fbpx

3D printing กับความปลอดภัยต่อการสัมผัสอาหาร

3D printing กับความปลอดภัยต่อการสัมผัสอาหาร

แนวทางสำคัญในการพิมพ์สามมิติภาชนะใส่อาหาร: ข้อกำหนด เทคโนโลยี วัสดุ และอื่น ๆ

 

เครื่องพิมพ์สามมิติให้อิสระในการออกแบบสินค้าที่ผลิตตามความต้องการของลูกค้าแต่ละคน  งานที่มีความสลับซับซ้อน หรืองานที่มีรูปทรงแบบออแกนนิค ซึ่งอาจจะมีต้นทุนสูง หรืออาจจะไม่สามารถผลิตด้วยกรรมวิธีทั่วไปได้เลย

แต่ความอิสระนี้อาจจะถูกข้อบังคับด้านการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับอาหาร หากคุณต้องการพิมพ์งาน 3D ที่ต้องสัมผัสกับอาหาร คุณจะต้องคำนึงถึงความปลอดภัย และกฎระเบียบต่าง ๆ เพื่อไม่ให้เกิดการสัมผัสกับสารพิษ หรือการสะสมแบคทีเรียที่เป็นอันตราย

การพิมพ์ 3D ที่ปลอดภัยกับอาหารเป็นสิ่งที่เป็นไปได้ และวัสดุที่ได้รับอนุญาตให้ใช้กับอาหารก็มีมากขึ้นเรื่อย ๆ แต่ก็ยังมีความเคลือบแคลงเกี่ยวกับวิธีการทำงาน และการหาข้อกำหนดที่ตรงตัวก็ยังเป็นเรื่องที่ท้าทาย

จากนี้จะขอแนะนำเกี่ยวกับความปลอยภัยด้านอาหาร ข้อควรคำนึงเรื่องการพิมพ์ 3D สำหรับอาหาร และประเภทของเครื่องพิมพ์ 3D ที่ใช้ผลิต ทั้งในเครื่องแบบ stereolithography (SLA), fused deposition modeling (FDM), และ selective laser sintering (SLS)

จริง ๆ แล้วความปลอดภัยกับอาหาร (Food Safe) หมายถึงอะไรกันแน่?

ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจกับคำศัพท์ต่อไปนี้เสียก่อน

  • Food gradeคำว่า “Food grade” คือส่วนประกอบแต่ละส่วนในความปลอดภัยของอาหารและยาต่อการบริโภคของมนุษย์ และสามารถใช้ได้โดยตรงกับผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับอาหาร ซึ่งใช้กันทั่วไปในการอธิบายเครื่องมือและอุปกรณ์ที่มีคุณภาพ เพียงพอที่จะใช้สำหรับการผลิตอาหาร การจัดเก็บอาหาร หรือเพื่อเตรียมอาหาร นอกจากนี้ยังเป็นตัวบ่งชี้ที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัยในทางปฏิบัติในหลายอุตสาหกรรม ที่จะทำให้ผู้บริโภครู้สึกปลอดภัย วางใจและยกระดับของสินค้าให้ก้าวสู้ระดับที่สูงขึ้น ตอบสนองลักษณะทางความนิยมทางสังคม และสิ่งแวดล้อม ดังนั้นวัสดุหรือบรรจุภัณฑ์ที่มีคำว่า ฟู้ดเกรด (Food Grade) จึงถือว่ามีความสะอาดและปลอดภัยต่อผู้บริโภค
  • Food safeหมายถึงการเลือกใช้วัสดุ Food grade ที่ปลอดภัยเหมาะสำหรับการใช้งานตามวัตถุประสงค์ และไม่เป็นอันตรายต่อผู้บริโภค สามารถนำมาบริโภคได้ โดยไม่เป็นอันตรายใด ๆ ต่อผู้บริโภค เพื่อให้ผู้บริโภคปลอดภัยจากอันตรายที่มาจากอาหารและยา เช่น อันตรายทางชีวภาพที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตที่เป็นจุลินทรีย์ก่อโรค อันตรายทางเคมีที่เกิดจากสารเคมีที่มีอยู่ในวัตถุดิบ อันตรายทางกายภาพที่เกิดจากสิ่งแปลกปลอม ปนเปื้อนมากับอาหาร ได้แก่ อันตรายทางชีวภาพ อันตรายทางเคมี และอันตรายทางกายภาพ
  • Food contact surfaces (พื้นผิวที่สัมผัสอาหาร) หมายถึง พื้นผิวที่สัมผัสกับอาหาร และพื้นผิวที่ของเหลวไหลหยดลงบนอาหารโดยตรง หรือหยดบนพื้นผิวที่สัมผัสกับอาหาร ซึ่งเกิดขึ้นตามปกติของการ ผลิตอาหาร รวมถึงภาชนะและพื้นผิวของเครื่องมือที่สัมผัสกับอาหาร พื้นผิวที่สัมผัสอาหาร (food contact surfaces) ทำจากวัสดุที่ปลอดภัยต่ออาหารที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อทนต่อสภาพแวดล้อมที่จะนำมาใช้ ซึ่งรวมถึงการสัมผัสกับสารทำความสะอาด สารฆ่าเชื้อและขั้นตอนการทำความสะอาดต่าง ๆ

Food grading และ food safety จะให้ความสำคัญกับการบริโภคเข้าไป อนุภาคขนาดเล็กมาก ๆ ขนาดไม่กี่นาโนเมตร จนถึงขนาดหลายร้อยนาโนเมตรอาจถูกถ่ายทอดไปในแต่ละกระบวนการ ตัวอย่างเช่นจากวัตถุดิบไปยังชิ้นงานพิมพ์ และจากชิ้นงานไปยังอาหาร

เนื่องจากระดับการถ่ายทอดอนุภาคจะน้อยมากในการสัมผัสอาหารแบบชั่วครู่ ดังนั้น Food grade จึงจะให้ความสำคัญกับการสัมผัสกับอาหารเป็นระยะเวลานาน ๆ มากกว่า เช่นภาชนะใส่อาหาร หลอดดูด ช้อนส้อม จาน และแม่พิมพ์อาหาร การทดสอบจะเป็นไปตามข้อกำหนดของ อย. แต่ละประเทศ ในส่วนขอประเทศไทยจะพิจารณาถึง

  • วัสดุผ่านอุณหภูมิในช่วงแนะนำที่ปลอดภัย
  • วัสดุนั้นมีความปลอดภัยกับอาหารแต่ละชนิด (ปริมาณไขมัน, ความเป็นกรด, ความชื้น และอื่น ๆ )
  • วัสดุนี้จะคงสภาพแวดล้อมที่จะถูกนำไปใช้รวมถึงการทำความสะอาดและการฆ่าเชื้อ

สำหรับในสหรัฐฯ จะเป็นไปตาม FDA CFR 21 และด้านยุโรปจะมีข้อกำหนด 10/2011

มองหาสัญลักษณ์เหล่านี้ของ อย. แต่ละประเทศ โปรดระลึกไว้ว่าวัสดุนั้นเป็นไปตามข้อกำหนดเท่านั้น ไม่ได้หมายความว่ามันได้รับอนุญาตให้ใช้โดยหน่วยงานนั้น ๆ ดังนั้นต้องตรวจสอบกับเอกสารข้อมูลด้านเทคนิคให้แน่ใจก่อน

มาตรฐานสากลในการพิจารณาจะเป็นไปตามรหัสอาหารของ อย. วัสดุที่ใช้จะต้องผ่านมาตรฐานดังต่อไปนี้

  • ไม่มีการแพร่วัตถุอันตราย
  • ไม่ส่งกลิ่น สี หรือรส
  • ปลอดภัยภายใต้การใช้งานปรกติ
  • ทนทาน ทนการกัดกร่อน และ ไม่ดูดซึม
  • มีน้ำหนักมากพอที่จะรองรับการล้างได้หลาย ๆ ครั้ง
  • ผิวเรียบ ทำความสะอาดได้ง่ายโดยไม่แตกหัก และไม่มีคม
  • ทนทาน ไม่เป็นรอย หลุม แตกลายงา รอยแยก รอยบาก การบิดเบี้ยว และย่อยสลาย
  • ตรวจสอบได้ง่าย

ข้อพิจารณาในด้านความปลอดภัยต่ออาหารของงานพิมพ์ 3D

การสะสมแบคทีเรีย

งานพิมพ์ 3D อาจจะกลายเป็นจานเพาะเชื้อแบคทีเรียได้ภายในเวลาแค่ไม่กี่สัปดาห์ ถึงแม้ว่าวัสดุบางชนิดจะเอาเข้าเครื่องล้างจานได้ แต่แบคทีเรียอันตรายบางชนิดเช่น E. coli และ salmonella ที่อาศัยในซอกเล็กซอกน้อยบนผิวงานก็อาจหลุดรอดไปได้ เชื้อราที่มีพิษบางชนิดก็สามารถเจริญเติบโตได้บนพลาสติกและยากที่จะกำจัด การใช้สารฟอกขาว หรือเอาเข้าเครื่องไมโครเวฟก็ไม่สามารถกำจัดมันได้

คงไม่มีปัญหาใด ๆ หากมันเป็นงานพิมพ์ที่ใช้แล้วทิ้ง แต่ถ้าคุณตั้งใจจะใช้มันถาวร ก็ขอแนะนำว่าให้เคลือบมันด้วยสารที่เป็น food safe

การเคลือบด้วยสารที่เป็น food safe และ น้ำยาผนึก

ทางเลือกที่ดีที่สุดในการลดอันตรายจากการสะสมของแบคทีเรีย และจากอนุภาคที่หลุดออกมา ทำได้โดยการจุ่มเคลือบงานพิมพ์สามมิตินั้นด้วย food grade epoxy หรือ polyurethane resin ตัวอย่างเช่น Masterbond’s EP42HT-2FG หรือ ArtResin หรือเทฟล่อน

อย่างไรก็ตามการเคลือบนั้นก็ไม่ได้รับประกันว่าจะใช้ได้อย่างปลอดภัยในระยะยาว เพราะสารเคลือบเหล่านี้ไม่ได้ทนต่อการล้างด้วยเครื่องล้างจาน และมันยังเสื่อมไปตามอายุด้วย ทำให้พื้นผิวเดิมเผยออกมา

ความปลอดภัยสำหรับเครื่องล้างจาน

โดยทั่วไปวัสดุที่ใช้พิมพ์สามมิติมักจะมีค่าการต้านทานความร้อนต่ำ ซึ่งหมายความว่ามันจะเกิดการเปราะ แตก หรือเสียรูปเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น หากคุณตั้งใจจะทำความสะอาดงานพิมพ์สามมิติด้วยเครื่องล้างจาน โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่ามันใช้วัสดุที่ปลอดภัยสำหรับใช้กับเครื่องล้างจาน และตรวจสอบอุณหภูมิด้วย

อุปกรณ์ที่ปลอดภัยกับอาหาร

เนื่องจากอนุภาคสามารถเคลื่อนย้ายจากตัวเครื่องพิมพ์สามมิติไปยังงานพิมพ์สามมิติได้ ดังนั้นมันจึงสำคัญมากที่ตัวเครื่องพิมพ์ อุปกรณ์ และเครื่องมือต่าง ๆ ที่สัมผัสกับวัสดุพิมพ์ และงานพิมพ์ จะต้องไม่มีส่วนประกอบของสารเคมีอันตรายด้วย

ทั้งนี้รวมไปถึงการใช้งานวัสดุหลายชนิดในเครื่องเดียวกัน ซึ่งวัสดุที่ใช้ก่อนหน้านี้อาจจะไม่เป็น food safe หรือมีสารพิษตกค้างอยู่ก็ได้

วัสดุพิมพ์ที่เป็น Food safe

วัสดุพิมพ์สามมิติหลาย ๆ ชนิดไม่เป็น food safe และอาจมีสารเคมีที่เป็นพิษปนเปื้อนอยู่ จงใช้แต่วัสดุพิมพ์ที่ทำมาเพื่อการใช้พิมพ์งานที่สัมผัสอาหารได้โดยเฉพาะเท่านั้น

ระยะเวลาที่สัมผัสอาหาร

อย่างที่ทราบแล้ว ความเสี่ยงที่จะเกิดการปนเปื้อนจะมากขึ้นเมื่อมีการยืดระยะเวลาที่งานพิมพ์สามมิติสัมผัสกับอาหารให้ยาวนานขึ้น ดังนั้นจึงควรจำกัดเวลาที่งานพิมพ์ต้องสัมผัสกับอาหารให้น้อยที่สุด

การใช้เครื่องพิมพ์สามมิติผลิตภาชนะบรรจุอาหาร

ลองถามตัวเองว่าทำไมจึงต้องพิมพ์งานที่สัมผัสอาหาร หากเป็นงานออกแบบ งานสร้างสรรค์ โดยทั่วไปแล้วมีวิธีทำโดยอ้อมในการผลิตเช่นการทำเป็นแม่พิมพ์ก่อน สามารถอ่านรายละเอียดในหัวข้อต่อไป

งานพิมพ์ระบบ Stereolithography (SLA) ที่เป็น Food Safe

งานพิมพ์ระบบ SLA จะขึ้นรูปวัตถุสามมิติด้วยการใช้แสงเลเซอร์ยิงไปยังเรซินเหลวไวแสง เพื่อให้เรซิน ณ จุดนั้นแข็งตัว

แล้วเรซินนั้นเป็นชนิดที่ปลอดภัยกับอาหารไหม? คำตอบคือ ไม่ เนื้อเรซินสามารถก่อเกิดอนุภาคได้ ทำให้เรซินทุกชนิด รวมถึงงานพิมพ์ไม่ปลอดภัยต่ออาหารด้วยตัวของวัสดุเอง แม้เรซินสำหรับงานทันตกรรม และทางการแพทย์จะได้รับการรับรองว่าเข้ากันได้กับร่างกาย แต่มันก็ไม่ได้หมายความว่ามันปลอดภัยกับอาหาร วัสดุเหล่านี้ได้รับการรับรองให้ใช้เฉพาะเจาะจงกับงานบางชนิดเท่านั้น และไม่ควรสัมผัสอาหาร

