากากแบบที่ใช้กันฝุ่น PM2.5  ที่ด้านข้างของหน้ากากนั้นจะมีตัว Filter กรองอากาศที่จะเข้าไปภายในหน้ากาก จึงเกิดความคิดขึ้นมาว่าเมื่อมี 3D Printer อยู่แล้วทำไมไม่ทำตัวกรองขึ้นมาใช้กับหน้ากากผ้าละ และมีการเปลี่ยนผ้าสำหรับกรองภายในแทนส่วนหน้ากากก็สามารถสักตามปกติได้เหมือนเดิม

**สามารถเข้าไปดาวน์โหลดได้ที่ : Filter Mask Covid-19 

 

ทางเราได้เขียนไฟล์ CAD ขึ้นมาเพื่อจะนำมาพิมพ์กับเครื่อง 3D Printer แบบระบบ FDM เพื่อมาใช้กับหน้ากากผ้าที่ใช้งานอยู่ และทางเราได้นำไฟล์ที่ได้เขียนไว้นั้นมาแจกกันฟรีๆ สามารถเข้าไปดาวน์โหลด

**ได้ที่ : Filter Mask Covid-19 สามารถเข้าไปดาวน์โหลดและนำไปพิมพ์แจกหรือใช้งานกันได้เลยนะครับ เมื่อเราพิมพ์เสร็จก็นำมาแกะ Support ออกแและนำหน้ากากผ้าที่เราจะติด Filter ชิ้นนี้เข้าไปมาตัดเป็นรูเพื่อจะใส่ Filter กรอง ส่วนผ้ากรองที่จะใส่ไว้ระหว่างตรงกลางนั้นสามารถหาซื้อได้ หรือสำลีกรอง

  

 

 

 

Flashforge Guider 2 ช่วยผลิตแว่นนิรภัยสู้ COVID-19

Flashforge Guider 2 ช่วยผลิตแว่นนิรภัยสู้ COVID-19

โรงงานผู้ผลิตอุปกรณ์ความปลอดภัยส่วนบุคคลแห่งหนึ่งที่ไม่เปิดเผยชื่อ ในเมืองจินหัว มณฑลเจ้อเจียง ประเทศจีน ได้ใช้เครื่องพิมพ์สามมิติ Flashforge Guider 2 จำนวน 200 เครื่องมาใช้ในการผลิตแว่นครอบตานิรภัย ซึ่งผลิตได้ถึงวันละ 2,000 อันเลยทีเดียว ทั้งนี้ก็เพื่อป้อนให้แก่บุคลากรหน้างานที่ทำหน้าที่ต่อสู้กับเชื้อไวรัส โควิด-19 ในสถานการณ์ที่อุปกรณ์เหล่านี้ขาดแคลนอย่างหนัก

“แว่นครอบตานิรภัยจากเครื่องพิมพ์สามมิตินี้ใช้เวลาในการออกแบบน้อย และปริมาณการผลิตก็สามารถปรับเปลี่ยนได้ง่ายกว่าการผลิตแบบเดิม”

นับแต่เกิดการระบาดของเชื้อไวรัส โควิด-19 ผู้ผลิตทั้งหลายในประเทศจีนได้รวมตัวกันเพื่อต่อสู้กับเชื้อโรคนี้ ไม่ว่าจะชุดป้องกันเชื้อโรค หน้ากาก หรือแม้แต่แว่นนิรภัย เป็นสิ่งที่ต้องการมากที่สุด และมีความขาดแคลนอย่างยิ่งสำหรับเจ้าหน้าที่ทางด้านการแพทย์ โดยเฉพาะแว่นครอบตานิรภัยที่ปรกติจะมีกำลังการผลิตน้อย การเพิ่มกำลังการผลิตก็ทำได้ยาก แต่กลับมีความต้องการสูงในช่วงนี้ 

ความท้าทายในวิกฤตนี้คือทีมงานวิจัยจะต้องออกแบบ พัฒนา และผลิตแว่นครอบตานิรภัยออกมาใช้งานให้ได้ภายใน 153 ชั่วโมง ซึ่งแว่นครอบตานิรภัยที่ผลิตออกมามีน้ำหนักที่เบากว่า สวมใส่ง่ายกว่า และป้องกันการเกิดฝ้าได้ยาวนาน

โรงงานผู้ผลิตได้ทำการเปรียบเทียบเครื่องพิมพ์สามมิติเพื่อเลือกเครื่องที่จะนำมาใช้ในการผลิต ทั้งในด้านขนาดที่ใหญ่ ความเสถียรในการพิมพ์ และความเที่ยงตรงของขนาดงาน เป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกเครื่องพิมพ์ สุดท้ายก็ได้เลือกเครื่องพิมพ์สามมิติ Flashforge Guider 2 จำนวน 200 เครื่อง นำมาใช้ในการผลิต มันดูน่าประทับใจมากที่เห็นเครื่องพิมพ์ทั้ง 200 เครื่องทำงานไปพร้อมๆ กัน

ในระหว่างที่บทความนี้ถูกเผยแพร่ แว่นครอบตานิรภัยจำนวนกว่า 5,000 อันได้ถูกส่งไปยังโรงพยาบาลต่าง ๆ ผ่านการบริจาค ทั้งหมดนี้น่าจะช่วยลดการขาดแคลนอุปกรณ์ความปลอดภัยลงได้ ในอนาคตอันใกล้ผู้ผลิตตั้งใจจะขยายกำลังการผลิตออกไปอีกจนถึง 10,000 อันต่อวัน

ลูกค้า: รพ.ธรรมศาสตร์เฉลิมพระเกียรติ

ลูกค้า: รพ.ธรรมศาสตร์เฉลิมพระเกียรติ

ขอขอบคุณ รพ.ธรรมศาสตร์เฉลิมพระเกียรติ
ที่อุดหนุนเครื่องพิมพ์สามมิติ Flashforge Creator 3 เพื่อใช้ในกิจการของโรงพยาบาลต่อไป

3D Printer : Flashforge Creator 3

Bionics เทคโนโลยีเปลี่ยนโลก

Bionics เทคโนโลยีเปลี่ยนโลก
Bionics มาจากคำว่า Biology + Electronics (Jack E. Steele) หรือบางสำนักใช้ Mechanics สำหรับในภาษาไทยนั้น คำที่ใกล้เคียงที่สุดน่าเป็น ชีวจักรกล เป็นเทคโนยีที่ประยุกต์ระหว่าง หมอกับวิศวกร(กรณีที่ใช้กับมนุษย์) หรือ นักวิทยาศาสตร์กับวิศวกร โดยการนำศาสตร์ความรู้ทางเครื่องจักร, Robot, วงจรไฟฟ้า และ AI มาประยุกต์ใช้กับมนุษย์, สิ่งมีชีวิต, สัตว์ รวมถึงพืชด้วย พืช

ตัวอย่างที่เห็นง่ายและชัดเจนคือ แขนกล Bionic Arm ที่ใช้กับผู้พิการแขนขาด สามารถสั่งงานโดยสัญญาณประสาทบริเวณแขนของผู้ใช้งานเอง หรือที่ตอนนี้ฮิตกันมากๆ Exoskeleton อุปกรณ์สวมใส่กับคนปกติ(Wearable robot) ที่ใส่แล้วทำให้คนมีพลังมากขึ้น ลดความเหนื่อยล้าในการ ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตที่คนงานต้องออกแรงเยอะๆ หรือแม้แต่ในวงการทหารที่ทำให้ผู้ใส่กลายเป็นยอดมนุษย์ยกจรวดหลัก 100Kg ได้ เรื่องน่าตืนเต้นในหนัง Scifi พวกมนุษย์ไซบอร์กจะไม่เป็นแค่จิตนาการอีกต่อไป

นอกจากในมนุษย์ Bionics ยังประยุกต์ใช้ในสัตว์เช่น แมลง Bionic Insect เช่นการติด Sensor Tracking การเคลื่อนที่และการดำรงชีวิตของผึ้ง เพื่อศึกษาการลดจำนวนลงของผึ้ง ล่าสุดมีการทดลองติดวงจรรับสัญญาณโดยตรงจากสมองกับลิงพิการ โดยลิงใช้สมองบังคับรถวีลแชร์ให้เคลื่อนที่ได้โดยตรง

Bionics Bugs มีทั้งเลียนแบบการทำงานของแมลง และแบบติดตั้งในตัวของแมลง

โดยนักวิจัยที่ MIT ได้นำเอาท่อนาโนคาร์บอนใส่เข้าไปในเซลล์พืช แล้วทำให้พืชสามารถสังเคราะห์แสงได้มีประสิทธิภาพสูงกว่าเดิม นอกจากนั้น ยังมีงานวิจัยที่ใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ไปเชื่อมต่อกับระบบการสื่อสารระหว่างเซลล์ในพืช เพื่อใช้พืชเป็นอุปกรณ์เซ็นเซอร์ตรวจจับสิ่งผิดปรกติ ผมเคยเห็นงานวิจัยชิ้นหนึ่ง ที่ทำให้พืชเป็นสิ่งมีชีวิตกึ่งหุ่นยนต์ โดยเชื่อมต่อระบบเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์เข้าไปกับพืช เพื่อทำให้พืชสามารถเคลื่อนที่ไปหาแสง หรือ แหล่งน้ำได้ … เป็นการเอาชนะธรรมชาติเดิมของพืช ที่มันเป็นสิ่งมีชีวิตที่เคลื่อนที่ไม่ได้

ในบทความนี้จะพูดถึง Bionics หรือ ชีวจักรกลที่เกี่ยวกับมนุษย์เราเป็นหลัก

exoskeleton ช่วยผู้ป่วยเดินไม่ได้ให้กลับมาเดินได้อีกครั้ง

Bionics ในปัจจุบัน
มีหลายปัจจัยบวกที่ทำให้ Bionics มีความนิยมและใช้ในวงกว้างมากขึ้น เนื่องจากเทคโนโลยีมีราคาถูกลง การขึ้นต้นแบบและการผลิตสามารถทำได้ง่ายขึ้น ไม่ต้องมีการผลิตต่ำขั้นจาก 3D Printer แบตเตอรี่มีขนาดเล็กลงและมีความจุมากขึ้น รวมถึงการมาของ IoT เมื่อทุกอย่างสามารถเชื่อมต่อเข้ากับเนตเวิร์ค บังคับการใช้งานทางไกล