งานพิมพ์จากเครื่องพิมพ์ระบบ SLA จะมีผิวที่เรียบกว่า จึงง่ายกว่าในการเคลือบผิวเพื่อป้องกันการก่อตัวของแบคทีเรีย ปัจจัยที่มีผลต่อความเรียบของผิวได้แก่ ชนิดของเรซิน ความหนาของเลเยอร์ ทิศทางการวาง จำนวนโครงตาข่ายของโมเดลงาน และการอบแสงยูวี งานพิมพ์ที่เสร็จแล้วจะต้องล้าง และอบยูวีตามขั้นตอนที่บริษัทผู้ผลิตแนะนำก่อนจะนำไปเคลือบ อย่างไรก็ตามการเคลือบก็ยังไม่ได้รับประกันว่าจะปลอดภัยกับอาหารเนื่องจากสารเคลือบอาจจะทำปฏิกิริยากับเรซิน หรือเสื่อมสภาพไปตามเวลา ทำให้ผิวเรซินเปิดเผยออกมา

แม่พิมพ์

การทำแม่พิมพ์ตามแบบเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการใช้ประโยชน์จากเครื่องพิมพ์ระบบ SLA โดยที่งานพิมพ์จาก SLA ไม่เหมาะที่จะสัมผัสอาหารโดยตรง แต่มันเหมาะมากที่จะใช้ทำแม่พิมพ์แล้วใช้การขึ้นรูปแบบสุญญากาศด้วยพลาสติกที่เป็น Food safe

การขึ้นรูปโดยใช้แม่พิมพ์นี้ง่าย และผลงานที่ได้ก็สวยงามมาก

งานแม่พิมพ์ 3D และใช้การขึ้นรูปแบบสุญญากาศ

การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า (Electroplating)

กระบวนการผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในสารละลายเกลือของโลหะ (Metallic salts) แล้วทำให้อิออนบวกวิ่งมารับประจุไฟฟ้าลบที่ชิ้นงาน ซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วลบ (Cathode) จึงทำให้เกิดเป็นชั้นผิวบางของโลหะมาเคลือบอยู่บนผิวด้านนอกของชิ้นงาน มักใช้เพื่อป้องกันการเกิดสนิมโลหะ หรือเพื่อให้พื้นผิวงานมีความคงทน

งานพิมพ์จากเครื่อง SLA เหมาะมากกับการชุบโลหะ เนื่องจากผิวที่เรียบ แต่พลาสติกไม่นำไฟฟ้า ดังนั้นจึงต้องเคลือบด้วยสารนำไฟฟ้าเช่นกราไฟท์ conductive lacquer, electroless plate, หรือ a vaporized coating

การเคลือบโลหะเพื่อให้ปลอดภัยต่ออาหารมีอยู่จริง แต่กระบวนการนั้นต้องผ่านสารเคมีจำนวนมาก ดังนั้นจึงต้องมั่นใจว่ากระบวนการผลิตมีความปลอดภัย และได้รับการรับรอง

เซรามิก

งานพิมพ์เซรามิกจากเครื่อง SLA สามารถผลิตงานเซรามิกได้จริง โดยการนำงานที่พิมพ์เสร็จแล้วไปเผาในเตาเผา มันจะทำให้เรซินไหม้หมดไป เหลือแต่เนื้อเซรามิกซึ่งมีความแข็งแรง และทนต่อสารเคมีส่วนใหญ่ได้ พื้นผิวของงานจะถูกเคลือบแก้วไปในตัวทำให้มีความปลอดภัยมากขึ้นด้วย

งานพิมพ์ 3D ด้วยวัสดุเซรามิก สามารถผลิตงานที่ยากจะทำด้วยมือ

งานพิมพ์ระบบ Fused Deposition Modeling (FDM) ที่เป็น Food Safe

FDM เป็นการพิมพ์สามมิติที่ขึ้นรูปงานด้วยการหลอมเส้นพลาสติกและฉีดออกมาเป็นเส้นเล็ก ๆ ซ้อนกันเป็นชั้น ๆ จนเป็นรูปร่างที่ต้องการ

เส้นพลาสติกที่ถูกฉีดออกมาจะมีหน้าตัดเป็นวงกลม เมื่อวันซ้อนกันจะมีช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างเส้น และระหว่างชั้น ดังนั้นเราจึงแนะนำว่าให้พิมพ์ที่ความสูงระหว่างชั้นที่ต่ำที่สุดเท่าที่ทำได้เพื่อให้ปลอดภัยกับอาหาร

ดังนั้นสิ่งที่ท้าทายมากที่สุดของเครื่องพิมพ์ FDM คือการหลีกเลี่ยงการสะสมตัวของแบคทีเรียในช่องว่างนั้น ในการใช้งานที่สัมผัสอาหารในระยะยาว จำเป็นต้องมีการทำให้ผิวงานเรียบ โดยการใช้สารเคมีเช่น acetone, d-Limonene, หรือ ethyl acetate เพื่อกำจัดส่วนที่ไม่เรียบบนผิวงานออกไป แต่อย่างไรก็ตามการเคลือบผิวก็ยังจำเป็นอย่างมาก

ชั้นของเส้นพลาสติกของเครื่อง FDM (ซ้าย) เทียบกับเครื่อง SLA (ขวา)

เส้นพลาสติกชนิด Food grade จะไม่มีส่วนผสมที่ทำให้หัวพิมพ์สึกหรอ อย่างไรก็ตามควรหลีกเลี่ยงหัวพิมพ์ชนิดทองเหลืองผสมตะกั่ว ให้ใช้หัวพิมพ์แบบสเตนเลสสำหรับงานที่สัมผัสอาหาร

นอกจากนี้ต้องตรวจสอบเครื่องพิมพ์ว่าสามารถใช้งานร่วมกับเส้นพลาสติกได้ ตัวอย่างเช่นพลาสติก PEI มีคุณสมบัติที่เหมาะ และเป็นไปตามที่ อย. กำหนดแต่มันก็ต้องการความร้อนสูงกว่า 300 °C ซึ่งไม่ใช่จะทำความร้อนได้ขนาดนั้นทุกเครื่อง

เส้นพลาสติกชนิด Food grade

เส้นพลาสติกที่นิยมใช้กันทั่วไปกับเครื่องพิมพ์สามมิติคือ PLA และ ABS คำถามคือ PLA และ ABS เป็นพลาสติกที่ปลอดภัยกับอาหารหรือไม่? คำตอบคือ “อาจจะ” ทั้งนี้ขึ้นกับปัจจัยหลายอย่าง

เส้นพลาสติกชนิด Food safe จะมี PLA, PP, co-polyester, PET, PET-G, HIPS, nylon-6, ABS, ASA, และ PEI แต่ถ้าต้องเอาเข้าเครื่องล้างจานแล้วละก็ ให้หลีกเลี่ยง PET, nylon, และ PLA เนื่องจากมันจะอ่อนตัวเมื่อได้รับความร้อน และเสียรูปเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึง 60-70°C และหากต้องใช้กับของเหลวที่ร้อนควรใช้วัสดุ co-polyester, High Temperature PLA หรือ PEI จะเหมาะกว่า

แม้จะไม่อยู่ในข้อห้าม แต่มีการศึกษาบางฉบับอ้างว่า polystyrene อาจจะปลดปล่อยสาร styrene วัสดุ co-polyesters อาจมีผลกระทบกับสุขภาพ และเส้นพลาสติกที่เป็น Food grade อาจสูญเสียคุณสมบัตินั้นไปกับการเกิด oxidation หรือเสื่อมสภาพไประหว่างกระบวนการพิมพ์

FILAMENT BRAND FDA EU SMOOTHABLE DISHWASHER SAFE HOT LIQUIDS
ABS Adwire PRO Approved NA Yes, acetone Yes Yes
Innofil3D Approved except red, orange, and pink Approved except red, orange, and pink Yes, acetone Yes Yes
ASA Innofil3D NA Compliant Yes No
Bendlay Orbi-Tech NA Compliant Yes, brake cleaner No No
Biocompound Extrudr GreenTEC NA Compliant
Co-Polyester Colorfabb XT Approved Compliant No Yes Yes
HIPS Easyfil Compliant Compliant Yes, d-limonene Yes No
Fillamentum NA Compliant Yes, d-limonene Yes No
InnoFil3D Approved Approved Yes, d-limonene Yes No
Nylon Taulman Nylon 680 Compliant NA No No
PEI ULTEM® 1000 Compliant NA Yes Yes
PET InnoPet EPR Approved except red and orange Approved except red and orange Yes, ethyl acetate No No
Refil Approved NA Yes, ethyl acetate No No
Taulman T-Glase Approved NA Yes, ethyl acetate No No
Verbatim Compliant NA Yes, ethyl acetate No No
PET-G Extrudr MF NA Approved Yes, ethyl acetate No No
HDGlass Approved Approved Yes, ethyl acetate No No
PLA Filaments.ca TrueFS Approved NA No No No
Fillamentum NA Compliant No No No
Innofil3D Approved except red, orange, pink, apricot skin, grey, and magenta Approved except red, orange, pink, apricot skin, grey, and magenta No No No
Copper3D PLActive Antibacterial Approved Compliant No No No
Makergeeks Approved NA No No No
Purement Antibacterial Approved Approved No No No
PLA-HT Makergeeks Raptor Approved NA No Yes Yes
Makergeeks Raptor Approved NA No Yes Yes
PP Centaur Compliant Compliant No Yes Yes
InnoFil3D Approved Approved No Yes Yes
Nunus Compliant Compliant No Yes Yes
Verbatim Compliant NA No Yes Yes
SBS Filamentarno NA Approved only in Russia Yes, d-limonene Yes Yes

โปรดทราบ: ข้อมูลในตารางข้างต้นอาจจะมีการเปลี่ยนแปลงในอนาคต

งานพิมพ์ระบบ Selective Laser Sintering (SLS) ที่เป็น Food Safe

การพิมพ์ระบบ Selective Laser Sintering เป็นการยิงแสงเลเซอร์ไปยังผงโพลีเมอร์เพื่อหลอมละลาย วัสดุที่นิยมใช้คือ nylon ซึ่งมีคุณสมบัติทางวิศวกรรมที่ดีมาก

ผงโพลีเมอร์อาจจะเป็น Food grade แต่ผงบางส่วนที่อยู่บนผิวของงานอาจจะไม่ได้ถูกหลอมเหลวเพียงพอ ก่อให้เกิดรูพรุนเล็ก ๆ เป็นที่สะสมของแบคทีเรียได้ และถึงแม้ว่าวัสดุ Nylon 12 จะสามารถอบไอน้ำเพื่อทำความสะอาดได้ แต่ก็ควรจะมีการเคลือบผิวด้วยสารเคลือบชนิด Food grade อีกครั้งจะดีกว่า

ขั้นตอนหลังการพิมพ์ตามปรกติของงานพิมพ์ SLS คือการย้อมสี ซึ่งขั้นตอนนี้อาจจะทำให้สีย้อมซึมเข้าไปในเนื้องาน และทำให้งานพิมพ์นั้นไม่ปลอดภัยต่ออาหารก็ได้

สรุป

ความปลอดภัยต่ออาหารของงานพิมพ์สามมิติอาจจะไม่ได้ง่ายอย่างที่คิด หรือไม่อาจฟันธงลงไปได้ว่าใช่ หรือไม่ การนำงานพิมพ์สามมิติไปสัมผัสอาหารมีข้อควรคำนึงถึงอย่างระมัดระวังก่อนนำไปใช้งานจริง หากต้องการทราบรายละเอียดเพิ่มเติม ขอแนะนำให้อ่านบทความต่อไปนี้:

 

PreForm 3.5.0

PreForm 3.5.0

PreForm 3.5.0— 13 พฤษภาคม 2563

โปรแกรม PreForm 3.5.0 รุ่นล่าสุดที่ทาง Formlabs แนะนำให้อัพเดท สำหรับเครื่องพิมพ์ Fuse 1, Form 3L, Form 3B, Form 3, และ Form 2 ซึ่งมีการเพิ่มตัวเลือกเครื่อง Fuse 1 นอกจากนั้นยังปรับปรุงเรื่องการคำนวณระยะเวลาการพิมพ์ให้มีความแม่นยำมากขึ้น และเพิ่มคุณภาพการพิมพ์ให้ดียิ่งขึ้นในเครื่อง Form 3/Form 3B มีการเพิ่มวัสดุใหม่ ๆ เข้าไปในเครื่อง Form 3B และ Form 3 (รุ่น early 2019) เพื่อใช้ในการพิมพ์ swabs

ดาวน์โหลด Preform 3.5.0 for Windows

ดาวน์โหลด Preform 3.5.0 for Mac

ดาวน์โหลด Firmware 1.6.6

Fuse 1
  • เพิ่มตัวเลือกเครื่องพิมพ์ Fuse 1 ใน PreForm
Form 3L
  • ไม่มี
Form 3B
  • ปรับปรุงให้เข้าได้กับ Firmware รุ่น 1.6.6 และใหม่กว่า
  • วัสดุใหม่ SG COVID Swab เป็นวัสดุที่ใช้สำหรับทำ swabs ในทางการแพทย์โดยใช้เรซิน Surgical Guide (รวมถึง Form 3 รุ่น early 2019)
  • ปรับปรุงการคำนวณเวลาที่ใช้ในการพิมพ์ให้แม่นยำขึ้น
  • ปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรแกรม
  • แก้ไขข้อบกพร่องต่าง ๆ
Form 3
  • ปรับปรุงให้เข้าได้กับ Firmware รุ่น 1.6.6 และใหม่กว่า
  • ปรับปรุงการคำนวณเวลาที่ใช้ในการพิมพ์ให้แม่นยำขึ้น
  • ปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรแกรม
  • แก้ไขข้อบกพร่องต่าง ๆ
Form 2
  • ปรับปรุงให้เข้าได้กับ Firmware รุ่น 1.19.15 และหลังจากนี้
  • ปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรแกรม
  • แก้ไขข้อบกพร่องต่าง ๆ

นอกจากนี้ยังมีการอัพเดท Firmware รุ่น Firmware รุ่น 1.6.6 ที่มีการแก้ไขข้อบกพร่องต่าง ๆ ในเครื่องพิมพ์ Form 3B และ Form 3 ด้วย

เปรียบเทียบ 3D printing ระบบ FFF vs. SLA vs. SLS

เปรียบเทียบ 3D printing ระบบ FFF vs. SLA vs. SLS

Additive manufacturing (AM) หรือที่เรียกว่าการพิมพ์สามมิติ ช่วยประหยัดเวลา ประหยัดต้นทุน และตัดปัญหาเรื่องขอจำกัดในการผลิตในกระบวนการพัฒนาสินค้าได้ เริ่มตั้งแต่แนวคิดการออกแบบ การทำต้นแบบที่ใช้งานได้ ไปจนถึงการทำอุปกรณ์นำเจาะและจับงาน หรือแม้แต่สินค้าที่จำหน่ายแก่ผู้บริโภค การพิมพ์สามมิติสามารถนำไปใช้งานได้อย่างอเนกประสงค์

ช่วงหลายปีหลังมานี้ เครื่องพิมพ์สามมิติชนิดความละเอียดสูงเริ่มมีราคาถูกลง ใช้งานง่ายขึ้น และมีความเชื่อถือได้สูงขึ้น เครื่องพิมพ์สามมิติจึงเป็นที่แพร่หลายในกลุ่มธุรกิจมากขึ้น แต่การเลือกใช้เครื่องพิมพ์สามมิติแบบต่างๆ ก็อาจจะเป็นเรื่องปวดหัวว่าจะใช้การพิมพ์สามมิติระบบไหนดีที่เหมาะกับงานของคุณ วัสดุที่ใช้ต้องเป็นอย่างไร เครื่องที่จะใช้รวมถึงการอบรมการใช้งาน รวมถึงราคาและความคุ้มทุน บทความนี้จะเราจะนำคุณไปดูเครื่องพิมพ์สามมิติที่เป็นที่นิยมกันทั่วโลก คือแบบ Fused Filament Fabrication (FFF), stereolithography (SLA), และ selective laser sintering (SLS).

Fused Filament Fabrication (FFF)

Fused Filament Fabrication เป็นระบบที่ใช้โดยทั่วไปอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่ใช้ทำงานอดิเรก การทำงานของเครื่องเป็นการให้ความร้อนกับเส้นพลาสติกแล้วฉีดออกมาเป็นเส้นเล็กๆ ทางหัวพิมพ์โดยซ้อนกันเป็นชั้นๆตามรูปร่างของชิ้นงาน

FFF สามารถพิมพ์โดยใช้วัสดุได้หลากหลาย เช่น ABS, PLA, และอื่นๆ วิธีการนี้เหมาะกับงานที่ไม่ซับซ้อนมาก ทำงานได้เร็ว ใช้ทดแทนการกัดโลหะได้เป็นอย่างดี มีต้นทุนต่ำที่สุดในบรรดาการพิมพ์สามมิติทั้งหมด

ชิ้นส่วนที่พิมพ์จากระบบ FFF มักจะมีเส้นของชั้นพลาสติกที่มองเห็นได้ และมีความละเอียดต่ำกว่าเครื่องประเภท SLA และ SLS อาจจะทำให้ไม่เหมาะกับการพิมพ์งานที่ต้องการความละเอียดสูง หรือมีรายละเอียดย่อยๆ จำนวนมาก การตกแต่งผิวงานอาจจะทำได้โดยการขัด หรือการใช้สารเคมี เครื่องพิมพ์แบบ FFF ยังสามารถใช้เส้นพลาสติกแบบละลายได้ในการทำ support ทำให้สามารถพิมพ์งานที่มีความซับซ้อนได้ นอกจากนี้ยังมีพลาสติกให้เลือกใช้หลากหลายชนิด

Stereolithography (SLA)

Stereolithography เป็นเทคโนโลยีสามมิติแบบแรกที่ถูกสร้างขึ้นในช่วงปี 1980 และปัจจุบันยังเป็นที่นิยมอย่างมาก SLA ใช้แสงเลเซอร์ในการทำให้เรซินเหลวแข็งตัวเป็นชิ้นงาน ซึ่งเรียกว่า photopolymerization

มาดูกันว่า stereolithography ทำงานอย่างไร

ผลงานจากเครื่อง SLA จะมีความละเอียดสูงสุด และความเที่ยงตรงสูง แสดงรายละเอียดเล็กๆ ได้ดี ผิวสัมผัสจะเรียบเนียนกว่าเมื่อเทียบกับระบบการพิมพ์อื่นๆ แต่ที่เป็นจุดเด่นจริงๆ คือการใช้งานได้หลากหลาย มีวัสดุเรซินที่ผลิตขึ้นมาให้มีคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และพื้นผิวที่มองเห็นได้ ให้เหมือนกับวัสดุมาตรฐานในงานอุตสาหกรรมโดยทั่วไป

ผลงานจากเครื่อง SLA จะมีขอบมุมที่คม ผิวเรียบ และแทบจะไม่เห็นเส้นเลเยอร์ ภาพด้านบนแสดงให้เห็นผลงานจากเครื่อง SLA Form2 เครื่อง SLA เหมาะอย่างยิ่งกับงานที่ต้องมีรายละเอียดสูง เน้นความคลาดเคลื่อนต่ำ และมีผิวที่เรียบ ใช้ในงานอุตสาหกรรม ทันตกรรม เครื่องประดับ การทำแม่พิมพ์ และในวงการการศึกษา

Selective Laser Sintering (SLS)

Selective laser sintering เป็นระบบการพิมพ์สามมิติที่ใช้กันทั่วไปในงานอุตสาหกรรม SLS จะใช้แสงเลเซอร์กำลังสูงในการหลอมรวมผงพลาสติก ผงพลาสติกส่วนที่ไม่ถูกหลอมจะทำหน้าที่เป็น support ให้ตัวงานในระหว่างที่พิมพ์ ทำให้ไม่ต้องสร้าง support ขึ้นมาอีก ทำให้ระบบนี้เหมาะกับงานที่มีรูปร่างซับซ้อน งานที่มีโครงสร้างอยู่ภายใน งานที่มีส่วนเว้า และงานที่มีผนังบาง งานที่ผลิตจากเครื่อง SLS จะมีคุณสมบัติเทียบเท่างานที่ผลิตจากเครื่องฉีดพลาสติกในโรงงานอุตสาหกรรม

งานพิมพ์จากเครื่อง SLS จะมีผิวที่หยาบเล็กน้อย แต่แทบจะไม่เห็นเส้นเลเยอร์เลย ภาพด้านบนพิมพ์จากเครื่อง Formlabs Fuse 1 วัสดุที่ใช้กับเครื่อง SLS มักจะเป็นไนลอน ซึ่งเป็นที่นิยมในงานวิศวกรรม มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม ไนลอนมีน้ำหนักเบา แข็งแรง ให้ตัวได้ แต่มีความคงตัวต่อแรงกระแทก สารเคมี ความร้อน แสงยูวี น้ำ และฝุ่น ด้วยราคาต่อชิ้นที่ถูกมาก ผลผลิตที่สูง และวัสดุพิมพ์ที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป ทำให้เครื่อง SLS เป็นที่นิยมของวิศวกรในการผลิตต้นแบบ และเป็นทางเลือกแทนการฉีดพลาสติก ในจำนวนน้อยๆ หรือช่วงสั้นๆ ก่อนการผลิตจริง

เปรียบเทียบระหว่างการพิมพ์ระบบ FFF, SLA, และ SLS

ต้นทุน และความคุ้มทุน

ท้ายที่สุดคุณควรเลือกเครื่องพิมพ์ที่เหมาะสมกับธุรกิจของคุณมากที่สุด ราคาของเครื่องพิมพ์ลดลงตลอดเวลา แต่ก็มีเครื่องรุ่นใหม่ๆ ที่มีคุณสมบัติเพิ่มขึ้นออกวางตลาดอยู่เสมอ เครื่องพิมพ์สามมิติทั้งสามระบบนี้สามารถหาซื้อได้ทั่วไปในราคาที่จับต้องได้

การคำนวณต้นทุนไม่ได้จบที่ราคาเครื่องเท่านั้น ค่าวัสดุพิมพ์ และค่าแรงงานก็เป็นส่วนสำคัญของต้นทุนต่อชิ้นเช่นกัน ตารางต่อไปนี้เป็นแยกรายละเอียดตามเทคโนโลยีของเครื่องพิมพ์

ทำความรู้จักเครื่องพิมพ์สามมิติระบบ SLS

ทำความรู้จักเครื่องพิมพ์สามมิติระบบ SLS

การพิมพ์สามมิติแบบ Selective Laser Sintering (SLS) เป็นการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ หรือ additive manufacturing (AM) ซึ่งจะใช้แสงเลเซอร์ในการเผาผนึกผงพลาสติกให้เป็นก้อนแข็งตามรูปแบบไฟล์สามมิติที่เขียนขึ้นมา SLS เป็นระบบที่วิศวกรนิยมใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์มานานนับสิบปีแล้ว ด้วยต้นทุนที่ต่ำ ผลิตได้มาก และใช้วัสดุที่ช่วยให้ระบบนี้สามารถผลิตได้ตั้งแต่ต้นแบบที่ใช้งานได้ จนถึงการผลิตจำนวนน้อยๆ หรือผลิตสินค้าในช่วงรอยต่อก่อนการผลิตจำนวนมาก

ด้วยปัจจัยที่ทันสมัยของตัวเครื่อง ซอฟแวร์ และวัสดุพิมพ์ในปัจจุบัน ทำให้เครื่องพิมพ์ระบบ SLS สามารถเข้าถึงการผลิตในทุกกลุ่มธุรกิจ ทำให้หลายๆ บริษัทสามารถใช้เครื่องพิมพ์ระบบนี้ได้ง่ายกว่าเดิมที่กระจุกตัวอยู่แค่บริษัทหรือโรงงานขนาดใหญ่เท่านั้น

ในบทความนี้จะครอบคลุมถึงระบบการทำงานของ SLS รูปแบบต่างๆ วัสดุพิมพ์ และการเลือกงานที่เหมาะจะใช้ SLS มากกว่าเครื่องพิมพ์สามมิติระบบอื่น รวมถึงการผลิตแบบดั้งเดิม

จุดเริ่มต้นของระบบ SLS

Selective Laser Sintering (SLS) เป็นเทคนิคการพิมพ์แบบแรกๆ ของการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ ถูกพัฒนาขึ้นในช่วงกลางทศวรรษที่ 1980 โดย Dr. Carl Deckard และ Dr. Joe Beaman แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัส วิธีการของพวกเขาตอนนั้นตั้งใจจะจะทำงานกับวัสดุหลากหลายเช่นพลาสติก โลหะ แก้ว เซรามิก และวัสดุผสมต่างๆ ปัจจุบันเทคโนโลยีเหล่านี้ได้ถูกแบ่งแยกเป็นกลุ่มต่างๆ โดยเรียกรวมเป็นการหลอมผงวัสดุบนแท่นพิมพ์-การให้ความร้อนหลอมเหลวผงวัสดุเฉพาะจุดที่ต้องการ

การหลอมผงวัสดุบนแท่นพิมพ์ที่เป็นที่นิยมจะมีสองกลุ่มใหญ่ๆ คือกลุ่มที่ใช้พลาสติกเป็นวัสดุพิมพ์ จะเรียกว่า SLS และพวกที่ใช้ผงโละเป็นวัสดุพิมพ์ซึ่งจะเรียกว่า direct metal laser sintering (DMLS) or selective laser melting (SLM) ก่อนหน้านี้เครื่องพิมพ์ทั้งสองกลุ่มจะมีราคาสูงมาก และขั้นตอนการทำงานที่ยุ่งยาก จำกัดการทำงานอยู่กับการผลิตชิ้นส่วนที่ราคาแพงและจำนวนน้อยๆ เช่นชิ้นส่วนยานอวกาศ หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์

เครื่องระบบนี้มีการพัฒนาเพิ่มขึ้นอย่างมากในปัจจบัน มันกำลังตามเครื่องพิมพ์ระบบอื่นเช่น stereolithography (SLA) และ fused filament fabrication (FFF) เพื่อให้เกิดการใช้งานอย่างแพร่หลาย เข้าถึงได้ง่าย และกระทัดรัดมากขึ้น

SLS ทำงานอย่างไร

เครื่องพิมพ์สามมิติแบบ SLS ใช้ลำแสงเลเซอร์ในการหลอมละลายผงพลาสติกที่มีความละเอียดมาก

ขั้นตอนการพิมพ์

  1. ผงพลาสติกถูกแผ่ไปบนแท่นพิมพ์เป็นชั้นบางๆ
  2. เครื่องพิมพ์จะอุ่นผงพลาสติกให้ร้อนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของพลาสติกเพียงเล็กน้อย นี่จะช่วยให้เลเซอร์ใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้นในการหลอมละลายผงพลาสติกในตำแหน่งที่ต้องการเพื่อให้แข็งตัว
  3. แสงเลเซอร์จะยิงเป็นรูปภาพตัดขวางของโมเดลไปที่ผงพลาสติก ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นจนถึงจุดหลอมเหลว ละลายผงพลาสติกเข้าด้วยกัน จนเกิดเป็นชิ้นส่วนของโมเดล ผงพลาสติกที่ไม่ถูกหลอมเหลวจะทำหน้าที่เป็นตัวรองรับส่วนอื่นๆ ของโมเดลไปในตัว ทำให้ไม่ต้องสร้างเสารองรับเพิ่มอีก
  4. จากนั้นแท่นพิมพ์จะขยับต่ำลงไป 1 ชั้น โดยทั่วไปจะมีระยะ 50 ถึง 200 ไมครอน ใบปาดจะเกลี่ยผงพลาสติกชั้นต่อไปทับบนชั้นที่พิมพ์เสร็จไปก่อนหน้า แล้วแสงเลเซอร์ก็จะยิงแสงไปหลอมละลายผงพลาสติกให้เป็นเนื้อเดียวกันกับชั้นล่าง
  5. กระบวนการจะดำเนินซ้ำไปอย่างนี้จนเสร็จสิ้น และต้องรอให้ผงพลาสติกเย็นตัวลงก่อนภายในเครื่องพิมพ์
  6. เมื่อเย็นแล้ว จะนำถังบรรจุโมเดลและผงพลาสติกไปแยกส่วน ทำความสะอาดผงที่เกินมา