Aging Society สังคมผู้สูงอายุ ปัจจุบันโลกเข้าสู่สังคมผู้สูงอายุคนมีอายุมากขึ้น โดยเฉพาะในประเทศไทยอายุขัยของประชากรมากขึ้น คนแก่อยู่ด้วยตัวเองและพึ่งพาตัวเองมากขึ้น Bionics แบบสวมใส่จะช่วยให้คนแก่เหล่านี้ใช้ชีวิตประจำวันได้ดีขึ้น เช่นชุด ExoSkeleton ทำให้คนแก่เดินได้คล่องตัว หรือช่วยให้มีกำลัง หรือ ตัวซัพพอร์ตเข่าทำให้คนแก่สามารถนั่งยองแล้วลุกขึ้นยืนง่าย

ปัจจุบัน 3D Printer มีความนิยมมากขึ้น และมีราคาถูกลงอย่างมาก มีส่วนช่วยอย่างมากในการสร้างสรรค์นวัตกรรมใหม่ๆ Bionics ล้วนเกี่ยวของกับบุคคล และบุคคลแต่ละคนนั้นมีขนาดไม่เท่ากัน (ขนาดแขนซ้ายและขวายังมีขนาดไม่เท่ากัน) เมื่อก่อนมีข้อจำกัดในการสร้างเนื่องจากเป็นของที่ Custom made ทำให้ต้นทุนสูงใช้เวลาในการผลิตนาน มาปัจจุบันมีเทคโนโลยี 3D Scanning, 3D Printing ซึ่งลดต้นทุนและประหยัดเวลาเป็นอย่างมาก

ส่วนประกอบต่างๆจาก Bionics Arm มาจากเครื่องพิมพ์ 3มิติ

ความปลอดภัยของการทำงานเป็นกฏหมายบังคับใช้ในหลายๆประเทศ อุตสาหกรรมแรกๆที่ใช้ ExoSkeleton (ชุดที่ใสแล้วช่วย Support ร่างกาย ลดการบาดเจ็บในการทำงาน) คืออุตสาหกรรมรถยนต์ บริษัทผลิตรถยนต์หลายแห่งให้พนักงานของตนใช้ Bionic devices ช่วยในการทำงาน ลองนึกภาพว่าพนักงานในสายการผลิตต้องเงยหน้าทั้งวันในการเช็คสภาพรถและไขน็อต หากไม่มีอุปกรณ์ Support อาจจะทำงานได้น้อย หรือบาดเจ็บจากการทำงานได้ง่ายๆ บริษัทที่ใช้อยู่ในปัจจุบันเช่น Ford Motor, BMW, Hyundai (บางแห่งของจากพัฒนาและให้พนักงานตัวเองใช้แล้ว ยังเอามาขายกับคนข้างนอก)

การปรับตัวของมหาวิทยาลัยก็มีส่วนสำคัญ ผลักดันให้ Bionics มีความนิยมมากขึ้น เช่นในไทย รพ.รามาฯ เปิดหลักสูตร “แพทย์-วิศวะ” เรียน 7 ปี ได้สองปริญญา ปั้น “แพทย์นวัตกร” สาขาวิชาที่เป็นการประยุกต์แพทย์+วิศวะ ชีวการแพทย์ เทรนดังกล่าวมีมาช่วงนึงแล้ว เนื่องจากเทคโนโลยี Robotic กับมนุษย์มีความนิยมมากขึ้น การวิจัยที่เกี่ยวกับ Bionics มีมากขึ้น

หลักสูตรที่เปิดร่วมระหว่าง แพทย์รามา-วิศวะมหิดบ

Bionics ในอนาคต
ปัจจุบัน Bionics ยังอยู่ในรูป อุปกรณ์ส่วมใส่(wearable robotics) หรืออุปกรณ์ทดแทน(Prosthetic devices) แต่ในอนาคตอันใกล้เราจะเข้าใกล้หนัง Scifi มากขึ้น หลายๆคนคงรู้จักหนังดังอย่าง The Metrix การเชื่อมต่อคนเข้ากับคอมพิวเตอร์ ผ่านสมองโดยตรง
ล่าสุด Elon Musk เปิดตัว Neurallink โครงการนี้จะฝั่งเส้นสัญญาณขนาดเล็กมากเข้าไปในสมอง ปัจจุบันอาจจะติดเรื่องกฏหมายเรื่องการทดลองในมนุษย์ แต่นักวิทยาศาสตร์บอกว่าเรื่องนี้เป็นไปได้และได้ทดลองกับสัตว์ทดลองเป็นที่เรียบร้อยแล้ว

A : การต่อสายสัญญาณกับสมองโดยตรง B : output สัญญาณออกเป็นช่อง USB-C ดูน่ากลัวพิลึก แต่เรื่องดังกล่าวจะใกล้ตัวเรามากในอนาคต

Bionics กับการใช้งาน แบ่งการใช้งานหลักๆได้ดังนี้

  • Health Care
    การใช้งาน ชีวจักรกลเพื่อการแพทย์ การรักษาผู้ป่วย ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดที่สุดคือ ReWalk เป็น ExoSkeleton เพื่อการสวมใส่สำหรับผู้ป่วย Stroke หรือกำลังทำกายภาพบำบัดอยู่ ลักษณะเหมือนเป็นหุ่นยนต์ช่วยเดิน แบบสวมใส่ ช่วยพยุงตัวคนใช้งาน ส่งเสริมการทำกายภาพบำบัด
    หรืออีกตัวอย่างนึง Open Bionics ทำแขนกลสำหรับผู้พิการแขน โดยสามารถสั่งงานการหยิบจับ ผ่านประสาทสัมผัสที่ต้นแขน โดยผู้ใช้สามารถเลือกสี รูปแบบ รวมถึงออกแบบ แขนกลดังกล่าวด้วยตนเองได้

    บ้านพักคนชราที่ญี่ปุ่นเริ่มการใช้ Exoskeleton กันแล้ว
  • Work
    การใช้ Bionics ในโรงงานอุตสหกรรม คลังสินค้า เครื่องมือช่วยดังกล่าวให้พนักงานทำงานได้ยาวนานขึ้น ลดความเมื่อยล้าในการทำงานลง โดยปัจจุบันใจใน line การผลิตของรถยนต์ Ford, Hyundai หรือในคลังสินค้าอย่างใน Amazon ตัวอย่างต่อไปในประเทศญี่ปุ่น มีจำนวนผู้สูงอายุมากขึ้น แต่กับมีผู้ดูแลหรือนางพยาบาลน้อยลง Bionics ที่ใช้สวมใส่ จำพวก ExoSkeleton มีการใช้งานมากขึ้น ในบ้านพักคนชรา ทำให้พยาบาลผู้ดูแลยกคนชราขึ้นเตียงได้ เป็นต้น

    ในสายการผลิตรถยนต์ หรือในคลังสินค้า มีการ wearable robotics อย่างแพร่หลาย
  • Military
    เป็นวงการที่มีเงินลงทุนเยอะที่สุด เรื่องของ Super Soldier มีมานานมากแล้ว เป็นอุปกรณ์ที่สวมใส่ แล้วเพื่อพลังให้ทหารให้ ยกของได้มากขึ้น วิ่งได้เร็วขึ้น และอื่นๆ อาจจะเรียกว่าชุดเกราะทางทหารก็ว่าได้

    เมื่อใส่แล้วทหารวิ่งเร็วขึ้น, สามารถยกของได้มากขึ้น
    เหมือนในหนัง Scifi Exoskeleton มาในการทหารมากขึ้นรวมกับ Robotics

Bionics ประเภทต่างๆตามการสวมใส่

  • แบบส่วมใส่ อาจจะมาในรูปแบบเสื้อ ใส่ที่แขน สวมที่ขา
  • แบบทดแทน ใส่แทนแขนที่เสียไป หรือ ใส่แขนขาที่ถูกตัดไปจากอุบัติเหตุ
  • แบบปลุกถ่าย (จำพวก Neuralink) อันนี้อาจจะดูล้ำหน้า แต่อนาคตอันใกล้เราน่าได้เห็น Bionics แบบปลูกถ่ายในร่างกายเราเลย เชื่อมต่อโดยตรงกับสมองของ อาจจะมาเป็นรูปแบบคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลแบบฝั่งในร่างกายมนุษย์

Bionics กับ 3D Printer
3D Printer เป็นเครื่องมือผลิตชิ้นงาน แบบ Customize ได้ไม่จำเป็นต้องผลิตแบบเดียวกันเป็นหลักพัน หลักหมื่นชิ้นอีกต่อไป ดังนั้นการสร้างชิ้นงานให้เหมาะกับบุคคลนั้นๆ(personalize) จึงไม่ยากและราคาแพงอีกต่อไป เมื่อวัดขนาดทางกายภายของบุคคลนั้นๆด้วยเครื่องมือวัด หรือ 3D Scanner >> สามารถออกแบบชิ้นงานใน CAD ให้เหมาะกับคนนั้นๆ >> สุดท้ายสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนพลาสติก หรือ โลหะให้เหมาะกับขนาดคนนั้นๆต่อด้วย 3D Printer เป็นการลดเวลาและต้นทุนการผลิต อีกทั้งยังแม่นยำพอดีกับคนนั้นๆอีกด้วย

Bionics แบบง่ายๆด้วยเครื่องพิมพ์ 3มิติ
Exiii จากญี่ปุ่นใช้ 3D Printer ขั้นสูงในการผลิต
สาวน้อยพิการทั้งสองแขน ใช้ Bionics Arm จาก openbionics
Bionics ไม่ใช่เรื่องไกลตัวอีกต่อไป

Links เพิ่มเติม

https://www.print3dd.com/3d-solutions/medical/ 3D Print/Scan กับงานทางการแพทย์
https://thematter.co/science-tech/lex-bionic-chair/61771 คนไทย ทำ KickStarter
https://www.print3dd.com/open-bionics-to-worlds-first/ Bionics Arm
https://mgronline.com/qol/detail/9620000099374?fbclid=IwAR2Jv0US-ueUOO6yBNqgovSrZdmJG8KFW2x5JriAniw2Ni6eS3WmYjhHseQ แพทย์นวัตกร / มหิดล-รามา