SLS ใช้การยิงแสงเลเซอร์เพื่อหลอมละลายผงพลาสติกเพื่อขึ้นรูปวัตถุสามมิติ

การตกแต่งงานพิมพ์และขั้นตอนหลังจากการพิมพ์

ขั้นตอนหลังจากพิมพ์เสร็จแล้วใช้เวลาและแรงงานไม่มากนัก ทำให้เกิดความเสถียรของงานในกรณีที่พิมพ์เป็นจำนวนมาก

เมื่อการพิมพ์เสร็จสิ้นลงชิ้นงานจะถูกนำออกจากเครื่องพิมพ์ แยกออกจากภาชนะบรรจุผงพลาสติก ล้างผงส่วนที่ยังติดกับชิ้นงานออกไป ซึ่งโดยทั่วไปจะทำเสร็จในจุดเดียวโดยใช้ลมเป่า หรือเครื่องยิงทราย

ชิ้นงานที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์ SLS จะมีผิวที่ค่อนข้างหยาบ พอๆ กับกระดาษทรายความละเอียดปานกลาง วัสดุไนลอนสามารถทำงานต่อหลังจากพิมพ์เสร็จได้หลายอย่างเช่น การขัด ย้อม ลงสี เคลือบสี เคลือบโลหะ เชื่อมประกอบ และเคลือบกำมะหยี่

การนำผงพลาสติกกลับมาใช้ใหม่

ผงพลาสติกส่วนที่ไม่ได้ถูกใช้งานจะถูกนำไปกรองเพื่อนำเศษชิ้นใหญ่ๆ ออกไปแล้วนำกลับไปใช้ใหม่ได้ แต่คุณสมบัติจะด้อยลง จึงควรผสมผงพลาสติกใหม่เข้าไปเมื่อใช้งานไปได้สักระยะ การที่มันสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ทำให้ระบบ SLS เป็นระบบการผลิตที่ทำให้เกิดการสูญเสียน้อยที่สุดระบบหนึ่ง

SLS แบบต่างๆ

เครื่องพิมพ์ระบบ SLS ทุกเครื่องจะมีโครงสร้างเดียวกันกับที่อธิบายไปแล้วข้างต้น ความแตกต่างหลักจะอยู่ที่ชนิดของเลเซอร์ และขนาดที่พิมพ์ได้ แต่ละเครื่องจะมีระบบควบคุมอุณหภูมิ การเกลี่ยผงวัสดุ และการสร้างเลเยอร์ที่ต่างกัน

SLS จะมีการควบคุมที่แม่นยำและเที่ยงตรงอย่างสูง อุณหภูมิของผงวัสดุในส่วนของชิ้นงาน (ที่ยังพิมพ์ไม่เสร็จ) จะถูกควบคุมไว้ให้ไม่เกิน 2 °C ในระหว่างขั้นตอนการให้ความร้อนล่วงหน้า การขึ้นรูป และการจัดเก็บก่อนการนำออกมาจากเครื่อง เพื่อป้องการบิดตัว ลดแรงเค้น และการเสียรูปจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

SLS ระดับอุตสาหกรรม

เครื่องพิมพ์ SLS ระดับอุตสาหกรรมถูกใช้ในการผลิตสินค้าที่หลากหลายตั้งแต่อะไหล่สำหรับโรงงานผลิตรถบรรทุกระดับโลก จนถึงชิ้นส่วนสั่งทำสำหรับเสื้อผ้า เครื่องพิมพ์ขนาดใหญ่ที่สุดสามารถพิมพ์ได้ถึงขนาด 1 เมตรเลยทีเดียว

เครื่องพิมพ์ SLS ระดับอุตสาหกรรมอาจจะใช้หัวเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์กำลังสูงหัวเดียว หรือหลายหัวก็ได้ ยิ่งขนาดพิมพ์ที่ใหญ่ขึ้น ระบบต่างๆ ก็จะมีความสลับซับซ้อนมากขึ้นตาม เครื่องพิมพ์ SLS ระดับอุตสาหกรรม ต้องการสภาพแวดล้อมในการพิมพ์ที่อยู่ในสภาวะเฉื่อย โดยใช้ก๊าซเฉื่อยเช่นไนโตรเจน หรือก๊าซชนิดอื่นเพื่อป้องกันวัสดุเกิดการทำปฎิกิริยากับอ็อกซิเจน และเสื่อมสภาพลง ดังนั้นเครื่องพิมพ์ SLS ระดับอุตสาหกรรมจึงต้องมีระบบจัดการก๊าซที่เหมาะสม รวมทั้งการใช้กำลังไฟฟ้าอย่างมากอีกด้วย แม้แต่เครื่องที่เล็กที่สุดของเครื่องพิมพ์ SLS ระดับอุตสาหกรรมก็ต้องการพื้นที่วางเครื่อง 10 ตารางเมตรเป็นอย่างน้อย

SLS แบบตั้งโต๊ะ

SLS แบบตั้งโต๊ะสามารถพิมพ์งานได้คุณภาพเทียบเท่าเครื่องระดับอุตสาหกรรม ในขนาดที่กระทัดรัดกว่าและจัดการได้ง่ายกว่า

SLS แบบตั้งโต๊ะไม่จำเป็นต้องมีระบบพื้นฐานพิเศษใดๆ และสามารถตั้งอยู่บนโต๊ะทำงานได้เลย

SLS แบบตั้งโต๊ะใช้เลเซอร์แบบไดโอด หรือแบบไฟเบอร์ แทนการใช้เลเซอร์แบบ CO2 เนื่องจากให้คุณภาพแสงเทียบเท่ากันแต่ต้นทุนถูกกว่า

ด้วยขนาดที่เล็กกว่าจึงใช้พลังงานในการทำความร้อนน้อยกว่า และด้วยการที่ใช้เวลาในการยิงแสงน้อยกว่าจึงไม่จำเป็นต้องใช้ก๊าซเฉื่อย และอุปกรณ์พิเศษในการควบคุมก๊าซใดๆ โดยภาพรวมการใช้พลังงานน้อยทำให้สามารถใช้ไฟฟ้าที่มีอยู่ในบ้านได้เลย

SLS แบบตั้งโต๊ะจะพิมพ์งานได้เล็กกว่า และช้ากว่าเล็กน้อย เมื่อเทียบกับเครื่องพิมพ์ขนาดเล็กที่สุดของเครื่องระดับอุตสาหกรรม แต่ก็จะได้เปรียบเรื่องพื้นที่ตั้งเครื่องที่น้อยกว่า และต้นทุนที่ถูกกว่า

การเปรียบเทียบเครื่องพิมพ์ SLS

เปรียบเทียบจากเครื่อง Formlabs Fuse 1 แบบตั้งโต๊ะ กับเครื่อง SLS ระดับอุตสาหกรรมของ EOS และ 3D Systems

Nylon: วัสดุสำหรับต้นแบบและผลิตภัณฑ์

วัสดุหลักที่ใช้ในเครื่อง SLS คือ nylon เป็นพลาสติกวิศวกรรมที่นิยมใช้อย่างแพร่หลายเนื่องด้วยน้ำหนักที่เบา แข็งแรง ยืดหยุ่นได้ มีความคงตัวต่อแรงแรงกระทำ สารเคมี อุณหภูมิ แสงยูวี น้ำ และความสกปรก

Nylon เป็นวัสดุในอุดมคติในการผลิตสินค้าต่างๆ ตั้งแต่งานวิศวกรรม สินค้าอุปโภค จนถึงผลิตภัณฑ์ด้านดูแลสุขภาพ

Nylon เป็นเทอร์โมพลาสติกที่สังเคราะห์ขึ้น เป็นพลาสติกในตระกูลโพลีอามายด์ มีสองชนิดที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ SLS คือ Nylon 11 and 12, หรือ PA11 and PA12

PA เป็นตัวย่อของ Polyamind และตัวเลขหมายถึงจำนวนอะตอมของคาร์บอนในวัสดุนั้น ทั้งคู่มีคุณสมบัติเหมือนกัน PA11 จะมีความยืดหยุ่น และทนแรงกระทำได้ดีกว่าเล็กน้อย ในขณะที่ PA12 แข็งแรงกว่า ทนการเสียดสีได้ดีกว่า และมีความเข้ากันได้กับเนื้อเยื่อในร่างการ

คุณสมบัติของ Nylon ที่ใช้กับเครื่องพิมพ์ SLS

Nylon 11 และ 12 เป็นผงวัสดุเดี่ยว แต่เครื่องพิมพ์ SLS สามารถพิมพ์ 2 วัสดุได้ เช่นผงที่มีการเคลือบ หรือผงที่ผสมสารอื่น Nylon ที่ผสมด้วย aluminide หรือคาร์บอน หรือแก้ว ถูกพัฒนามาเพื่อให้เกิดคุณสมบัติด้านความแข็งแรง ความแกร่ง หรือความยืดหยุ่น การใช้สองวัสดุผสมนี้ วัสดุที่มีค่า Glass transition ที่ต่ำกว่าจะหลอมเหลวและเชื่อมวัสดุทั้งสองเข้าด้วยกัน

ทำไมจึงควรใช้ SLS?

วิศวกรจะเลือกใช้ SLS เมื่อต้องการอิสระในการออกแบบ ผลผลิตจำนวนมาก ราคาต้นทุนต่อหน่วยต่ำ และมีอัตราการพิมพ์สำเร็จสูง

อิสระในการออกแบบ

ระบบการพิมพ์สามมิติส่วนใหญ่เช่น stereolithography SLA หรือ fused filament fabrication FFF ต้องมีการสร้าง support  เพื่อรองรับส่วนที่ยื่นไปในอากาศ หรือ overhang

SLS ไม่ต้องการโครงสร้าง support เนื่องจากผงพลาสติกรอบๆ ชิ้นงานที่ไม่ถูกแสงเลเซอร์จะทำหน้าที่เป็น support ไปในตัว SLS ช่วยให้พิมพ์งานที่ก่อนหน้านี้แทบเป็นไปไม่ได้ที่จะพิมพ์ขึ้นมาเช่น ชิ้นส่วนที่เกี่ยวติดกัน หรือชิ้นส่วนที่ขยับได้ หรืองานออกแบบที่มีความซับซ้อนมากๆ

เฝือกมือที่ออกแบบเป็นรูปร่างซับซ้อนเพื่อลดน้ำหนักของตัวมัน

ปกติแล้ววิศวกรจะออกแบบโดยคิดถึงการกระบวนการผลิตในขั้นสุดท้ายไว้ล่วงหน้า หรือที่เรียกว่า design for manufacturing (DFM) เมื่อเครื่องพิมพ์สามมิติถูกใช้เพียงเพื่อสร้างต้นแบบเท่านั้น การออกแบบจึงถูกจำกัดด้วยวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม

แต่เมื่อมีเครื่องพิมพ์แบบ SLS เริ่มจับต้องได้ และมีการใช้งานที่หลากหลายขึ้น จึงเป็นสิ่งที่จะปลดปล่อยข้อจำกัดในการออกแบบของวิศวกร SLS มีความสามารถที่จะพิมพ์งานที่มีความซับซ้อนมากๆ ได้ในการพิมพ์ครั้งเดียว ซึ่งโดยปรกติจะต้องผลิตเป็นจำนวนหลายชิ้นมาประกอบกัน ทำให้ลดจุดอ่อนในงาน และลดเวลาการประกอบได้มาก

SLS สามารถช่วยให้การออกแบบ generative design เป็นไปได้อย่างเต็มความสามารถ ด้วยโครงสร้างที่เบา มีความซับซ้อนของโครงสร้าง รูปร่างของชิ้นงาน ซึ่งไม่สามารถผลิตได้ด้วยกรรมวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม

ผลผลิต และอัตราการผลิตต่อเนื่องที่สูงขึ้น

SLS เป็นระบบการพิมพ์สามมิติที่เร็วที่สุดสำหรับชิ้นส่วนที่สามารถนำไปใช้ได้จริง ต้นแบบที่ทนทาน และผลิตภัณฑ์สำหรับลูกค้า แสงเลเซอร์ที่ใช้ในการพิมพ์มีความเร็วสูง ความแม่นยำสูงกว่าเครื่องพิมพ์แบบเส้นพลาสติกอย่างมาก

การพิมพ์ชิ้นงานจำนวนมากในคราวเดียวสามารถวางให้ชิดเกือบติดกันได้ ผู้ใช้งานสามารถกำหนดตำแหน่งของแต่ละชิ้นได้ในซอฟแวร์เพื่อให้พิมพ์ได้เต็มพื้นที่ และเหลือช่องว่างน้อยที่สุดได้

SLS ยอมให้วางชิ้นงานในห้องพิมพ์ให้ชิดกันเพื่อพิมพ์งานจำนวนมากในครั้งเดียวเพื่อลดเวลาการทำงาน

ผู้ใช้งานสามารถเพิ่มชิ้นงานในระหว่างที่เครื่องกำลังพิมพ์อยู่ได้ ช่วยให้เพิ่มโอกาสได้งานที่ถูกแก้ไขในนาทีสุดท้าย หรือเพิ่มชิ้นส่วนต่อเนื่องลงไป

วัสดุที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าคงทนยาวนาน

หัวใจสำคัญของการพิมพ์ SLS ให้ใช้งานได้และทนทานคือตัววัสดุ Nylon เป็นวัสดุที่ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นพลาสติกที่มีคุณภาพสูง การใช้เลเซอร์หลอมละลายผงไนลอนทำให้ได้เนื้องานเต็มเกือบ 100% ใกล้เคียงกับการขึ้นรูปด้วยวิธีการฉีดพลาสติด (Injection moulding)

ฝาครอบสว่านพิมพ์ด้วย Nylon PA 12 สามารถทำการแต่งผิวเพื่อให้มีความเรียบ และดูมีราคา

Nylon เป็นวัสดุที่ดีมากที่ใช้ทดแทนพลาสติกในกระบวนการฉีดพลาสติก มันสามารถทำจุดหมุน บานพับที่ขยับได้ การประกบล็อก หรือข้อต่อเชิงกลแบบต่างๆ ไนลอนสามารถผลิตงานที่มีความคงทนที่ยาวนานกว่าการขึ้นรูปสามมิติด้วยระบบอื่นมาก