โปรแกรมสร้างโมเดล เพื่อการพิมพ์สามมิติ

โปรแกรมสร้างโมเดล เพื่อการพิมพ์สามมิติ

สำหรับผู้ที่เริ่มก้าวเข้ามาในวงการพิมพ์สามมิติ อาจจะสนุกไปกับการโหลดโมเดลที่ถูกใจมาพิมพ์ แต่เมื่อถึงจุดหนึ่งโมเดลสำเร็จรูปนั้นอาจจะไม่ตอบโจทย์ความต้องการหลายๆ ด้าน ไม่ว่างาน หรือเรื่องส่วนตัว ดังนั้นการที่เราสามารถออกแบบ และสร้างโมเดลของเราเองได้ก็เป็นสิ่งที่ควรจะพิจารณา

ในปัจจุบันมีโปรแกรม 3D อยู่มากมายจนน่าเวียนหัว เราได้จัดประเภทของโปรแกรมมาให้ดูแบบง่าย ๆ คุณสามารถเลือกแบบที่ตัวเองชอบ และถนัดเพื่อสร้างสรรค์ผลงานของตัวเอง และยังอาจจะใช้เป็นช่องทางทำเงินได้อีกด้วย

รายการข้างต้นเป็นเพียงทางเลือกที่คนทั่วไปนิยม และเราเห็นว่าเป็นโปรแกรมที่ผู้ใช้งานเริ่มต้นเรียนรู้ได้ง่าย และเร็วที่สุด อย่างไรก็ตามยังมีรายละเอียดเพิ่มเติมที่ต้องพิจารณาในการเลือกโปรแกรมอีกเพื่อให้เข้ากับความถนัดส่วนตัว หากต้องการทราบรายละเอียดมากกว่านี้โปรดเข้าไปดูได้ที่ reddit.com/r/3Dprinting/wiki/makingmodels

การปรับระดับแท่นพิมพ์

การปรับระดับแท่นพิมพ์

การปรับระดับแท่นพิมพ์ เป็นเรื่องหนึ่งที่มีความสำคัญมาก เทียบเท่ากับฐานรากของอาคารเลยทีเดียว แต่ก็เป็นสิ่งที่คนส่วนใหญ่มักจะละเลยขั้นตอนนี้ไป ลองกลับมาใส่ใจกับการปรับระดับแท่นพิมพ์เพื่องานที่มีคุณภาพดีกว่ากันเถอะ

เคล็ดลับการออกแบบเพื่อการพิมพ์สามมิติ

เคล็ดลับการออกแบบเพื่อการพิมพ์สามมิติ

ในการออกแบบเพื่อการพิมพ์สามมิติ จะมีข้อควรระวัง และข้องแนะนำอย่างไรบ้าง เรารวบรวมมาให้แล้วครับ

ความแตกต่างระหว่างเครื่อง SLA & DLP ในปี 2020

ความแตกต่างระหว่างเครื่อง SLA & DLP ในปี 2020

                    ในตลาดมีเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติหลายระบบ ทำความคุ้นเคยเกี่ยวกับความแตกต่างของแต่ละระบบเพื่ออธิบายว่าคุณคาดหวังอะไรจากการพิมพ์ซึ่งเป็นการตัดสินใจครั้งสุดท้ายกับเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับแอปพลิเคชั่นของคุณSLA (Stereolithography) และ DLP (Digital light processing) การพิมพ์ใน 2 รูปแบบนี้เป็นการพิมพ์ที่เป็นที่รู้จักโดยทั่วไปสำหรับการพิมพ์เรซิ่น การพิมพ์เรซิ่นเป็นที่นิยมในการผลิตชิ้นงานที่มีความแม่นยำสูงแบบ ISOTROPIC และต้นแบบที่เป็นรูปแบบตัน และชิ้นส่วนของหลายๆวัสดุกับงานที่อาศัยความละเอียดและพื้นผิวที่เรียบในขณะที่เทคโนโลยีเหล่านี้เคยมีความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายที่สูง แต่ในปัจจุบันรูปแบบของเครื่อง SLA และ DLP ขนาดเล็ก ที่สามารถผลิตชิ้นส่วนที่ได้มาตรฐานอุตสาหกรรมซึ่งอยู่ในราคาที่สามารถจับต้องได้และกับความสามารถรอบด้านที่ไม่มีใครเทียบได้ด้วยวัสดุการพิมพ์ที่หลากหลายการทำงานทั้ง 2 ระบบ โดยอาศัยแหล่งกำเนิดของแสง SLA ใช้แสงเลเซอร์และ DLP ใช้โปรเจคเตอร์ สำหรับวัตถุที่มีความหนาของแต่ละชั้นบางซ้อนกันเพื่อสร้างเป็นของแข็ง ในหลักการใกล้เคียงกันมาก และ 2 เทคโนโลยีให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันในคำแนะนำนี้ จะพูดถึงรายละเอียดและเปรียบเทียบในรูปแบบของความละเอียด ความแม่นยำ ขนาดของชิ้นงานที่พิมพ์ได้ ความเร็วในการพิมพ์ ขั้นตอนในการทำงานและอีกมากมาย

SLA Printer ทำงานอย่างไร

เครื่องพิมพ์ของ SLA ประกอบด้วยถาดเรซิ่นกับฐานที่โปร่งใสและพื้นผิวที่ไม่ติด ซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นผิวแยกสำหรับรองรับเรซิ่นเหลวเพื่อให้ขณะพิมพ์สามารถแยกชั้นที่เกิดขึ้นใหม่ได้อย่างอ่อนโยน

                    กระบวนการการพิมพ์เริ่มจากแท่นพิมพ์ชิ้นงาน(4) เคลื่อนลงมาใกล้ถาดเรซิ่น(9) และมีระยะห่างระหว่างแท่นพิมพ์ชิ้นงานกับถาดเรซิ่นเท่ากับ Layer Height หรือที่เรียกกันว่าความละเอียดของชิ้นงาน           และด่านล่างของถาดเรซิ่น เลเซอร์จะยิงไปที่กระจก 2 บาน กัลวานอมิเตอร์กำหนดพิกัดของแสงให้ถูกต้องบนกระจก แสงส่องผ่านด้านล่างของถาดเรซิ่นและทำให้เรซิ่นชั้นนั้นๆแข็งตัวชั้นที่ถูกทำให้แข็งตัวแล้วจะแยกออกจากด้านล่างของถาดน้ำยาเรซิ่นและแท่นพิมพ์เคลื่อนที่ขึ้นเพื่อให้เรซิ่นที่เกาะอยู่ที่ตัวงานไหลลงไปที่ถาดเรซิ่นด้านล่าง การทำงานจะเป็นในลักษณะนี้จนกว่าจะปริ้นงานเสร็จ LFS (Low Force Stereolithography) เทคโนโลยี สามารถใช้งานได้ใน Form3 และ Form3L นี่คือเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในรุ่นต่อๆไปในเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่เป็นเทคโนโลยี LFS ในส่วนของเลนส์ประกอบไปด้วย LPU(Light Processing Unit) ภายใน LPU ตำแหน่งของกัลวานอมิเตอร์มีความหนาแน่นของเลเซอร์สูงในแกน Y ผ่านทะลุไปยังตัวกรอง และพุ่งไปยังกระจกพับได้และกระจกที่เป็นพาราโบลิกเพื่อความสม่ำเสมอในการรับแสงที่ตั้งฉากกับระนาบที่ใช้ในการสร้างงานและทำให้มั่นใจในเรื่องของความแม่นยำ การเคลื่อนที่ของ LPU ในแกน x ชิ้นงานที่ถูกพิมพ์จะหลุดออกมาจากด้านล่างของถาดเรซิ่นในส่วนที่มีความยืดหยุ่นซึ่งลดแรงอย่างมากระหว่างกระบวนการการพิมพ์

 

                    เทคโนโลยีการพิมพ์ LFS ที่ใช้แรงน้อยมากในระหว่างการพิมพ์ การใช้ถาดเรซิ่นที่มีความยืดหยุ่นและการยิงแสงที่ลักษณะเป็นเส้นตรงมีผลทำให้ได้ผิวชิ้นงานที่มีคุณภาพและความแม่นยำในการพิมพ์ นี่คือพัฒนาการของเครื่องพิมพ์ระบบ SLA ในด้านของคุณภาพพื้นผิวและความแม่นยำในการพิมพ์ แรงที่ใช้น้อยลงในการพิมพ์ทำให้ Support ของชิ้นงานแกะออกได้ง่าย และกระบวนการนี้เป็นสัญญาณที่ดีสำหรับการขยายความเป็นไปได้เกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้มากขึ้นสำหรับอนาคต

DLP ทำงานอย่างไร

                    การทำงานเหมือนกับ SLA  เครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบ DLP ชิ้นงานจะถูกสร้างขึ้นรอบๆถาดเรซิ่นกับด้านล่างของถาดที่โปร่งแสงและแท่นพิมพ์ชิ้นงานเคลื่อนลงมาใกล้กับถาดเรซิ่นเพื่อสร้างชิ้นงานที่กลับหัว การทำงานของเครื่องเป็นชั้นต่อชั้นความแตกต่างระหว่างแสงที่ใช้งาน เครื่องพิมพ์ระบบ DLP ใช้โปรเจคเตอร์ในการฉายเพื่อทำให้ชิ้นงานในชั้นนั้นแข็งตัวทั้งหน้าตัดของชิ้นงาน

 

                    การประมวลผลด้วยแสง ประกอบด้วยกระจกขนาดเล็กวางลงบนชิบเซมิคอนดักเตอร์ การสลับระหว่างกระจกชิ้นเล็กๆและเลนส์ที่แสงส่องโดยตรงไปยังด้านล่างของถาดเรซิ่นหรือแผ่นระบายความร้อนกำหนดแกนที่น้ำยาเรซิ่นถูกทำให้แข็งภายในชั้นนั้นๆเพราะว่าโปรเจคเตอร์คือหน้าจอประมวลผลด้วยดิจิตอล ภาพในแต่ละชั้นประกอบด้วยหลาย pixel ผลลัพธ์ใน 3 มิติ การขึ้นรูปแต่ละชั้นจากลูกบาศก์ถูกเรียกว่า Voxel (ปริมาตรที่เล็กที่สุดที่รวมตัวกันเป็นภาพสามมิติ)

SLA VS DLP

ความละเอียด

                   ความละเอียดมีหลายค่าให้เลือกใช้มากกว่าใน spec sheet ซึ่งหน่วยพื้นฐานของ SLA และ DLP จะแตกต่างในด้านของรูปทรง สามารถทำงานที่ยากเมื่อเปรียบเทียบกับความแตกต่างของเครื่องโดยเฉพาะค่าบางค่า ในการพิมพ์งาน 3 มิติ จะมี 3 มิติให้พิจารณาเป็นหลัก 2 ระนาบ(X และ Y) และแกน Z ซึ่งจะเป็นแกนในแนวตั้งความละเอียดในแกน Z ถูกนิยามว่าเป็นความหนาของแต่ละชั้นที่ปริ้นเตอร์สามารถทำได้ เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ระบบ SLA และ DLP สามารถทำให้ความละเอียดในแกน z มันบางลงได้มากขึ้นและผู้ใช้งานสามารถเลือกใช้งานความละเอียดได้ตั้งแต่ 25-300 ไมครอน ช่วยให้นักออกแบบปรับสมดุลระหว่างรายละเอียดและความเร็วได้

 

                    ในการพิมพ์ระบบ DLP แกน XY จะถูกกำหนดด้วยขนาดของ pixel ซึ่งเป็นลักษณะเล็กมากๆที่โปรเจคเตอร์สามารถทำได้ภายในหนึ่งชั้น สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความละเอียดของโปรเจคเตอร์ ส่วนใหญ่จะเลือกใช้เป็น HP(1080P) สรุปว่า เครื่องพิมพ์ระบบ DLP ได้มีการแก้ไขความละเอียด XY ซึ่งโดยปกติอยู่ในช่วง 35-100 ไมครอนสำหรับ เครื่องพิมพ์ระบบ SLA ความละเอียดแกน XY จะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยดูจากขนาดจุดของเลซอร์ที่ยิงออกมา  และการเพิ่มขึ้นจะถูกควบคุมจากแสงเลเซอร์ เช่น Form3 มีขนาดของเลเซอร์เท่ากับ 85 แต่เป็นเพราะว่าเลเซอร์มีการทำงานที่เป็นเส้นตรงและเลเซอร์สามารถเคลื่อนที่ได้ทำให้ เครื่องพิมพ์สามารถที่จะพิมพ์ชิ้นงานได้ต่อเนื่องเท่าๆกันตลอดชิ้นที่ความละเอียด 25 ไมครอนในแกน XY อย่างไรก็ตาม ความละเอียดในตัวมันเองเป็นการวัดแบบกลวงๆ มันมีข้อบ่งชี้บางอย่าง แต่ไม่ได้จำเป็นสำหรับการเทียบเคียงโดยตรงกับความเที่ยงตรง ความแม่นยำ และคุณภาพการพิมพ์ 

ความเที่ยงตรงและความแม่นยำ

                    กระบวนการเติมแต่งในการพิมพ์ 3 มิติ แต่ละชั้นมีโอกาสที่จะเกิดความไม่แม่นยำ และกระบวนการขึ้นแต่ละชั้นจะส่งผลต่อความแม่นยำ ชิ้นงานถูกกำหนดให้แต่ละชั้นมีความแม่นยำและความเที่ยงตรงที่เท่ากันและความแม่นยำขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย กระบวนการพิมพ์ชิ้นงาน วัสดุ การตั้งค่าโปรแกรม ขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการ และอื่นๆโดยทั่วไป ทั้ง SLA และ DLP มีความแม่นยำมาก ความแตกต่างในความแม่นยำและความเที่ยงตรงดีขึ้นมากโดยที่ความแตกต่างของเครื่องพิมพ์จากหลากหลายผู้ผลิตมากกว่าความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีของพวกเขาในกรณีที่เพิ่งเริ่มใช้เครื่องพิมพ์ทั้ง SLA และ DLP จะใช้โปรเจคเตอร์ เลเซอร์ หรือกัลวานอมิเตอร์ และทางผู้ผลิตหลายเจ้าพยายามที่ให้ผู้ใช้งานได้รับประสิทธิภาพสูงสุดออกจากสิ่งเหล่านี้  เครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบมืออาชีพทั้งระบบ SLA และ DLP เหมือนกับเครื่องพิมพ์ Formlabs Form3 คุณสมบัติของระบบถูกปรับตามความต้องการของลูกค้าเพื่อความมืออาชีพ

ความเที่ยงตรงและความแม่นยำ มีความสำคัญสำหรับชิ้นงาน dental splints และ surgical guides

 

                   การคาริเบทก็สำคัญเช่นเดียวกัน เกี่ยวกับโปรเจคเตอร์ DLP การผลิตจำเป็นต้องจัดการกับการกระจายของแสงที่ไม่สม่ำเสมอบนระนาบชิ้นงานและการบิดเบือนของเลนส์ พิกเซลที่อยู่ตรงกลางขนาดมีขนาดและรูปร่างไม่เท่ากับพิกเซลที่อยู่ที่ขอบ เครื่องพิมพ์ SLA ใช้แสงชนิดเดียวกับกับทุกชิ้นงานที่พิมพ์ ซึ่งหมายความว่าเหมือนตามคำจำกัดความแต่ยังคงทำการคาริเบทเพื่อตรวจสอบความผิดเพี้ยนถึงแม้ว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่คุณภาพในการพิมพ์ที่สูงและองศาของการคาริเบททำให้ผลลัพธ์แตกต่างกันอย่างกว้างขวางขึ้นอยู่กับวัสดุ น้ำยาเรซิ่นมีความแตกต่างกันซึ่งต้องปรับค่าให้เหมาะสมกับการใช้งาน ซึ่งใช้งานได้กับบางวัสดุหรือน้ำยาเรซิ่นที่สามารถใช้งานได้กับแค่บางรุ่นเครื่องพิมพ์ความเที่ยงตรงและความแม่นยำแทบจะเป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิคเท่านั้น ทางออกที่ดีที่สุดสำหรับการประเมินเครื่องพิมพ์ 3 มิติ คือการวัดขนาดชิ้นงานจริงหรือผู้ผลิตสามารถสร้างสรรค์ชิ้นงานตามความต้องการของเขาเอง

ขนาดของชิ้นงานที่ผลิตได้

                    เครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบ DLP มีควาสัมพันธ์ระหว่างความละเอียดกับปริมาตรของชิ้นงาน ความละเอียดขึ้นอยู่กับโปรเจคเตอร์ ซึ่งสามารถกำหนดขนาดของ pixel ได้ ถ้าเคลื่อนที่โปรเจคเตอร์ให้ใกล้กับกระจกมากขึ้น pixel จะลดลงและสามารถเพิ่มความละเอียดได้แต่ขนาดของพื้นที่ชิ้นงานก็จะเล็กลงสำหรับบางผู้ผลิตวางโปรเจคเตอร์หลายๆตัวข้างๆกันหรือใช้โปรเจคเตอร์ที่มีความละเอียดสูงมาก 4K เพื่อเพิ่มปริมาตรของชิ้นงานซึ่งนำไปสู่ราคาที่สูงมากกว่าราคาเครื่องพิมพ์ที่เป็นเครื่องพิมพ์ขนาดเล็กสรุปว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบ DLP เหมาะสำหรับการใช้งานสำหรับบางรุ่นมีขนาดที่เล็กกว่าและสามารถสร้างงานที่มีขนาดเล็กเช่นรายละเอียดของจิวเวลรี่ ในขณะที่สามารถผลิตชิ้นงานที่ใหญ่จะส่งผลในเรื่องความละเอียดที่น้อยกว่ากระบวนการพิมพ์ระบบ SLA สามารถกำหนดขนาดได้ ขนาดของชิ้นงานที่พิมพ์ได้ของ SLA Printer สามารถเลือกความละเอียดได้มากมาย ในการพิมพ์ชิ้นงานสามารถพิมพ์ชิ้นงานขนาดเท่าไรก็ได้และความะเอียดเท่าไรก็ได้และบริเวณใดก็ได้ในแท่นพิมพ์ชิ้นงาน สามารถพิมพ์ชิ้นงานที่ใหญ่และมีความละเอียดสูงหรือพิมพ์ชิ้นงานขนาดเล็กมากในจำนวนที่มากในเครื่องพิมพ์เดียวกันอุปสรรคหลักๆในการในการเพิ่มปริมาตรของชิ้นงานทั้งเครื่องพิมพ์ 3 มิติ SLA และ DLP คือแรงที่ใช้ในการดึงตัวงานออกจากฟิล์ม ในขณะที่พิมพ์ชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่จะใช้แรงในการดึงชั้นที่แข็งตัวออกจากฟิล์มมากเทคโนโลยีการพิมพ์แบบ LFS ฟิล์มที่ยืดหยุ่นที่ถาดของเรซิ่นและลอกออกจากแท่นพิมพ์ในขณะแท่นพิมพ์เคลื่อนที่ขึ้น ซึ่งเห็นได้ชัดเลยว่าความเครียดของชิ้นงานลดลง หมายความว่าแรงที่ใช้ในการดึงชิ้นงานออกจากฟิล์มใช้น้อยลง คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้สามารถเพิ่มปริมาตรของการพิมพ์ให้ใหญ่ขึ้นได้โดยใช้เครื่องพิมพ์ SLA (FORM3L)

 

พื้นผิวสมบูรณ์

                    เครื่องพิมพ์ระบบ SLA และ DLP ต่างสามารถสร้างชิ้นงานที่มีความเรียบของผิวชิ้นงานมากกว่าระบบการพิมพ์อื่นๆ เมื่อเราพูดถึงความแตกต่าง สามารถดูรายละเอียดจากชิ้นงานขนาดเล็กวัตถุจะสร้างชั้นจาการพิมพ์ เครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถพิมพ์ชิ้นงานในลักษณะชั้นที่เป็นแนวนอน อย่างไรก็ตามเพราะว่า DLP เป็นการประมวลผลแบบรูปภาพโดยการใช้ Voxel ซึ่งส่งผลกระทบกับVoxel ในแนวตั้งด้วย

เนื่องจากหน่วยเป็นสี่เหลี่ยม(Pixel) voxel มีผลกระทบต่อความโค้งของขอบ ลักษณะคล้ายคลึงกับสร้างรูปร่างคล้ายกับ lego
รูปร่างของ Voxel ที่เป็นสี่เหลี่ยมทำให้เห็นขอบที่มีความโค้ง การลบลักษณะของ voxel เมื่อปริ้นชิ้นงานออกมาเรียบร้อยแล้วต้องใช้กระดาษทรายในการขัด

 

 