ราคาต้นทุนต่อชิ้นต่ำ

การคำนวณต้นทุนต่อชิ้นจะมี 3 องค์ประกอบคือ ความเป็นเจ้าของเครื่องมือ วัสดุ และแรงงาน

  • ความเป็นเจ้าของเครื่องมือ จำนวนชิ้นงานที่ผลิตได้มากกว่าตลอดอายุการใช้งานของมันจะมีผลให้ต้นทุนต่อหน่วยยิ่งลดลง และยิ่งทำให้คืนทุนได้เร็วขึ้น ความเร็วในการกวาดแสงเลเซอร์ การวางชิ้นงานที่ชิดกันมากๆ ได้ และขั้นตอนง่ายๆ การทำงานหลังจากการพิมพ์ทำให้ SLS มีผลผลิตที่สูงที่สุดเมื่อเทียบกับการพิมพ์สามมิติแบบอื่นๆ
  • วัสดุ ในขนณะที่เครื่องพิมพ์สามมิติส่วนใหญ่จะใช้วัสดุเฉพาะของตนเอง ไนลอนเป็นพลาสติกทั่วไปที่มีการผลิตจำนวนมากสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ ดังนั้นมันจึงราคาถูกมาก นอกจากนี้ในการพิมพ์ยังไม่ต้องใช้ support และผงไนลอนก็สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ทำให้เกิดความสูญเสียน้อยที่สุด
  • แรงงาน จุดด้อยของการพิมพ์สามมิติระบบอื่นคือแรงงานที่ต้องใช้ภายหลังจากการพิมพ์ชิ้นงานเสร็จแล้ว ซึ่งมีขั้นตอนและใช้เวลามาก ทำให้ต้นทุนส่วนนี้ค่อนข้างสูง ส่วน SLS มีขั้นตอนง่ายๆ หลังจากพิมพ์เสร็จแล้ว

ลดขั้นตอนการพัฒนาสินค้า

SLS ช่วยให้วิศวกรทำต้นแบบงานในช่วงการออกแบบ จากนั้นก็ใช้เครื่องพิมพ์ และวัสดุเดิมเพื่อผลิตสินค้าสำหรับผู้บริโภคได้เลย SLS ไม่ต้องการอุปกรณ์ เครื่องมือ เครื่องจักรราคาแพงที่ใช้เวลาเตรียมนานเหมือนการผลิตแบบดั้งเดิม การพัฒนาผลิตภัณฑ์สามารถเสร็จสิ้นได้ภายในเวลาไม่กี่วันเท่านั้น ทำให้ลดเวลาการพัฒนาสินค้าลงไปได้มาก

ด้วยเหตุผลต่างๆ ดังที่กล่าวมา เครื่องพิมพ์สามมิติระบบ SLS จึงสามารถเป็นอีกทางเลือกหนึ่งของการใช้เครื่องฉีดพลาสติกเพื่อผลิตสินค้า เพราะมันประหยัดกว่ามากในกรณีที่ผลิตจำนวนไม่มาก หรือระยะสั้นๆ

พบกับเครื่อง Fuse 1

เครื่อง SLS ถูกจำกัดการใช้งานด้วยราคาของตัวเครื่องที่สูงกว่า $200,000 แต่ด้วยเครื่อง Fuse 1 ทำให้ธุรกิจจำนวนมากเข้าถึงการใช้งานเครื่องพิมพ์ SLS ได้ง่ายขึ้น

โครงสร้าง Support ในการพิมพ์สามมิติ

โครงสร้าง Support ในการพิมพ์สามมิติ

มารู้จักโครงสร้าง support ในการพิมพ์สามมิติคืออะไร เมื่อไหร่ถึงจะต้องมี และมันมีผลกับคุณภาพของงาน และต้นทุนการพิมพ์อย่างไร

1. ทำความรู้จักกับโครงสร้าง Support กันก่อน

การพิมพ์สามมิติเป็นการเรียงเส้นวัสดุซ้อนกันเป็นชั้นๆ ดังนั้นจึงต้องมีการเส้นวัสดุชั้นแรกก่อนเพื่อซ้อนวัสดุชั้นต่อไปจนได้เป็นวัตถุสามมิติ (เหมือนการซ้อนก้อนอิฐในการก่อสร้างกำแพงบ้าน) อย่างไรก็ตามอย่าลืมเรื่องกฎแรงโน้มถ่วง เนื่องจากลักษณะของโมเดลที่คุณพิมพ์ อาจจะมีความซับซ้อน มีส่วนยื่น ส่วนที่ลอยอยู่กลางอากาศก็ได้ ถ้าเกิดเหตุการณ์แบบนี้ คุณต้องการโครงสร้าง support เพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้น

ความต้องการโครงสร้าง support ในการพิมพ์แต่ละระบบ

FDM     ขึ้นกับรูปร่างของโมเดล
SLA & DLP ขึ้นกับรูปร่างของโมเดล (ส่วนใหญ่จะต้องมี)
SLS  ไม่ต้องมี
Binder Jetting ไม่ต้องมี
Material Jetting (PolyJet) ต้องมีเสมอ

การสร้าง support จะเพิ่มความยุ่งยากในการพิมพ์อีกเล็กน้อย เพราะมันจะทำให้เพิ่มเนื้อวัสดุ เวลา และต้นทุน นอกจากนั้นเมื่อพิมพ์เสร็จแล้วก็ต้องแกะ support ออก และอาจจะต้องมีการตกแต่งผิวงานด้วย

เมื่อคุณเลือกระบบการพิมพ์แล้ว อย่าลืมพิจารณาเรื่อง support ด้วยว่ามันจะมีผลกระทบกับโมเดลของคุณหรือไม่ อย่างไร เมื่องานเสร็จแล้ว เราจะมาเรียนรู้กันเกี่ยวกับลักษณะของ support ในแต่ละระบบการพิมพ์กัน

2. Support ในระบบ FDM

ระบบ FDM เป็นการวาดเส้นพลาสติกเหลวที่ฉีดออกมาทางหัวพิมพ์ ทีละชั้นๆ จากฐานขึ้นไป

เมื่อใดที่โมเดลต้องการโครงสร้าง Support ในเครื่องพิมพ์ระบบ FDM?

ในการพิมพ์ระบบ FDM เส้นพลาสติกที่หลอมละลายจะถูกวาดลงไปทีละชั้น โดยมันจะเชื่อมกับชั้นที่อยู่ก่อนหน้ามัน เส้นที่ฉีดออกมาจะมีลักษณะกลม และสามารถเยื้องออกไปจากชั้นก่อนหน้ามันได้ด้วย ดังนั้นเราจึงสามารถสร้างโมเดลที่มีความเอียงลาดได้ถึงประมาณ 45 องศา เมื่อโมเดลมีส่วนยื่น หรือที่เรียกว่า overhang เกินกว่า 45 องศาก็จะมีโอกาสหลุดร่วงลงมา มันจึงต้องการโครงสร้างที่ไปค้ำยันไว้ที่เรียงว่า Support เพื่อให้โมเดลยังคงรูปร่างที่ต้องการได้

45 degree              text4888-4

หาก Overhang น้อยกว่า 45 องศาก็ไม่จำเป็นต้องมี Support

บางครั้ง Bridging หรือการทำสะพานข้ามช่องว่างก็ช่วยลดการใช้ support ได้ด้วย

เมื่อเครื่องพิมพ์ฉีดเส้นพลาสติกร้อนๆ ออกมามันจะมีความเหนียวพอสมควร ทำให้มันสามารถคงตัวอยู่ในอากาศในช่วงระยะทางสั้นๆ ได้ด้วยตัวมันเอง เราเรียกเส้นพลาสติกที่เชื่อมระหว่างช่องว่างนี้ว่า bridging มันทำให้เราไม่ต้องสร้าง support ในทุกช่องว่าง ความสามารถในการทำ bridging จะมีระยะสั้นๆ เท่านั้น หาก overhang มีระยะทางยาวก็ต้องมี support อย่างแน่นอน

หลักการ YHT ของการพิมพ์สามมิติระบบ FDM

เราจะใช้ตัวอักษรภาษาอังกฤษ ‘Y’ ‘H’ และ ‘T’ เป็นตัวอย่างในการพิมพ์ แขนที่เอียงของอักษร Y สามารถพิมพ์ขึ้นไปได้ไม่ยากถึงแม้ว่ามันจะเอียง เนื่องจากมันไม่ได้เอียงเกิน 45 องศา
ตัวอักษร H จะยุ่งยากขึ้นเล็กน้อย แต่ถ้าตัวไม่ใหญ่มากนักก็ไม่จำเป็นต้องมีโครงสร้าง support ตรงกลางตัวอักษร H สามารถทำ bridging ได้ ยิ่งขนาดเล็กเท่าไหร่ก็มีโอกาสพิมพ์ได้โดยไม่มีปัญหามากขึ้นเท่านั้น แต่หากมีขนาดใหญ่ขึ้นระยะห่างของช่องว่างจะมากขึ้นทำให้เกิดการตกท้องช้างผิวด้านล่างจะไม่สวย ระยะที่สามารถทำ bridging ได้จะขึ้นอยู่กับชนิดของพลาสติก อุณหภูมิ ความเร็ว และขนาดของหัวฉีด

ส่วนตัวอักษร T ต้องมีโครงสร้าง support มารับแขนทั้งสองข้างของตัว T เพราะใต้แขนนั้นไม่เนื้อของวัตถุเองมารองรับเลย หากไม่มีโครงสร้าง support ก็ไม่สามารถพิมพ์ตัวอักษรนี้ให้ดีได้เลย

ด้านล่างคือภาพวาดแสดงโครงสร้าง support ถ้าอักษร H มีขนาดเล็กก็ไม่จำเป็นต้องมี support แต่ถ้ามีขนาดใหญ่ก็จำเป็นต้องมี support เสมอ แต่ในอักษร T จำเป็นต้องมี support ไม่ว่าจะมีขนาดเท่าใด
visual2

รูปแสดงโมเดลที่พิมพ์เสร็จแล้ว โดยเปิดการสร้าง support

photo10

ลองดูกันว่าตัวอักษร T ถ้าพิมพ์โดยไม่ใช้ support จะเป็นอย่างไร

photo12

ข้อจำกัดของโครงสร้าง support

Support อาจจะทำให้เกิดรอยบนโมเดลเมื่อเราเอา support ออก ทั้งในตำแหน่งที่ support เริ่มสร้าง และในจุดที่โมเดลวางอยู่บน support นอกจากนี้ผิวที่สัมผัส support จะไม่ค่อยสวยเนื่องจากมันไม่ได้สร้างอยู่บนพื้นที่เรียบ และการนำ support ออกจากโมเดลในบางจุดเช่นส่วนที่เล็กๆ บางๆ อาจทำให้โมเดลเสียหายได้

ในการสร้างโครงสร้าง support จะต้องมีการเพิ่มเนื้อวัสดุเข้าไปในการพิมพ์ มันจึงเป็นการเพิ่มต้นทุนค่าวัสดุ และยังเพิ่มเวลาในการพิมพ์อีกด้วย สุดท้ายแล้วก็ต้องใช้แรงงานในการเอา support ออกจากโมเดล ซึ่งก็ต้องนับเป็นค่าใช้จ่ายเข้าไปด้วย

ต้องใช้ support มากขนาดไหนในการพิมพ์ระบบ FDM

โมเดลส่วนใหญ่ต้องการ support เพียงเล็กน้อย และไม่กี่จุด ในขณะที่บางโมเดลต้องการ support จำนวนมาก ตัวอย่างโมเดลนี้ต้องการ Support ไม่มากนักเพื่อให้มันสามารถสร้างส่วนโค้งขึ้นมาได้
photo13
ชิ้นนี้เป็นตัวอย่างโมเดลที่จำเป็นต้องมี support จำนวนมาก โมเดลนี้มีชื่อว่า “Ball in a Cube”
photo15

photo16
จะเห็นได้ว่าถ้าหากไม่มีโครงสร้าง support โมเดลนี้ไม่มีทางที่จะพิมพ์ขึ้นมาให้สวยงามได้เลย
ลักษณะโครงสร้าง support

ณ ปัจจุบันมีรูปแบบของ support อยู่ 2 แบบคือแบบเส้นตรง ซึ่งเหมาะสมกับโมเดลส่วนใหญ่ อีกแบบหนึ่งคือแบบกิ่งไม้ซึ่งเหมาะกับโมเดลที่มีลักษณะ freeform เช่นคน สัตว์ ต้นไม้
photo17

โครงสร้าง support ที่ละลายออกไปได้

ในเครื่องพิมพ์ที่มีสองหัวพิมพ์ คุณสามารถใช้หัวพิมพ์ฝั่งหนึ่งพิมพ์ด้วยเส้นพลาสติกที่สามารถละลายออกไปได้ ทำให้คุณไม่ต้องแกะ support ออกด้วยมือ เพียงแต่นำไปแช่ในน้ำ หรือสายทำละลายที่ไม่ทำปฏิกิริยากับพลาสติกที่ทำตัวโมเดล นี่เป็นวิธีการที่ให้ผลดี ผิวงานสวยกว่า แต่ก็ใช้เวลา และต้นทุนที่มากกว่า

3. Support ในระบบ SLA และ DLP

เครื่องพิมพ์ระบบ SLA และ DLP ขึ้นรูปโมเดลด้วยวัสดุเรซิ่นเหลวไวแสง (Photopolymer) โดยการฉายแสงเพื่อให้น้ำเรซิ่นแข็งตัว ซึ่งมีทั้งระบบ bottom-up ที่โมเดลจะยกตัวออกจากอ่างน้ำยา หรือแบบ top-down ซึ่งโมเดลจะจมลงไปในอ่างน้ำยา

เมื่อใดที่โมเดลต้องการโครงสร้าง Support ในเครื่องพิมพ์ระบบ SLA และ DLP?