   ในการพิมพ์แบบ LFS แต่ละชั้นจะชิดกันมากขึ้น ความหยาบของพื้นผิวจะลดลงทำให้พื้นผิวงานเรียบมากและชิ้นงานมีความโปร่งใสในกรณีใช้เรซิ่นชนิดใส

 

ความเร็วและผลผลิต

                    เมื่อเรานึกถึงความเร็วในการพิมพ์ เป็นสิ่งที่สำคัญมากในการพิจารณาความเร็ว ยังรวมไปถึงปริมาณงานด้วยความเร็วในการพิมพ์สำหรับระบบ SLA และ DLP ในการเปรียบเทียบทั่วไป โปรเจคเตอร์จะขึ้นรูปทั้งชั้นภายในครั้งเดียว ความเร็วในการพิมพ์ระบบ DLP นั้นเท่ากันและขึ้นอยู่กับความสูงของชิ้นงานนั้นในขณะที่เครื่องพิมพ์ SLA ใช้เลเซอร์ในการยิงลักษณะเหมือนการวาดตามรูปแบบของไฟล์งานในแต่ละชั้น ข้อดีของการพิมพ์ด้วยเครื่อง SLA เปรียบเทียบกับ DLP ความเร็วในการพิมพ์ขนาดเล็กหรืองานที่มีขนาดไม่ใหญ่มากใช้เวลาในการพิมพ์น้อยกว่า ขณะที่เครื่องพิมพ์ DLP จะพิมพ์ชิ้นงานใหญ่ได้ไวกว่า การพิมพ์ชิ้นงานตันหรือพิมพ์ชิ้นงานเต็มพื้นที่ในการพิมพ์แต่บางครั้งการพิจารณาอย่างถี่ถ้วนระหว่างความละเอียดและปริมาตรงานที่พิมพ์ได้สำหรับเครื่องปริ้นระบบ DLP สำหรับเครื่องปริ้นขนาดเล็กสามารถปริ้นงานเล็กๆได้อย่างรวดเร็ว ความละเอียดสูง แต่ขนาดของชิ้นงานมีข้อจำกัด ความแตกต่างระหว่างเครื่องที่สามารถพิมพ์งานได้ขนาดใหญ่หรือปริ้นงานขนาดเล็กแต่ความละเอียดจะน้อยกว่าระบบ SLAเครื่องพิมพ์ระบบ SLA สามารถผลิตชิ้นงานจบภายในเครื่องเดียวและให้ผู้ใช้ได้มีอำนาจในการตัดสินใจในเรื่องความละเอียด ความเร็ว หรือปริมาณงาน

เครื่องพิมพ์ระบบ SLA สามารถผลิตชิ้นงานข้ามคืนได้ในกรณีการพิมพ์ชิ้นงานที่เยอะ

ขั้นตอนการทำงานและวัสดุ

                    ความเที่ยงตรงและความแม่นยำ ขั้นตอนการทำงานและวัสดุที่สามารถใช้งานได้ ส่วนใหญ่เครื่องพิมพ์ระบบ SLA และ DLP เป็นแบบเสียบแล้วสามารถใช้งานได้เลยสะดวกต่อการใส่แท่นพิมพ์และถาดเรซิ่น สำหรับบางรุ่นเรซิ่นจะไหลลงมาที่แท้งโดยอัตโนมัติ ซึ่งมีความต้องการน้อยและสะดวกสำหรับการพิมพ์ค้างคืนบางเครื่องพิมพ์มีโปรแกรมสำหรับใช้งานได้สำหรับการพิมพ์ เช่น Preform สำหรับเครื่องพิมพ์ Formlab ในขณะที่ผู้ผลิตเจ้าอื่นไม่ได้ใช้วิธีนี้ ลักษณะภายนอกแตกต่างโดยเครื่องมือภายในซอฟแวร์ ยกตัวอย่างเช่น Preform จะมีคำสั่ง One-click print ซึ่งถ้าใช้คำสั่งนี้แล้วโปรแกรมจะสามารถสร้าง Support และรูปแบบการวางอัตโนมัติ โดยฟังก์ชันนี้จะช่วยประหยัดวัสดุและเวลา โชคดีที่โปรแกรมสามารถดาวน์โหลดมาลองใช้งานฟรีก่อนที่จะซื้อเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เรซิ่นมีมากมายหลายชนิดให้เลือกใช้

                    หนึ่งในประโยชน์ของการพิมพ์ 3 มิติระบบเรซิ่นคือความหลากหลายของวัสดุในการพิมพ์ซึ่งสามารถสร้างชิ้นงานที่มีความหลากหลายได้ เรซิ่นมีมากมายหลายสูตร วัสดุมีทั้งชนิดแข็งและนิ่ม เต็มไปด้วยวัสดุอย่างเช่นแก้วและเซรามิค หรือคุณสมบัติในด้านของการทนต่ออุณหภูมิสูงหรือทนต่อแรงกระแทกได้ดีอย่างไรก็ตาม ความแตกต่างของวัสดุขึ้นอยู่กับโมเดลที่ต้องการพิมพ์ ดังนั้นเราแนะนำว่าให้ถามกับทางผู้ผลิตก่อนที่จะมีการซื้อชิ้นงานที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์ทั้งระบบ SLA และ DLPสิ่งที่ต้องทำต่อเนื่องหลังการพิมพ์อันดับแรกชิ้นงานต้องทำการล้างโดยใช้น้ำยา IPA สำหรับการใช้งานของวัสดุไม่ว่าจะในด้านวิศวกรรมหรือชิ้นส่วนทางชีวภาพต่างก็ต้องทำการอบชิ้นงาน Formlabs ได้เสนอแนวทางแก้ไขเหล่านี้เพื่อทำให้ประหยัดเวลาในการพิมพ์สุดท้ายนี้การพิมพ์ชิ้นงานบนตัวค้ำพยุงชิ้นงานสุดท้ายและก็ต้องแกะออกจากตัวงาน เป็นขั้นตอนที่เหมือนกันทั้งระบบ SLA และ DLP เทคโนโลยีการพิมพ์ LFS 3D ช่วยลดความยุ่งยากในขั้นตอนนี้โดยที่โครงสร้างที่ใช้ในการค้ำพยุงชิ้นงานมีจุดสัมผัสของชิ้นงานค่อนข้างเล็กทำให้ง่ายต่อการแกะออกจากตัวโมเดล

ขอขอบคุณบทความจาก www.formlabs.com

 

                                                             

 

 

 

 

 

 

 

ออกแบบรูปทรงขาเทียมด้วย EinScan 3D Scanner and Software Reverse Engineering

ออกแบบรูปทรงขาเทียมด้วย EinScan 3D Scanner and Software Reverse Engineering

ปัจจุบันเครื่องสแกนเนอร์ 3 มิติ เครื่องพิมพ์ขึ้นรูป 3 มิติและโปรแกรมสำหรับวิศวกรรมย้อนกลับหรือ Reverse Engineering Software นั้นมีการใช้งานกันมากที่สุดในหลายอุตสาหกรรม  สแกนเนอร์ 3 มิติช่วยให้สามารถให้เห็นถึงรูปร่างต่างๆในทุกๆมุมมองเป็นเครื่องมือที่เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมที่พลิกแพลงวิธีการออกแบบหรือ CAD แบบดั้งเดิม หนึ่งในอุตสาหกรรมดังกล่าวที่เกี่ยวกับสุขภาพหรือร่างกายมนุษย์นั้นคือขาเทียม ในขณะที่การทำงานของแขนขาเทียมเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดความพอดีและรูปแบบของขาเทียมนั้นมีความสำคัญสำหรับผู้ป่วยช่วยให้เกิดความสะดวกสบาย จากการทำขาเทียมนั้นสามารถสร้างโลกที่แตกต่างได้เช่นเดียวกับความเชื่อมั่นจากขาเทียมที่เหมาะสมกับรูปลักษณ์ของผู้ใช้ สแกนเนอร์ 3 มิติได้เปิดประตูสู่การปรับแต่งและโซลูชั่นอวัยวะเทียมที่ปรับแต่งได้กลายเป็นจริงสำหรับผู้พิการหลายคน กลุ่มผลิตภัณฑ์สแกนเนอร์ 3 มิติแบบพกพา EinScan Pro Series หรือ EinScan Pro2X Series และเครื่องพิมพ์สามมิติ SHINING 3D ได้สร้างการสแกน 3 มิติและการพิมพ์ 3 มิติสำหรับแอปพลิเคชันทางการแพทย์ที่เข้าถึงได้ง่ายกว่าที่เคยเป็นมา

EinScan Pro Series และ EinScan Pro 2X Series มีความสามารถในการสแกนได้อย่างรวดเร็วช่วยให้พวกเขาสแกนวัตถุขนาดใหญ่ได้อย่างง่ายดายและทำให้การสแกนร่างกายมนุษย์หรือส่วนต่างๆของร่างกายเป็นงานง่าย สามารถสแกนขามนุษย์ได้ในเวลาไม่กี่วินาทีและยังสามารถทำการเชื่อมต่อผิวหรือที่เรียกว่า Alignment ขณะสแกนได้แบบ Realtime โดยไม่มีติดขัดใดๆ

“ข้อมูลงานสแกนในวันนี้เราจะมีแสดงให้เห็นถึงการโครงสร้างขาเทียมภายใน เป้าหมายคือทำให้เปลือกภายนอกขาเทียมใกล้เคียงกับขาของจริงมากที่สุด”

สแกนเสร็จไฟล์จะถูกนำไปยัง Geomagic Essentials ซึ่งเป็นสะพานเชื่อมที่เหมาะสำหรับงานสแกน 3 มิติไปจนถึงโซลูชั่นการออกแบบ การออกแบบกับรูปทรงที่เรียกว่า FreeForm หรือรูปทรงที่ไม่เกี่ยวกับเรขาคณิตนั้น การออกแบบหรือ CAD เองสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นงานที่ยากเพราะไม่มีสิ่งใดอ้างอิงจากรูปลักษณ์เดิมได้เลยถ้าเราไม่ไปวัดเอง ซึ่งการวัดนั้นก็สามารถทำได้แต่จะมีขั้นตอนที่ยุ่งยากพอสมควร

– เมื่อได้ไฟล์จากการสแกนงานแล้วก็จะมาทำการเข้า Origin ให้กับชิ้นงานเพื่อให้มีการทำงานที่ง่ายและการเปลี่ยนมุมมองที่สะดวกสบาย

– หลังจากที่เข้า Origin ให้ชิ้นงานเสร็จแล้วก็จะเป็นขั้นตอนการทำ Create By Section ให้กับชิ้นงานซึ่งโหมดนี้หมายถึงการวาดเส้นลงไปทับที่พื้นผิวของชิ้นงานเพื่อให้รับรู้ถึงขนาดเดิมของชิ้นงาน

– ทำการสร้าง Plan ทรงกลม และ ทรงกระบอกดังรูปภาพเพื่อที่จะนำไปอ้างอิงในโปรแกรม CAD ที่ใช้ในที่นี้เราได้ใช้โปรแกรม Solid Edge SHINING 3D Edition ในการ CAD และทำ Alignment Reverse Engineering ชิ้นงาน

– หลังจากนั้นทำการสแกนขาจริงของผู้พิการนำมาตัดแต่งส่วนที่ไม่ต้องการทิ้ง

– ทำการ Mirror ของขานั้นจะได้ขาที่สมมาตรกันระหว่าง ขาข้างซ้าย – ขวา

 

 

 

 

 

5 เครื่องมือฟรีในการซ่อมไฟล์ STL และวิธีทำ

5 เครื่องมือฟรีในการซ่อมไฟล์ STL และวิธีทำ

ไม่ว่าจะเป็นนักออกแบบหรือวิศวกรจำเป็นต้องใช้ซอฟแวร์สำหรับการออกแบบ หรือซ่อมแซมโมเดลสามมิติเพื่อส่งไปพิมพ์ ทุกวันนี้เราไม่ต้องมาปรับโครงสร้างของโมเดลด้วยตัวเองแล้ว มีซอฟแวร์มากมายทั้งที่จัดการไฟล์ให้อัตโนมัติ หรือเลือกที่จะเลือกจัดการเองก็ได้ ซอฟแวร์แบบอัตโนมัติสามารถจัดการไฟล์ที่มีปัญหาเล็กๆ เท่านั้น เช่นรูรั่ว ผนังที่ปิดไม่สนิท แต่โมเดลที่มีปัญหาใหญ่จำเป็นต้องใช้โปรแกรมต่างหากที่มีความสามารถพอสมควร 

ในบทความนี้จะอธิบายถึงขั้นตอน และรายละเอียดในการซ่อมไฟล์โมเดลโดยใช้โปรแกรมสำเร็จรูปทั้ง 5 โปรแกรม

ทำไมต้องซ่อมไฟล์ STL?

โดยปรกติแล้วนักออกแบบจะสร้างโมเดลโดยใช้การสร้างพื้นผิวที่มีความละเอียดซับซ้อน ซึ่งเกิดจากการคำนวณรูปร่างของส่วนโค้งและเส้นคลื่น สำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติ ส่วนของพื้นผิวจะถูกแปลงให้เป็นโครงตาข่ายโดยมีจุดเชื่อมเป็นรูปสามเหลี่ยม

ในการแปลงโครงตาข่ายจะคล้ายกับการระเบิดเอาพื้นผิวที่เรียบเนียนสวยงามออกไป แล้วเรียงกลับเข้ามาใหม่เป็นชิ้นย่อยๆ ให้เหมือนต้นฉบับมากที่สุด หากทำได้ไม่ดีก็จะเกิดพื้นผิวที่หยาบ มีรูโหว่ เศษขยะที่ลอยตัว หรือมีส่วนของสามเหลี่ยมที่ตัดกันเองซึ่งไม่ควรจะมีอยู่ ณ ตรงนั้น หากทำออกมาได้ดีก็จะมีผิวที่เรียบร้อย ไม่มีรูโหว่ และเหมือนต้นฉบับมากที่สุด

ตัวอย่างโมเดลที่่มีข้อบกพร่องมากมาย

จะซ่อมแซมไฟล์งาน STL ได้อย่างไร?

ขั้นตอนการซ่อมไฟล์มีดังนี้

  1. Auto-repair เป็นการใช้ระบบอัตโนมัติของซอฟแวร์ ในการปิดผิว ปิดรูโหว่ และซ่อมผิวที่ตัดกันเอง
  2. Separating shells พื้นผิวของโมเดลที่ประกอบด้วยรูปสามเหลี่ยม อาจจเกิดการเชื่อมต่อกันอย่างไม่ถูกต้อง มีส่วนเกินซึ่งจะถูกลบออกไป
  3. Closing holes, bridging gaps บางโปรแกรมจะมีการปิดผิวหลายรูปแบบเช่น แบบแผ่นเรียบ แบบต่อเนื่อง หรือแบบอิสระ
  4. Resolving overlaps and intersections แบบนี้จะต้องทำการคำนวณโครงตาข่ายในส่วนนั้นๆ ใหม่ทั้งหมด
  5. กรองเอาส่วนที่เป็น double faces, double vertices, inverted normals, and sharp, narrow triangles ออกไป
  6. Stitching ปิดมุมที่ไม่เชื่อมกัน และคงช่องเปิดเอาไว้
  7. Manual repair ลบ และสร้างโครงตาข่ายด้วยตนเอง
  8. Remeshing จัดเรียงโครงตาข่ายใหม่ให้เหมาะสม
  9. Exporting บันทึกโครงตาข่ายที่ต้องการ

รูปแบบของไฟล์ที่เป็นที่นิยม และมีขนาดไฟล์ที่เล็กคือ STL (Stereolithography) ซึ่งเราขอแนะนำให้บันทึกเป็นแบบ Binary จะทำให้ไฟล์มีขนาดเล็กกว่า นอกจากนี้ยังมีรูปแบบอืานๆ เช่น AMF, Collada, OBJ, และ PLY ซึ่งสามารถบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับสี วัสดุ งานสแกน 3D และอื่นๆ

หมายเหตุ ซอฟแวร์ออกแบบหลายตัวได้บรรจุคำสั่งซ่อมโมเดลไว้อยู่แล้วเช่น FreeCAD, SketchUp, 3D Studio Max, และ Rhinoceros รวมถึงโปรแกรมออนไลน์เช่น Willit 3D Print, MakePrintable, 3DPrinterOS, SculptGL, และ Shapeways สำหรับลูกค้า Formlabs สามารถใช้โปรแกรม Preform ในการซ่อมโมเดลได้เพราะมีการรวมคำสั่งซ่อมของ Netfabb เข้าไปแล้ว 

เปรียบเทียบโปรแกรมซ่อมไฟล์ STL

ประสิทธิผล ประสิทธิภาพ การแสดงผล ความหลากหลาย การจัดโครงตาข่ายใหม่ การซ่อมอัตโนมัติ ความสามารถที่ดี เหมาะกับใคร ราคา
Meshmixer ★★★★ ★★★ ★★★★ ★★★★ ★★★★★ ★★★★ UI, Remesh, & Auto-Fix 3D Artists Free
Netfabb ★★★ ★★★ ★★★ ★★★★ ★★★ ★★★ Infill & Supports Engineers Free (edu)
Magics ★★★ ★★★ ★★★ ★★★★★ ★★★★ ★★★ Manual Repairs Engineers Paid
Blender ★★★★ ★★ ★★ ★★★ ★★★★ Hotkeys CG Artists Free
Meshlab ★★ ★★★★ ★★★★★ Math 3D Scanning Free

จากที่เราได้ทดสอบมาแล้ว โปรแกรมที่มีความสามารถในการซ่อมไฟล์ STL มากที่สุดคือ Meshmixer มันมีการแสดงผลที่ใช้งานง่ายสำหรับการซ่อมโครงตาข่ายที่มีปัญหาซับซ้อน ความสามารถที่หลากหลาย และเป็นของฟรี ทำให้มันขึ้นเป็นอันดับหนึ่งอย่างไม่มีข้อสงสัย

Meshmixer ยังเป็นโปรแกรมที่มีประโยชน์มากในการตกแต่ง ดัดแปลงไฟล์ STL อีกด้วย

Autodesk’s Netfabb ยังมุ่งเน้นไปยังด้านวิศวกรรมโดยเพิ่มความสามารถของการเตรียมไฟล์งาน 3D อีกด้วย

Magics เป็นโปรแกรมซ่อมแซมไฟล์ STL ระดับมืออาชีพ มีฟังก์ชั่นมากมายในการซ่อมไฟล์ แต่ก็ยังต้องการการซ่อมแซมโดยผู้ใช้งานอีกพอสมควร ดังนั้นมันเลยอยู่ในอันดับที่สามของรายการ

ในขณะที่ Blender เน้นการสร้างโมเดล และมีหน้าจอคำสั่งที่ดูยุ่งยาก แต่มันก็ยังมีชุดคำสั่งสำหรับการซ่อมแซมโครงตาข่ายอย่างครบถ้วน

สุดท้าย Meshlab เป็นโปรแกรมที่ต้องมี มันเป็นโปรแกรมขนาดเล็กที่สามารถดู และแก้ไขโครงตาข่ายที่มีชุดคำสั่งอัตโนมัติขั้นสูง

ขั้นตอนการซ่อมแซมไฟล์ STL ด้วยตนเองขั้นสูง

ต่อไปนี้เราจะใช้โปรแกรมซ่อมไฟล์ทั้ง 5 โปรแกรมในการซ่อมไฟล์ตาขอเกี่ยวเสื้อเป็นตัวอย่าง ซุ่งไฟล์นี้มีจุดบกพร่องหลายจุด เช่น รูโหว่ ช่องว่าง จุดตัด และเศษโครงตาข่าย ตาขอจะต้องเชื่อมต่อกับปลอกทรงกระบอกให้เป็นเนื้อเดียวกัน

Meshmixer

Meshmixer เป็นโปรแกรมแก้ไขโครงตาข่ายอเนกประสงค์ และใช้งานง่าย ไม่เพียงแต่เป็นโปรแกรมที่จัดการโครงตาข่ายสามเหลี่ยมให้เหมาะสมเท่านั้น มันยังสามารถวาดขึ้นมาใหม่ได้ทั้งส่วน ปรับเปลี่ยนแก้ไขโมเดลได้อย่างดีอีกด้วย

เมื่อนำโมเดลเข้าสู่โปรแกรม และใช้คำสั่ง Analysis → Inspector โปรแกรมจะแสดงให้เราจะเห็นทันทีว่ามีจุดบกพร่องตรงไหน ภายใต้คำสั่ง Shaders ให้เลือก X-ray mode จะช่วยให้มองเห็นชัดขึ้น ต้องแน่ใจว่าเลือก Hole Fill Mode ที่ถูกต้องก่อนเลือกแก้ไขเฉพาะจุดโดยกดที่จุดสีแดง หรือใช้คำสั่ง Auto Repair All ซึ่งส่วนใหญ่ให้ผลลัพธ์ที่ดี