เพื่อให้แน่ใจว่างานของคุณจะติดอยู่กับแท่นพิมพ์ ไม่หลุดลอยอยู่ในอ่างเรซิ่นเหลว โมเดลที่พิมพ์ด้วยเครื่องระบบ SLA และ DLP เกือบทุกงานจะต้องมี support โครงสร้าง support ในเครื่องระบบนี้จะมีรูปร่างเหมือนเสาต้นผอมๆ มีปลายเล็กๆ ที่หัวเสาติดกับตัวโมเดล ทั้งนี้เพื่อลดปริมาณการใช้วัสดุพิมพ์ และเวลาในการพิมพ์ ปริมาณการใช้วัสดุเพื่อทำ support สามารถคำนวณได้จากโปรแกรม ซึ่งปริมาณของมันจะขึ้นอยู่กับรูปร่าง การจัดวางโมเดล และน้ำหนักของโมเดล
photo3

เครื่องระบบ SLA และ DLP เป็นหนึ่งในระบบเครื่องพิมพ์ที่มีความเที่ยงตรงสูง แม้โมเดลจะมีขนาดเล็ก บาง หรือซับซ้อนเพียงใด หากมีการนำ support ออกอย่างถูกวิธี การมีโครงสร้าง support ก็ไม่ได้มีผลกับโมเดลเลยแม้แต่น้อย

การนำโครงสร้าง support ออกจากโมเดล

ก่อนอื่นต้องล้างโมเดลที่พิมพ์เสร็จแล้วด้วย IPA (Isopropyl Alcohol) เพื่อให้เรซิ่นที่ค้างอยู่บนโมเดลออกไปให้หมด ส่วนโครงสร้าง support สามารถหักออก หรือใช้คีมตัดออกก็ได้ จุดที่ support ติดกับโมเดลสามารถใช้กรดาษทรายขัดให้เรียบได้ อาจจะแต่งผิวเพิ่มโดยใช้ น้ำมันใสเช่นเบบี้ออย

photo19

4. Support ในระบบ SLS

เครื่องพิมพ์ระบบ Selective Laser Sintering (SLS) จะหลอมละลายผงวัสดุให้เป็นรูปร่างด้วยสงเลเซอร์ ระบบนี้ไม่มีความจำเป็นต้องมีโครงสร้าง support ใดๆ เลย เพราะผงวัสดุที่ไม่ได้ถูกหลอมละลายจะทำหน้าที่รองรับผงวัสดุส่วนที่ถูกหลอมละลายไปในตัว ทำให้คุณมีอิสระในการออกแบบ แต่ต้นทุนของระบบนี้ก็สูงพอดู และต้องใช้เวลาทำงานค่อนข้างนานเนื่องจากต้องรอให้งานที่พิมพ์เสร็จเย็นตัวลงก่อน นอกจากนั้นยังต้องมีขั้นตอนการทำงานหลังจากพิมพ์เสร็จแล้วเช่นการเอาผงวัสดุที่ไม่ได้ถูกหลอมออกไปจากโมเดล ปกติก็จะใช้เครื่องเป่าลมเป่าออก
photo23

5. Support ในระบบ Binder Jetting

ระบบนี้คล้ายกับ SLS ตรงที่มันใช้ผงวัสดุในการพิมพ์แต่ละชั้น แต่แทนที่จะใช้แสงเลเซอร์หลอมละลายผงวัสดุ มันจะใช้หัวฉีดพ่นน้ำยาเพื่อเชื่อมผงวัสดุเข้าด้วยกัน ระบบนี้ไม่มีความจำเป็นต้องมีโครงสร้าง support เช่นเดียวกับระบบ SLS ผงวัสดุจะทำหน้าที่เสมือน support ไปในตัว หลังจากพิมพ์เสร็จแล้วก็ต้องมีขั้นตอนการล้าง การกำจัดผงวัสดุส่วนเกินเช่นเดียวกับระบบ SLS

photo2

6. Support ในระบบ Material Jetting

Material Jetting (หรือ PolyJet ของ Stratasys และ MultiJet Modeling ของ 3D Systems) เป็นเทคนิคเดียวกันกับเครื่องพิมพ์ Inkjet แต่มันจะฉีดโพลีเมอร์เหลวออกมาบนแท่นพิมพ์แทนน้ำหมึก แล้วมันจะถูกทำให้แข็งตัวในทันทีด้วยแสง UV

เมื่อใดที่โมเดลต้องการโครงสร้าง Support ในเครื่องพิมพ์ระบบ Material Jetting?

ระบบนี้จำเป็นต้องมีโครงสร้าง Support เสมอ ไม่ว่าโมเดลจะมีมุมเอียงเท่าใด ซึ่งโครงสร้าง support จะถูกกำจัดโดยการแช่น้ำ ใช้คีม เครื่องฉีดน้ำ เครื่องอัลตร้าโซนิค หรือพ่นทราย

photo6

ในระบบนี้โมเดลที่ได้จะมีผิวที่สวย แม้จุดที่มีโครงสร้าง support ก็จะไม่เห็นร่องรอยของ support เลย

ข้อควรระวังเกี่ยวกับการออกแบบสำหรับเครื่องพิมพ์ระบบ Material Jetting

ในการเอาวัสดุ support ออกโดยใช้เครื่องฉีดน้ำ หรือเครื่องพ่นทราย ชิ้นส่วนที่บอบบางของโมเดลอาจได้รับความเสียหาย ขอแนะนำว่าให้ปฏิบัติตามข้อแนะนำดังนี้
embossed-engraved-300px

ตัวหนังสือนูน หรือจมลงไปในโมเดล
ควรมีความหนาและความสูงของเส้นอย่างน้อย 0.5 ม.ม.

 

 

 

 

 

 

 

minimum-detail-300pxส่วนรายละเอียดของโมเดล
ไม่ควรเล็กกว่า 0.2 ม.ม. เพื่อให้สามารถมองเห็นได้ชัดเจน

 

 

 

 

 

 

 

Minimum feature 1ขนาดเล็กที่สุดของชิ้นงาน
ควรมีขนาดอย่างน้อย 1 ม.ม. เพื่อโมเดลมีความแข็งแรง ไม่ให้เกิดการแตกหัก เสียหาย

 

 

 

 

 

 

 

moving-parts-300pxชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว หรือสวมเข้าด้วยกัน

ควรเว้นระยะห่างอย่างน้อย 0.4 ม.ม.

 

 

 

 

 

 

wall-thickness-300pxความหนาของผนังของโมเดล
ควรมีความหนาอย่างน้อย 1 ม.ม. เพื่อมันจะได้รองรับน้ำหนักของตัวมันเองได้ด้วย

 

 

 

 

 

 

 

soluble-support-300pxใช้วัสดุ support แบบละลายน้ำ
ระบบ Polyjet ใช้วัสดุละลายน้ำในการสร้าง support ทำให้โมเดลที่มีความสลับซับซ้อนพิมพ์ออกมาได้ย่างสวยงาม

 

 

 

 

 

 

 

หากโมเดลของคุณมีความซับซ้อนมากๆ เราขอแนะนำว่าให้เลือกใช้เครื่องระบบ SLS จะเหมาะกว่า

7. Support ในการพิมพ์โลหะ

การพิมพ์โลหะจะใช้โครงสร้าง support ในการยึดโมเดลให้ติดกับฐาน จึงจำเป็นต้องมีโครงสร้าง support เสมอ แต่งานที่มี overhang เกิน 35 องศาก็สามารถพิมพ์ได้โดยไม่ต้องมี support ในการสร้าง support ต้องคำนึงว่าจะต้องอยู่ในจุดที่เข้าถึง เพราะเมื่อพิมพ์เสร็จแล้วหากอยู่ในจุดอับ จะไม่สามารถนำ support ออกมาได้เมื่อพิมพ์เสร็จแล้ว
photo22
โครงสร้าง support ไม่มีผลกับคุณภาพพื้นผิวของโมเดล รอยต่างๆ สามารถกำจัดได้ทั้งหมด การตกแต่งผิวจะขึ้นกับความต้องการให้พื้นผิวออกมาในลักษณะใด ขั้นตอนการแต่งผิวมีตั้งแต่การพ่นทราย เครื่องขัดระบบถังกลิ้ง(Tumbler) และอื่นๆ

การพิมพ์สามมิติคืออะไร – เตรียมพิมพ์ / What is 3D Printing? – Getting Start

เริ่มต้นการพิมพ์สามมิติ
พร้อมที่จะเริ่มเข้าสู่การปฏิวัติอุตสาหกรรมกันอีกครั้งแล้วใช่ไหมครับ มาดูกันว่าเราจะดึงไอเดียที่เรามีในสมอง ให้กลายมาเป็นวัตถุที่จับต้องได้อย่างไร ก่อนอื่นเราก็ต้องมีแบบที่พร้อมจะพิมพ์ จากนั้นเราก็ต้องมีเครื่องพิมพ์สามมิติ หรือจะไปใช้บริการจากผู้ให้บริการพิมพ์งานสามมิติก็ได้ เพื่อให้ง่ายแก่การเข้าใจ เราจะอธิบายเป็นขั้นตอนดังต่อไปนี้

เราจะได้ไฟล์งานสามมิติมาจากไหน?
เริ่มกันจากพื้นฐานกันเลย ในการพิมพ์สามมิติ ก่อนอื่นจะต้องมีโมเดลเป็นไฟล์สามมิติเสียก่อน ซึ่งหมายถึงไฟล์ที่ประกอบด้วยข้อมูลตัวเลขที่ระบุขนาดของวัตถุทั้งสามมิติ คือกว้าง ยาว ลึก(หรือสูง) โมเดลสามมิติถูกสร้างขึ้นมาจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ประเภท computer-aided design หรือ CAD มีโปรแกรมประเภทนี้อยู่มากมาย ที่ช่วยให้การออกแบบง่ายขึ้นในคอมพิวเตอร์ แทปเล็ต หรือแม้แต่สมาร์ทโฟน

จากจุดนี้ คุณมีสามทางเลือกที่จะได้ไฟล์สามมิติเพื่อการพิมพ์ คือเขียนแบบขึ้นมาด้วยตัวเอง จ้าง/ใช้บริการของคนอื่น และมองหาแบบที่มีคนเขียนอยู่แล้วนับหมื่นๆ แบบในอินเตอร์เน็ต

สร้างแบบโดยเขียนขึ้นมาเอง
เมื่อคุณมีไอเดีย และต้องการออกแบบมัน เราได้รวบรวมโปรแกรมออกแบบที่เป็นที่นิยมมาให้คุณได้เลือกใช้ดังนี้

 

tinkercad-logoTinkerCAD   ใช้ง่าย เป็น App ที่ทำงาน online เหมาะสำหรับการเริ่มต้น
เหมาะกับ: ผู้เริ่มต้น
ระบบปฏิบัติการ: Online
ราคา: ฟรี

 

 

123d-design-logo123D Design   มีประสิทธิภาพสูง แต่ใช้งานง่าย พร้อมกับเครื่องมือในการแก้ไข และรองรับการสั่งพิมพ์ด้วย
เหมาะกับ: ผู้เริ่มต้น / ผู้ใช้ระดับกลาง

ระบบปฏิบัติการ: Windows, Mac, iOS
ราคา: ฟรี

 

sketchup-logoSketchUp    ใช้งานง่าย มีเครื่องมือในการเขียนแบบด้านสถาปัตยกรรม ออกแบบตกแต่งภายใน และวิศวกรรม
เหมาะกับ: ผู้เริ่มต้น / ผู้ใช้ระดับกลาง
ระบบปฏิบัติการ: Windows, Mac
ราคา: ฟรี / มีค่าใช้จ่าย

 

autodesk-fusion-360-logoAutodesk Fusion 360   ใช้ออกแบบผลิตภัณฑ์ ทดสอบ และการประกอบชิ้นส่วน เป็นเครื่องมือคลาวด์เบสที่รวมระหว่างการออกแบบ 3มิติด้านอุตสาหกรรมและเครื่องจักรกลไว้ในแพลตฟอร์มเดียว
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับกลาง / ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Online
ราคา: ฟรี 30 วัน / มีค่าใช้จ่ายรายเดือน-รายปี

 

blender-logoBlender    โปรแกรมฟรี และเป็น Open-source สำหรับงานภาพเคลื่อนไหว เทคนิคพิเศษ และงานศิลปะ
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Windows, Mac, Linux
ราคา: ฟรี

 

 

rhinoceros-logoRhinoceros 3D     ใช้งานได้อเนกประสงค์ เช่น รูปทรงอิสระในงานวิศวกรรม สถาปัตยกรรม และออกแบบเครื่องประดับ
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับกลาง / ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Windows, Mac
ราคา: มีค่าใช้จ่าย

 

zbrush-logoZBrush     โปรแกรมปั้นวัตถุแบบดิจิตอลระดับมืออาชีพ นำเอา 3D/2.5D มาผสมผสานกัน พร้อมด้วยเครื่องมือทำพื้นผิว และระบายสี
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับกลาง / ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Windows, Mac
ราคา: มีค่าใช้จ่าย

 

 

3ds-max-logo3DS Max     โปรแกรมสร้างวัตถุสามมิติระดับมืออาชีพ รวมทั้งงานภาพเคลื่อนไหว การให้แสงเงา
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Windows
ราคา: มีค่าใช้จ่าย

 

 

maya-logoMaya     มีเครื่องมือที่สมบูรณ์แบบในการสร้างวัตถุสามมิติ วิดีโอเกมส์ ภาพเคลื่อนไหว และเทคนิคการทำภาพพิเศษ
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Windows, Mac
ราคา: มีค่าใช้จ่าย

 

 

onshape-logoOnshape     โปรแกรมคลาวด์เบสที่ผสมผสานเครื่องมือสำหรับมือาชีพ ในการสร้างเครื่องมือ การประกอบชิ้นส่วน และการวาด
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Online
ราคา: ฟรี / มีค่าใช้จ่าย

 

 

solidworks-logoSolidworks     โปรแกรม CAD ระดับมืออาชีพ มีวิศวกรใช้งานมากกว่า 2 ล้านคนทั่วโลก
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Windows
ราคา: มีค่าใช้จ่าย

 

autodesk-autocad-logoAutoCAD     เป็นซอฟแวร์ระดับเรือธงของบ. Autodesk ในด้านสถาปัตยกรรม วิศวกรรม การจัดการโครงการ การออกแบบกราฟิก และอื่นๆ
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Windows, Mac, iOS, Android
ราคา: มีค่าใช้จ่าย

 

 

 

autodesk-inventor-logoAutodesk Inventor     ใช้ออกแบบ และแสดงผลต้นแบบสามมิติ และภาพจำลองสินค้า
เหมาะกับ: ผู้ใช้ระดับสูง
ระบบปฏิบัติการ: Windows
ราคา: มีค่าใช้จ่าย

 

หาคนที่รับออกแบบให้

คุณมีเพื่อน หรือผู้ร่วมงานที่เขียนแบบ ออกแบบโดยใช้โปรแกรม CAD ได้บ้างหรือเปล่า? หรือมีคนที่มีบริการรับเขียนแบบสามมิติในพื้นที่ใกล้ๆ บ้างไหม ก้าวแรกของการสร้างงานสามมิติคือการให้ใครสักคนเข้ามาช่วยให้งานเริ่มดำเนินไปได้

ถ้ายังไม่มี หรือหาไม่ได้ ไม่ต้องกังวล เพราะมีชุมชนคนที่มีฝีมือในการออกแบบ และคำนวณ ให้บริการอยู่ เช่น Shapeways, All3DP.com, Sculpteo, i.Materialise, 3D Hubs, เป็นต้น สำหรับในเมืองไทยก็มีผู้ที่รับทำอยู่เช่นกัน Octoprint, Rabbit Prototype, AppliCAD,

หาแบบสำเร็จรูปในอินเตอร์เน็ต

หากคุณยังไม่มีไฟล์สามมิติที่พร้อมจะพิมพ์ หรือต้องการทดลองเครื่องพิมพ์เท่านั้น คุณสามารถค้นหาไฟล์ประเภทนี้ได้โดยไม่ยาก มีคนมาโหลดไว้ให้เรานำไปใช้ได้เลย นี่คือตัวอย่างงานที่คนนิยมโหลดไปพิมพ์กัน

lamp_Paris_largeParis Lamp

growwTHE MINIMAL GREENHOUSE

GPP - DSC05508Sleeve Case for Raspberry PI B+

goproGoPro Deck Cam

PokemonLow-poly Squirtle

carousel__1070358_preview_featurediPhone6 Stand

HovershipHoverShip MHQ2

GRAMiPhoneiPhone6 Gramophone Horn

carousel_UM_Lightsaber-4BStar Wars Lightsaber

จะซื้อเครื่องพิมพ์สามมิติ หรือจะจ้างเขาพิมพ์ดีล่ะ?

เมื่อคุณมีไฟล์สามมิติพร้อมสำหรับพิมพ์แล้ว ต่อไปก็ถึงเวลาที่จะพิมพ์กันละ ถึงตอนนี้คุณมีสองทางเลือกคือ ซื้อเครื่องพิมพ์เป็นของตัวเอง หรือจ้างคนอื่นให้พิมพ์ให้ เราได้ทำตารางเปรียบเทียบเพื่อช่วยในการตัดสินใจให้แล้ว

ซื้อเครื่องเป็นของตัวเอง ใช้บริการจากภายนอก
พิมพ์งานบ่อยๆ (2 ชิ้นหรือมากกว่าต่อสัปดาห์) ยังใหม่กับเรื่องการพิมพ์สามมิติ ยังไม่แน่ใจว่าจะพิมพ์มากน้อยแค่ไหน
มีโครงงานที่แน่นอนว่าจะใช้เครื่องพิมพ์ไปทำอะไร คุณต้องการพิมพ์ด้วยเครื่องหลายๆ ระบบ หลายๆ วัสดุ
มีเงินพร้อมจะลงทุน อยากใช้เทคโนโลยีใหม่ล่าสุดก่อนใคร
คุณรักที่จะเล่นปรับแต่งซ่อมสร้างสิ่งของ คุณต้องทำงานให้เสร็จตามเวลา และได้งานที่สมบูรณ์แบบ
คุณมีที่ทางพอที่จะวางเครื่องพิมพ์ คุณอยากจะทดลองพิมพ์ก่อนตัดสินใจเลือกซื้อ

ตอนหน้าจะเป็นบทสรุป และ tips & technics ติดตามกันให้ได้นะครับ

การพิมพ์สามมิติคืออะไร – วัสดุพิมพ์ / What is 3D Printing? – Materials

การพิมพ์สามมิติคืออะไร – วัสดุพิมพ์ / What is 3D Printing? – Materials

Materials

พลาสติกอเนกประสงค์

ABS และ PLA เป็นวัสดุที่เหมาะกับการเริ่มต้น ราคาไม่แพง ทนทาน หาได้ง่าย มีให้เลือกหลายสี เหมาะกับการสร้างต้นแบบของชิ้นส่วนเครื่องกล และงานออกแบบที่ไม่มีส่วนยื่นจำนวนมาก

การพิมพ์ด้วยพลาสติกชนิดนี้จะมีข้อจำกัดบางประการ โมเดลที่มีส่วนยื่นเอียงลาดมากกว่า 45 องศาต้องมีการสร้าง support เพิ่มเติม มิฉะนั้นจะพิมพ์ไม่ได้ และบางส่วนของโมเดลที่มีความหนาน้อยกว่า 1 ม.ม. อาจจะพิมพ์ไม่ได้

GPP - DSC05508          เหมาะกับงานประเภทไหน?

  งานต้นแบบ ต้นทุนต่ำ

  ชิ้นส่วนเครื่องกล

  ตัวถัง ตัวยึด ข้อต่อ

  เกมส์ ของเล่น

  แบบจำลองย่อส่วน

        ไม่เหมาะกับ

  งานที่มีลวดลายเล็กๆ และรายละเอียดมากๆ

เรซิ่นสำหรับงานที่มีรายละเอียดสูง

เรซิ่นสามารถแข็งตัวด้วยแสง UV ให้รายละเอียด ความคมของโมเดลได้ดี แม้จะมีขนาดเล็กมาก และยังให้ความเรียบเนียนของผิวงาน มีสีให้เลือกไม่มากนัก แต่ก็สามารถเอาไปทำสีต่อได้ และยังพิมพ์โมเดลแบบโปร่งแสงได้ด้วย

เรซิ่นนี้เหมาะกับงานที่มีรายละเอียดมากๆ จนถึงขนาด 0.2 ม.ม. ก็สามารถพิมพ์ได้ นอกจากข้อจำกัดเรื่องขนาดพิมพ์แล้ว เรซิ่นแทบจะไม่มีข้อจำกัดในเรื่องการออกแบบเลย

planetary gears     เหมาะกับงานประเภทไหน?

งานที่มีลวดลายเล็กๆ และรายละเอียดมากๆ

งานที่มีความวิจิตรพิสดาร

งานเครื่องประดับ และศิลปะ

งานหล่อโดยแบบหล่อขี้ผึ้ง

     ไม่เหมาะกับ

งานที่มีขนาดใหญ่

งานที่ต้องโดนแสง UV นานๆ

 

 

SLS Nylon (พลาสติกวิศวกรรม ใช้ในระดับอุตสาหกรรม)

เป็นวัสดุที่ค่อนข้างสมบูรณ์แบบ ออกแบบง่าย แข็งแรง และให้ตัวได้เล็กน้อย Nylon สามารถใช้พิมพ์งานสำเร็จรูปที่ใช้งานได้เลย ผิวงานจะเป็นผิวทราย แต่ก็นำไปขัดแต่งได้

งานที่ใช้ Nylon จะพิมพ์ด้วยระบบเลเซอร์ในเครื่องพิมพ์ระดับอุตสาหกรรม เครื่องระดับนี้จะให้ความอิสระในการออกแบบ และสามารถออกแบบชิ้นงานที่ขยับได้ในครั้งเดียวเลย

DSC05592_2          เหมาะกับงานประเภทไหน?

งานต้นแบบที่ใช้งานได้ และชิ้นงานสำเร็จ

งานที่มีความวิจิตรพิสดาร ซับซ้อนมาก

ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ ชิ้นส่วนที่ต้องนำไปประกอบกัน

กล่องตัวถัง ตัวยึด ข้อต่อต่างๆ

           ไม่เหมาะกับ

โมเดลที่มีโพรงด้านใน

 

 

 

Fiber-Reinforced Nylon (พลาสติกวิศวกรรม ใช้ในระดับอุตสาหกรรม)

Nylon ที่ผสมเส้นใยเสริมแรง ถูกออกแบบให้พิมพ์งานที่มีความแข็งแรงเทียบเท่ากับโลหะ มันสามารถขึ้นรูปงานที่มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักมากกว่าอลูมิเนียม 6061-T6 ยังมีความแกร่ง และความแข็งแรงสูงกว่า ABS ถึง 27เท่า และ24เท่า ตามลำดับ

มีเส้นใยให้เลือกหลายชนิดเช่น Carbon, Kevlar, Fiberglass ดังนั้นเราสามารถเลือกใช้ให้เหมาะกับคุณสมบัติที่ต้องการได้เช่น ความแข็งแรง ความแกร่ง น้ำหนัก การทนอุณหภูมิ

_MG_2376     เหมาะกับงานประเภทไหน?

ชิ้นส่วนด้านวิศวกรรม

ชิ้นงานเข้ารูปที่นำไปใช้งานได้เลย

ต้นแบบที่ใช้งานได้จริง

ชิ้นส่วนประกอบโครงสร้าง

ตัวจับชิ้นงาน (Jig) ตัวจับยึดต่างๆ หรือเครื่องมือช่าง

    ไม่เหมาะกับ

ชิ้นส่วนขนาดเล็ก ที่มีรายละเอียดมาก

 

Rapid Opaque Plastic (พลาสติกวิศวกรรม ใช้ในระดับอุตสาหกรรม)

Rapid Opaque Plastic (Vero) เป็นวัสดุที่ใช้ทำต้นแบบที่มีความเหมือนจริงมาก ให้รายละเอียดที่ดีมาก ความเที่ยงตรงสูง ผิวเรียบเนียน สามารถกำหนดความหนาของแต่ละชั้นได้ถึง 16 ไมครอน

วัสดุชนิดนี้ทำให้ได้ต้นแบบที่ดูเหมือนจริงมาก ใช้ในการประกอบชิ้นส่วน และสามารถทำให้เคลื่อนไหวได้

DSC07915-Edit          เหมาะกับงานประเภทไหน?

โมเดลที่มีรายละเอียดมาก และมีผิวเรียบสวยงาม

งานประกอบและทดสอบความพอดี

ต้นแบบที่ใช้แสดงสำหรับฝ่ายขาย การตลาด การออกร้าน

ชิ้นส่วนประกอบโครงสร้าง

          ไม่เหมาะ

งานสำเร็จรูป (ชิ้นงานไวต่อแสง UV)

 

 

Rubber-Like Plastic (พลาสติกวิศวกรรม ใช้ในระดับอุตสาหกรรม)

ด้วย Rubber-Like Plastic เราสามารถพิมพ์งานที่มีลักษณะเหมือนยางได้ โดยมีค่าความยืดหยุ่นหลายค่าตามตารางค่าความแข็งของ Shore Scale A ค่าความยืดเมื่อขาด ค่าความทนแรงฉีกขาด และค่าความต้านทานแรงดึง

วัสดุชนิดนี้ช่วยให้เราเลียนแบบสินค้าที่ต้องการผลิตได้เช่น ผิวกันลื่น ผิวงานที่นุ่มนวลบนเครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องมือแพทย์ หรืออุปกรณ์ตกแต่งภายในรถยนต์


brush 2          เหมาะกับงานประเภทไหน?

โมเดลที่มีรายละเอียดมาก และมีความนุ่มหรือยืดหยุ่นหลายระดับ (Shore Scale A 27 ถึง 95)

พื้นผิวที่ต้องการความนุ่ม กันลื่นได้ จับถนัด

งานที่มีความละเอียดสูง และผิวที่เรียบเนียน

ชิ้นส่วนที่ใช้วิธีการขึ้นพิมพ์สองครั้ง (Overmolding) โดยมีวัสดุแข็งเป็นแกนกลาง แล้ววัสดุนุ่มอยู่รอบๆ

         ไม่เหมาะกับ

งานสำเร็จรูป (ชิ้นงานไวต่อแสง UV)

 

 

พลาสติกใส (พลาสติกวิศวกรรม ใช้ในระดับอุตสาหกรรม)

เป็นวัสดุที่ใสที่สุดในงานพิมพ์สามมิติ ให้ความใสพร้อมกับผิวที่เนียนและความเที่ยงตรงสูง

สามารถทำชิ้นงานที่ต้องมีการประกอบและตรวจสอบภายในชิ้นงานได้ด้วยตาเปล่า งานที่มีรายละเอียดมาก งานที่มีความใส และใสเจือสีต่างๆ ในสินค้าเช่นกรอบแว่นตา ฝาครอบโคมไฟ ไปจนถึงอุปกรณ์การแพทย์

HR_halfliver_black_ST_01 mako sugimoto kobe university fasotec            เหมาะกับงานประเภทไหน?

งานประกอบเข้าหากันที่ต้องการมองทะลุวัสดุเพื่อตรวจสอบ เช่นแว่นตา โคมไฟ

งานเพื่อการแสดง ออกร้าน การตลาด

งานที่มีความละเอียดสูง และผิวที่เรียบเนียน

แบบจำลองทางการแพทย์ หรือวิทยาศาสตร์ ที่ต้องการเห็นกลไก ลักษณะภายในชิ้นงาน

           ไม่เหมาะกับ

งานสำเร็จรูป (ชิ้นงานไวต่อแสง UV)

 

 

Simulated Polypropylene (พลาสติกวิศวกรรม ใช้ในระดับอุตสาหกรรม)

เป็นพลาสติกที่แข็งแรง ทนทาน ให้ตัวได้ สามารถทนแรงกระแทกแต่ก็ให้พื้นผิวที่สวยงาม เรียบเนียน

วัสดุนี้สามารถช่วยให้ขึ้นรูปชิ้นงานได้อย่างรวดเร็ว ได้ขนาดตรงตามต้องการ มีลักษณะและคุณสมบัติเหมือน Polypropylene (PP) สามารถทำงานที่ต้องประกอบเข้าหากันได้เป็นอย่างดี เช่นบานพับ กล่อง ฝาครอบ ตัวถัง และบรรจุภัณฑ์

Simulated PP - 3 DSC05541-Edit                เหมาะกับงานประเภทไหน?