ใช้คำสั่ง X-ray shader ในหัวข้อ Inspector ช่วยให้เห็นจุดบกพร่องครบทุกจุด

อีกวิธีหนึ่งที่จะซ่อมรูรั่วคือเลือกพื้นที่รอบๆ รู แล้วใช้คำสั่ง Edit → Erase & Fill (F) จาก popup menu ตั้งค่า Replace/FillType เป็นแบบ Smooth MVC จะช่วยให้ผิวที่ได้เรียบเนียนกว่าและ Edit → Make Solid ก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการปิดผิว หากเพิ่มการใช้แปรง RobustSmooth ใน sculpting ก็จะช่วยให้มีผิวที่เรียบเนียนขึ้นอีก

หากโมเดลนั้นมี separate shells ให้ไปที่ Edit → Separate Shells แล้วเปิดหน้าต่าง Object Browser โดยกดปุ่ม (Ctrl + Shift + O) จะเห็นรายการ shell ให้เลือกทีละ 2 shell แล้วใช้คำสั่ง Boolean Union จากเมนูจะมีหน้าต่างใหม่ขึ้นมา  ตรง Solution mode สามารถเลือก Precise หรือ Max Quality จะคงส่วนโค้งของจุดตัดของ shell ทั้งสอง แต่ Fast Approximate จะทำงานได้เร็วกว่าและพอเพียงสำหรับการใช้งานแล้ว

หากใช้คำสั่ง Boolean Union แล้วไม่ได้ผลจะเห็น shell ทั้งสองเป็นสีแดง ในกรณีนี้ให้เร่ง Search Depth ให้สูงขึ้น และลด Target Edge Scale ลงเพื่อให้มีโอกาสสำเร็จมากขึ้น และการเลือก Use Intersection Curves ก็ช่วยให้เพิ่มคุณภาพของการเชื่อมต่อมากขึ้น หากลองทุกอย่างแล้วยังทำไม่ได้ ให้ขยับทั้งสองส่วนเข้าหากันประมาณ 20-30 ไมครอนในคำสั่ง Edit → Transform ก็จะช่วยได้

Auto Repair All จะลบเศษชิ้นส่วนที่ลอยตัวอยู่ออกไปทั้งหมด และเชื่อมปิดรอบ ๆ ขอบ จากนั้นเราต้องทำการปิดช่องว่างด้วยตัวเองโดยใช้คำสั่ง Bridge ซึ่งทำงานได้ดีในส่วนที่เป็นเส้นตรง เลือกคำสั่ง Edit → Select แล้วระบายเลือกพื้นที่ของทั้งสองฝั่งที่ต้องการให้เชื่อมกัน จากนั้นกดเลือก Edit → Bridge (Ctrl + B) ตั้งค่า Refine ให้สูงพอที่จะทำให้ผิวเรียบ ทำซ้ำในส่วนอื่นรอบๆ ช่องว่าง แล้วใช้คำสั่ง Inspector ในการปิดช่องว่างที่เหลือทั้งหมด วิธีการป้องกันจุดบกพร่องคือการใช้คำสั่ง Edit → Remesh ก่อนเริ่มซ่อมแซมไฟล์เพื่อเพิ่ม และทำให้โครงตาข่ายมีการประสานกันได้ดีมากขึ้นในส่วนที่ต้องการ

การเชื่อมต่อช่องว่างของรูปทรงกระบอกต้องใช้ คำสั่ง bridging, remeshing และ hole filling ประกอบกันใน Meshmixer.

Meshlab

Meshlab เป็นชุดโปรแกรมที่มีความสามารถพิเศษในการจัดการโครงตาข่ายจากข้อมูลการสแกน 3D และยังมีชุดคำสั่งในการจัดระเบียบโครงตาข่ายหลายแบบ แบบหนึ่งที่มีประโยชน์มากคือ Filters → Remeshing, Simplification and Construction → Simplification (Quadratic Edge Collapse Decimation) เพราะมันจะทำการคำนวณโครงตาข่ายโดยการกำหนดจำนวนของ Faces การตรวจสอบด้วย Planar Simplification จะเป็นการคงพื้นผิวที่เรียบเอาไว้ที่ดีที่สุด อีกทางเลือกหนึ่งในการลดจำนวนโครงตาข่ายคืือ Filters → Cleaning และ Repairing → Merge Close Vertices.

เศษชิ้นส่วนที่ลอยอยู่สามารถตรวจจับได้โดยกดเมาส์ปุ่มขวาที่ส่วนของโมเดล แล้วเลือก Split in Connected Components ชิ้นส่วนที่แยกจากกันสามารถลบหรือเชื่อมต่อกลับไปด้วยคำสั่ง CSG Operation แล้วเลือก Union

คำสั่งพื้นฐานในการซ่อมแซมของ Meshlab: Close holes, Boolean, และ brush selection.

ในโปรแกรมนี้ก็สามารถซ่อมแซมโมเดลได้อย่างง่ายๆ เช่นเดียวกัน ตัวอย่างเช่น Filters → Cleaning and repairing → Select Self Intersecting Faces → Apply ซึ่งจะเลือกพื้นผิวที่มีการตัดกันของสามเหลี่ยมทั้งหมด และสามารถลบได้โดยกดปุ่ม Delete ส่วน Filters → Cleaning และ repairing → Remove Duplicated Faces และ Remove Duplicated Vertex ก็ช่วยได้มากเช่นกัน ขั้นต่อไปเป็นการปิดรูโหว่โดยใช้คำสั่ง Filters → Remeshing, Simplification and Construction → Close Holes และคำสั่ง Compute Geometric Measures ภายใต้ Filters → Quality Measure and Computations จะช่วยบอกว่าจุดไหนที่ไม่เป็น watertight ไม่อย่างนั้นก็ใช้คำสั่ง Render → Show Non Manif Edges and Show Non Manif Vertices

ในการทำสะพานเชื่อมช่องว่าง สามารถเลือกกลุ่มของสามเหลี่ยมและลบออกได้โดยใช้คำสั่ง Select Faces ในปุ่มเครื่องมือ Rectangular Region กดปุ่ม Alt ค้างไว้เพื่อเอา backfaces ออกจากกลุ่มที่เลือกไว้ ใช้ปุ่ม Shift + Ctrl + D เพื่อยกเลิกการเลือกนั้น หากต้องการเลือกสามเหลี่ยมแต่ละอัน ให้กดปุ่ม Z-Painting แล้วเลือกปุ่มแปรงสีแดง คลิดเลือกสามเหลี่ยมทีละอัน คลิกปุ่มขวาเพื่อยกเลิกการเลือก จากนั้นกดปุ่ม delete ที่ keyboard เพื่อลบสามเหลี่ยมที่เลือกออกไป 

เนื่องจาก Meshlab ไม่มีคำสั่งเกี่ยวกับการขึ้นรูป เราจึงต้องใช้วิธี Filters → Remeshing, Simplification and Construction → Surface Reconstruction: VCG ด้วยการตั้งค่า Voxel Side ให้น้อยลง และตั้งค่า Geodesic Weighting and Volume Laplacian Iterations ที่สูงขึ้นให้เหมาะสม จะช่วยให้เกิดโครงตาข่ายที่เรียบเนียนขึ้น วิธีการนี้จะดีกว่าการใช้ Filters → Remeshing, Simplification and Construction → Screened Poisson Surface Reconstruction ซึ่งเหมาะกับชิ้นส่วนงานที่กลวงมากกว่า

       ข้อสังเกต-โปรดบันทึกงานบ่อยๆ เนื่องจาก Meshlab ไม่มีคำสั่งย้อนกลับ ต้องนำเข้าไฟล์ต้นฉบับมาใหม่

คำสั่ง surface reconstruction ใน Meshlab ให้ผลลัพท์ดีกว่าตัวอื่นๆ

Magics

Materialise Magics เป็นโปรแกรมระดับมืออาชีพที่ให้อิสระ และเครื่องมือที่มีความสามารถสูงในการควบคุมโครงตาข่าย เช่นการวิเคราะห์ความหนาของผนัง ความกลวง การเรียงโครงตาข่าย การทำผิวเรียบ การปรับเปลี่ยนผิวงาน รวมถึงการตัดชิ้นงาน และยังมีคำสั่งแก้ไขซ่อมแซมรูรั่ว ขอบงานที่เสียหาย และการซ่อมงานที่เสียหายแบบซับซ้อน

การซ่อมแซมโดยปรกติจะใช้คำสั่ง Fix Wizard แล้วกดปุ่ม Go to Advised Step เพื่อตรวจสอบว่ามีจุดบกพร่องแบบไหน ตรงไหนบ้าง สำหรับโครงตาข่ายขนาดใหญ่ขอแนะนำให้ไม่เลือกคำสั่ง Overlapping triangles และ Intersecting triangles เพื่อซ่อมจุดบกพร่องขนาดใหญ่ก่อน หลังจากกดปุ่ม Update แล้วให้กดปุ่ม Go to Advised Step ตามด้วย Automatic Fixing เพื่อจัดการข้อบกพร่องที่เหลือทั้งหมด 

ในกรณีที่การซ่อมแบบอัตโนมัติล้มเหลว ให้ใช้คำสั่ง Stitch ภายใต้ Stitching ของเมนู Fix Wizard จะแก้ปัญหาเหล่านั้นได้โดยใช้ค่า tolerance ที่สูงขึ้น ในส่วนของ overlapping triangles ให้ใช้คำสั่ง Fix Wizard อีกครั้งหนึ่ง หรือใช้คำสั่ง Detect Overlapping จากตัวเลือก Overlaps ในเมนู Fix Wizard ซึ่งมันจะเลือก overlapping triangles ทั้งหมด จากนั้นกดปุ่ม Delete Marked เพื่อลบมันออกไป ในทำนองเดียวกันยังสามารถใช้คำสั่งนี้กับ intersecting triangles โดยใช้คำสั่ง Triangles → Detect Intersecting แต่หากยังมีช่องว่างหลงเหลืออยู่ก็ให้ใช้คำสั่ง Create ซึ่งสามารถเติมเนื้อให้กับช่องว่าได้ด้วยตนเอง ส่วนที่ลอยอยู่สามารถกำจัดได้โดยคำสั่ง Noise Shells ในส่วนของรูโหว่ขนาดใหญ่ สามารถปิดรูนี้ด้วยตนเองโดยใช้ตัวเลือก Freeform ภายใต้หัวข้อ Holes ใน Fix Wizard จะให้ผลลัพท์ที่ดีในการปิดช่องว่าง ตัวเลือก Ruled จะมีตัวเลือกให้กำหนดทิศทางของรู และในกรณีนี้เราจะใช้มันเป็นสะพานเชื่อมต่อผิวงานรูปทรงกระบอก หลังจากที่เราได้สร้างตาข่ายสำหรับเชื่อมต่อไปบางส่วนแล้ว

บางครั้งคำสั่ง Fix Wizard อาจจะไม่ยอมเชื่อมต่อตาข่ายต่างชนิดกัน แก้ไขได้โดยคลิกปุ่มขวาที่เมนู Part Pages → Part List แล้วเลือก Shells to Parts วิธีนี้จะจะสร้างตาข่ายแยกกันซึ่งสามารถใช้คำสั่ง Tools → Boolean (Ctrl + B) เพื่อเชื่อมต่อกันภายหลังได้

คำสั่งเติมเต็มช่องว่างของ Magics ในการเชื่อมท่อที่มีรูปร่างไม่แน่นอน

Blender

Blender เป็นโปรแกรมฟรี เป็นแบบ open-source ที่สามารทำ 3D modeling, rigging, rendering, และ animation ได้ คำสั่งซ่อมแซมโครงตาข่ายทั้งหมดจะอยู่ใน Edit Mode บนเมนู Mesh จะมี add-on ชื่อ CellBlender ซึ่งจะมีคำสั่ง Mesh Analysis ในการตรวจสอบการเชื่อมต่อของโครงตาข่าย ก่อนเริ่มทำการซ่อมแซมใดๆ ต้องแน่ใจก่อนว่าได้เลือกพื้นที่ๆ ต้องการซ่อมแซมแล้ว 

คำสั่ง Mesh → Normals → Recalculate Outside (Ctrl + N) จะช่วยในการพลิกสามเหลี่ยมที่กลับด้านอยู่ให้ถูกต้อง 

ให้ตรวจสอบแถบข้อมูลที่อยู่ด้านบน ในกรณีที่เกิดตารางสี่เหลี่ยม ก็สามารถเปลงเป็นสามเหลี่ยมได้โดยใช้คำสั่ง Mesh → Faces → Triangulate Faces (Ctrl + T) ส่วนคำสั่ง  Mesh → Degenerate → Dissolve จะลบขอบ และผิวที่ไม่มีเนื้อ ถ้าจะลบส่วนที่ซ้ำซ้อนกัน ให้ใช้คำสั่ง Mesh → Vertices → Remove Doubles

ฟังก์ชั่น Bridging, hole filling, และ Boolean เป็นฟังก์ชั่นที่มีอยู่ใน Blender.

วิธีที่ง่ายที่สุดในการปิดรูโหว่ในโปรแกรม Blender เริ่มจากการเลือกพื้นผิวรอบๆ รูนั้นด้วยคำสั่ง Select → Select Boundary Loop หรือ Select → Select All by Trait → Non Manifold (Shift + Ctrl + Alt + M) แล้วกดปุ่ม Mesh → Faces → Make Edge/Face (F) or Mesh → Faces → Fill (Alt + F) สามเหลี่ยมแต่ละอันสามารถสร้างขึ้นได้โดยกดปุ่มขวาที่ edge หรือ vertex ของสามเหลี่ยม แล้วกดปุ่ม Shift กับ คลิกปุ่มขวาเพื่อเลือกสามเหลี่ยมอันที่สอง แล้วกดปุ่ม F ในระหว่างการแก้ไข และต้องเปลี่ยนไปมาระหว่าง Vertex Select, Face Select, หรือ Edge Select  จะมีปุ่มสามปุ่มด้านล่างช่วยให้เปลี่ยนสะดวกขึ้นมาก 

การเลือกพื้นที่ที่ต้องการสามารถใช้คำสั่ง Select → Circle Select (C) ซึ่งทำงานเหมือนกับการเลือกด้วยแปรง การเปลี่ยนขนาดหัวแปรงทำได้โดยเลื่อนลูกล้อที่เม้าส์ หรือปุ่มเครื่องหมาย +/- การยกเลิกการเลือกโดยการกดปุ่ม Shift ไปพร้อมกัน คำสั่ง Mesh → Faces → Beautify Faces (Shift + Alt + F) ช่วยให้พื้นผิวที่เลือกไว้มีคุณภาพดีขึ้นได้ในบางสถานการณ์ ในการเลือกพื้นที่บางส่วนสามารถใช้คำสั่ง Alt กับ คลิกปุ่มขวาได้ หากมีพื้นที่ที่เลือกไว้สองส่วนแล้วต้องการให้เชื่อมกันให้เรียบ ก็ใช้คำสั่ง Mesh → Edges → Bridge Edge Loops

เลือก Mesh → Vertices → Separate → By loose parts จะช่วยแยกวัตถุออกจาก shell แล้วลบวัตถุที่ไม่ต้องการนั้นได้ หากต้องการเชื่อมวัตถุนั้นกลับไปให้ใช้คำสั่ง Boolean Modifier หากคำสั่งเหล่านั้นไม่ได้ผล ให้ลองใช้ Remesh Modifier และเพิ่มค่า octree depth เป็น 8 หรือจนกว่าจะได้ผลเป็นที่น่าพอใจ ในการเพิ่มความหนาของผนังในส่วนที่ต้องการให้ใช้คำสั่ง Sculpt Mode และเพิ่มขนาดหัวแปรงจากเมนู Brush → Sculpt Tool.

Netfabb

Autodesk Netfabb เป็นโปรแกรมเตรียมงานเพื่อพิมพ์สามมิติขั้นสูง และมันก็ยังเป็นคำสั่งซ่อมแซม stl ที่ถูกฝังไว้ในโปรแกรมต่างๆ เช่น Formlabs Preform มันมีหลายเวอร์ชั่นให้เลือกใช้เช่น Standard, Premium และ Ultimate ซึ่งสองอันแรกจะใช้งานได้ฟรีสำหรับสถานศึกษา

Netfabb มีคำสั่งเพิ่มเติมในการสร้างโมเดลเช่น การทำกลวง การสร้าง support และ Lattice Assistant กับ Lattice Commander มีประโยชน์มาก ช่วยสร้างโมเดลน้ำหนักเบา ในเวอร์ชั่น Ultimate จะเพิ่มคำสั่ง Optimization Utility ซึ่งช่วยออกแบบโครงสร้างในการรับแรงโดยอ้างอิงจาก FEA analysis.

ด้วยคำสั่ง File → Import CAD File as Mesh ทำให้สามารถโหลดข้อมูลนอกเหนือจากไฟล์โครงตาข่ายได้เช่นไฟล์จากโปรแกรม Catia, Siemens NX, SolidWorks, SolidEdge, Rhinoceros, ProE, Sketchup plus support for STEP, IGES, SAT, และ Parasolid XT files ในการนำเข้าไฟล์ปรพเภทโครงตาข่ายให้ใช้คำสั่ง File → Add part แล้วเลือก Extended Repair ในหน้าต่างตัวเลือก มันจะช่วยแก้ปัญหาจุดบกพร่องส่วนใหญ่ได้

ก่อนซ่อมแซมงาน ควรทำการวิเคราะห์ชิ้นงาน ภายใต้ปุ่ม Analysis หรือคลิกปุ่มขวาที่ชิ้นงานแล้วเลือก Parts → Analyse → New Analysis → Add part จะช่วยตรวจสอบความหนาของผนังอย่างรวดเร็ว และเมื่อคลิกปุ่มขวาที่ชิ้นงานแล้วเลือก Analyse → New Measurement จะวัดขนาดชิ้นงานจุดต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นรัศมีส่วนโค้ง มุม ความยาว หรือความหนา

Advanced Netfabb functions: การวิเคราะห์ความหนาของผนัง และโครงสร้างของงาน

เปิดส่วนของ Part Repair ที่ taskbar หากการซ่อมแซมแบบอัตโนมัติขณะนำเข้าไฟล์ได้สำเร็จ ที่ Mesh is Closed และ Mesh is Oriented ในส่วนของ Status จะเป็นสีเขียว ในส่วนของ Actions เราสามารถแก้ไขเพิ่มเตอมได้ในกรณีที่ยังมีส่วนของ Actions อยู่โดยภายใต้คำสั่ง Self Intersections ให้เลือก Detect และเลือก Trivial, Stitch Triangles, Remove Double Triangles, Remove Degenerate Faces, หรือ Split Off จากนั้นกดปุ่ม Remove Wrap Part Surface เป็นการทำผิวใหม่ แบบเดียวกับ voxelisation และต้องแน่ใจว่าไม่มีเศษของ shell อยู่โดยดูในส่วนของ Shell

Netfabb มีชุดคำสั่งในการซ่อมแซมงานที่สมบูรณ์แบบ

 

 

เมื่อเราจะสร้างผิวเชื่อมช่องว่าง Netfabb จะทำการปิดช่องว่างนั้นและจะต้องมีการซ่อมแซมเพิ่มเติมด้วยมืออีกขั้นหนึ่ง กดปุ่ม Select Surfaces ที่ชุดเครื่องมือแล้วเลือกรูทั้งหมด จากนั้นกดปุ่ม Delete หรือใช้ปุ่ม Ctrl + หมุนลูกล้อที่เมาส์ หรือปุ่ม +/- เพื่อปรับขนาดของหัวแปรงแล้วก็เลือก เมื่อเลือกแล้วใช้คำสั่ง Remove Selected Triangles แล้วเติมสามเหลี่ยมที่ขาดหายไปด้วยคำสั่ง Add Triangles แล้วจบด้วยคำสั่ง Repair → Close all Holes สุดท้ายยังสามารถปรับแต่งผิวให้ดีขึ้นอีกโดย Mesh Edit → Remesh โปรแกรมจะคำนวณทั้งหมดซ้ำอีกครั้งหนึ่งโดยอาศัยค่าต่างๆ จาก Target Edge Length เลือกตัวแปร Maintain Edge เพื่อรักษาแนวของผิวงานบริเวณขอบที่คม 

———————-