ต้นแบบที่มีความแข็งแรง ทนทาน

งานที่มีความละเอียดสูง และผิวที่เรียบเนียน

งานประกอบชิ้นส่วนเข้าหากัน งานทดสอบการใช้งาน

งานที่ต้องการความยืดหยุ่น ประกบกันพอดี และเคลื่อนไหวได้

                 ไม่เหมาะกับ                                 

งานสำเร็จรูป (ชิ้นงานไวต่อแสง UV)

 

 

Simulated ABS (พลาสติกวิศวกรรม ใช้ในระดับอุตสาหกรรม)

เป็นวัสดุที่ทำขึ้นเพื่อเลียนแบบพลาสติก ABS โดยนำเอาคุณสมบัติเรื่องความแข็งแรง และการทนอุณหภูมิสูง ไว้ด้วยกัน อีกทั้งยังทนต่อแรงกระแทก ให้พื้นผิวที่สวยงาม

Simulated ABS ช่วยให้สร้างชิ้นงานต้นแบบทางวิศวกรรมที่มีความเที่ยงตรง แข็งแรงทนทาน มันสามารถทำเป็นแม่พิมพ์ได้อย่างรวดเร็วและราคาประหยัด สำหรับงานฉีดพลาสติกจำนวน 10-100 ชิ้น

DSC07938           เหมาะกับงานประเภทไหน?

แม่พิมพ์รวมถึงแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก

งานต้นแบบที่มีต้องการความทนทาน และทนความร้อน

งานที่มีความละเอียดสูง และผิวที่เรียบเนียน

งานประกอบชิ้นส่วนเข้าหากัน งานทดสอบการใช้งาน

งานที่ต้องการความยืดหยุ่น ประกบกันพอดี และเคลื่อนไหวได้

           ไม่เหมาะกับ      

งานสำเร็จรูป (ชิ้นงานไวต่อแสง UV)

 

 

Heat Resistant Plastic (พลาสติกวิศวกรรม ใช้ในระดับอุตสาหกรรม)

เป็นพลาสติกที่เลียนแบบประสิทธิภาพเกี่ยวกับอุณหภูมิเช่น การทนความร้อน ความเที่ยงตรงของขนาด และความสวยงามของพื้นผิว

มันสามารถทำเป็นชิ้นส่วนเพื่อประกอบเข้าหากัน และทนความร้อนได้ตั้งแต่ 75-80 องศาเซลเซียส หลังผ่านการอบ เนื่องจากการทนความร้อนมันจึงใช้ในงานแสดงสินค้าที่ต้องอยู่ภายใต้แสงไฟแรงๆ ได้

DSC05599       เหมาะกับงานประเภทไหน?

การทดสอบชิ้นงานในลมร้อน และน้ำร้อน ตัวจับยึดหรืออุปกรณ์ติดตั้งในสถานที่ร้อนๆ

งานตัวอย่างที่ใช้ในงานแสดงสินค้าภายใต้แสงไฟแรงๆ

งานที่มีความละเอียดสูง และผิวที่เรียบเนียน

งานที่ต้องการความแข็งแรง และทนความร้อน

     ไม่เหมาะกับ      

งานสำเร็จรูป (ชิ้นงานไวต่อแสง UV)

 

 

 

Full Color Sandstone

 ยิปซั่มที่มีพื้นผิวเป็นสีธรรมชาติเป็นทางเลือกที่ดีในการทำชิ้นงานที่มีสีเหมือนจริง เหมาะกับการทำแบบจำลองทางสถาปัตยกรรม การออกแบบผลิตภัณฑ์ และงานวิจิตรศิลป์

สีสันที่สดใสบนพื้นผิวที่มีลักษณะเหมือนหินทรายทำให้ไม่สามารถพิมพ์งานที่มีขนาดเล็กกว่า 3 ม.ม. ได้ เนื่องจากความเปราะของวัสดุ และผนังยังต้องมีความหนาตั้งแต่ 2 ม.ม. ขึ้นไป

mergedsprayleft300_1        เหมาะกับงานประเภทไหน?

แบบจำลองทางสถาปัตยกรรม

งานศิลปกรรมที่ดูเหมือนจริง

ของขวัญ และของที่ระลึกถึงเหตุการณ์สำคัญ

แบบจำลองที่มีความซับซ้อน

       ไม่เหมาะกับ      

ชิ้นส่วนที่เอาไปใช้ในการทำงาน

งานที่มีรายละเอียดเล็กๆ

 

 

Industrial Metals

การพิมพ์โลหะทำให้สามารถสร้างชิ้นงานที่นำไปใช้การได้ รวมถึงชิ้นส่วนเครื่องกล โดยใช้โลหะได้หลายชนิดทั้งเหล็ก และอัลลอย

การพิมพ์โลหะในโรงงานอุตสาหกรรมจะใช้ระบบเลเซอร์ กับผงโลหะ สามารถใช้ได้ตั้งแต่ อลูมิเนียม สเตนเลส บรอนซ์ และ Cobalt Chromium

clamp prototype_1

      เหมาะกับงานประเภทไหน?

ชิ้นงานที่นำไปใช้การได้จริง

งานที่มีความซับซ้อน มีรายละเอียดเล็กๆ

ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล

ชิ้นส่วนสำหรับประกอบ และชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้

      ไม่เหมาะกับ

ชิ้นส่วนที่มีโพรงภายใน

 

 

Metal - 420SS_bracket

 

 

ตอนต่อไปเราจะเริ่มต้นตั้งแต่การสร้างหรือหาแบบพิมพ์สามมิติกัน

 

 

 

 

 

 

การพิมพ์สามมิติคืออะไร – เทคโนโลยีการพิมพ์ / What is 3D Printing? – Technologies

การพิมพ์สามมิติคืออะไร – เทคโนโลยีการพิมพ์ / What is 3D Printing? – Technologies

 

เทคโนโลยีของเครื่องพิมพ์สามมิติ

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

การพิมพ์สามมิติคืออะไร – เริ่มต้น / What is 3D Printing? – intro

การพิมพ์สามมิติคืออะไร – เริ่มต้น / What is 3D Printing? – intro

ที่มา: 3dhubs.com

*** บทความนี้มีเนื้อหาที่ยาวมาก จะขอตัดมานำเสนอเป็นตอนๆ นะครับ ***

การพิมพ์สามมิติเป็นกระบวนการสร้างชิ้นงานจากการพอกเนื้อวัสดุเข้าไปให้เป็นรูปร่างตามที่ออกแบบไว้ ระบบการพิมพ์สามมิติมีอยู่หลายระบบ รวมถึงวัสดุที่พิมพ์ได้มีหลากหลายชนิด แต่ทั้งหมดมีหลักการพื้นฐานเดียวกัน คือการเปลี่ยนไฟล์ดิจิตอลสามมิติให้เป็นวัตถุรูปทรงสามมิติโดยการเพิ่มเนื้อวัสดุเข้าไปทีละชั้นๆ
ในบทความนี้มีเรื่องราวทุกย่างเกี่ยวกับการพิมพ์สามมิติ ที่คุณอยากจะได้รู้ เริ่มจากความรู้พื้นฐานก่อนที่จะลงลึกถึงรายละเอียดต่างๆ ที่คุณจำเป็นต้องรู้หากจะเริ่มใช้งานอย่างจริงจัง

ความรู้เบื้องต้น

– เครื่องพิมพ์สามมิติทำงานอย่างไร

การพิมพ์สามมิติจะเริ่มจากการมีไฟล์ดิจิตอล 3D ก่อนที่จะนำไปสร้างเป็นชิ้นงาน โดยไฟล์งานจะถูกซอยเป็นชั้นบางๆ แล้วส่งไปยังเครื่องพิมพ์สามมิติ

จากจุดนี้ไปเราจะแสดงขบวนการพิมพ์สามมิติตามรูปแบบของเทคโนโลยีการพิมพ์ โดยเริ่มตั้งแต่เครื่องพิมพ์แบบตั้งโต๊ะที่ใช้ความร้อนหลอมละลายพลาสติกแล้วเขียนลงบนแท่นพิมพ์ ไปจนถึงเครื่องใหญ่ๆ ระดับอุตสาหกรรมที่ใช้แสงเลเซอร์ยิงตามตำแหน่งที่ต้องการเพื่อละลายผงโลหะด้วยอุณหภูมิสูงมากๆ ในการพิมพ์อาจจะใช้เวลานานเป็นชั่วโมงๆ ในการทำชิ้นงานหนึ่งๆ และมักจะต้องมีกรบวนการตกแต่งผิวตามมาเพื่อให้ได้พื้นผิวที่ต้องการ

วัตถุดิบที่เครื่องพิมพ์สามารถพิมพ์ได้จะขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องพิมพ์ด้วยเหมือนกัน ซึ่งมีตั้งแต่ยาง หินทราย โลหะ อัลลอย และวัสดุใหม่ๆ ที่ออกวางขายในตลาดทุกปี

ประวัติย่อๆ ของการพิมพ์สามมิติ

แม้ว่าการพิมพ์สามมิติจะดูเป็นของใหม่ล้ำสมัย แต่ในความเป็นจริงมันเกิดมาบนโลกใบนี้กว่า 30 ปีมาแล้ว
first-3d-printer
นาย Chuck Hull ประดิษฐ์เครื่องพิมพ์สามมิติเครื่องนี้ขึ้นมาในปี ค.ศ. 1983 เข้าเรียกมันว่า ‘stereolithography’ ในการจดสิทธิบัตรเขาให้คำจำกัดความของเครื่องนี้ว่า ‘กระบวนการและเครื่องมือที่สร้างวัตถุรูปทรงสามมิติ โดยการ “พิมพ์” วัสดุที่แข็งตัวด้วยแสงอัลตร้าไวโอเลตเป็นชั้นบางๆ อย่างต่อเนื่อง ซ้อนกันขึ้นไป’ สิทธิบัตรนี้ นาย Chuck Hull เน้นการ ‘พิมพ์’ ด้วยสารเหลวที่แข็งตัวด้วยแสง แต่เมื่อเขาก่อตั้งบริษัทของเขาเองในชื่อ 3D Systems เขาก็รู้ว่ามันไม่ได้จำกัดอยู่ที่วัสดุเหลวเท่านั้น จึงได้มีการเพิ่มเติมลงในการจดสิทธิบัตรว่า ‘วัสดุใดๆ ที่สามารถทำให้แข็ง หรือปรับแต่งเปลี่ยนแปลงได้ ในทางกายภาพ’ ด้วยสิ่งนี้เขาริเริ่มสิ่งที่เรารู้จักกันดีในทุกวันนี้ในนาม additive manufacturing (AM) หรือเครื่องพิมพ์สามมิติ

แล้วทำไมถึงเพิ่งมาตื่นเต้นกันตอนนี้?

graph-sales-printersก่อนหน้านี้จนถึงปี 2009 การพิมพ์สามมิติถูกจำกัดการใช้งานอยู่ในกลุ่มอุตสาหกรรมเท่านั้น จากนั้นสิทธิบัตรของการพิมพ์สามมิติแบบ fused deposition modeling (FDM) ซึ่งเป็นระบบพื้นฐานที่สุดก็หมดอายุลง

ด้วยเป้าหมายของโครงงาน RepRap ที่จะสร้างเครื่องที่สำเนาตัวมันเองได้ เครื่องพิมพ์สามมิติตั้งโต๊ะเครื่องแรกก็กำเนิดขึ้น จากนั้นก็มีคนสร้างตามเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เครื่องที่เคยมีราคาถึง 200,000 เหรียญ มีราคาลดลงต่ำกว่า 2,000 เหรียญและตลาดเครื่องพิมพ์สามมิติสำหรับผู้บริโภคก็เริ่มขึ้นในปี 2009

อัตราการจำหน่ายเครื่องพิมพ์สามมิติเริ่มโตขึ้นตั้งแต่นั้น และจากการที่สิทธิบัตรการพิมพ์สามมิติทยอยหมดอายุลง ทำให้มีการประดิษฐ์คิดค้นใหม่ๆ ออกมาตลอดเวลา ปัจจุบันมีผู้ใช้เครื่องพิมพ์สามมิติประมาณ 300,000 คนทั่วโลก และตัวเลขนี้จะเพิ่มเป็นสองเท่าในทุกๆ ปี

ขัอดี และข้อด้อยของการพิมพ์สามมิติ

เป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งที่เราจะต้องเข้าใจว่าการพิมพ์สามมิติมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ซึ่งมีข้อที่เป็นประโยชน์ในตัวของมัน และยังขาดคุณสมบัติบางข้อเมื่อเทียบกับการผลิตแบบทั่วไป เราได้รวบรวมตัวอย่างทั้งสองด้านมาให้พิจารณากัน

ข้อดี

• สร้างสรรค์งานออกแบบที่ซับซ้อนได้
การพิมพ์สามมิติช่วยให้นักออกแบบสร้างงานที่มีความสลับซับซ้อนได้ ซึ่งงานจำนวนมากไม่สามารถผลิตโดยวิธีการอื่นๆ ได้ ซึ่งการใช้เครื่องพิมพ์สามมิติไม่ได้ทำให้ความยุ่งยากซับซ้อนนั้นมีค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นแต่ประการใด ตอนนี้งานออกแบบที่ดูว่าผลิตยากด้วยการผลิตแบบทั่วไปก็ไม่ได้มีค่าใช้จ่ายอะไรที่เพิ่มขึ้นเลย

• ปรับเปลี่ยนขนาดให้เหมาะสมกับแต่ละบุคคล
เคยสงสัยบ้างไหมว่าทำไมเราต้องซื้อเสื้อผ้าขนาดมาตรฐานเท่าที่เขาวางขาย ด้วยวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม การผลิตสินค้าจำนวนมากๆ ทำให้ราคาสินค้าถูกลง แต่อีกด้านหนึ่งการพิมพ์สามมิติทำให้ง่ายในการออกแบบ ปรับแต่งรูปแบบ ขนาด ด้วยระบบดิจิตอล โดยไม่ต้องอาศัยเครื่องจักรราคาแพง หรือเครื่องมือพิเศษใดๆ สรุปคือไม่ว่าจะปรับแต่งให้เข้ากับใครหรือสิ่งใดก็ตาม ก็ไม่ได้ทำให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้นเลย

• ไม่ต้องการเครื่องมือ และแม่พิมพ์ ต้นทุนคงที่ต่ำมาก
เมื่อต้องการหล่อโลหะ หรือขึ้นรูปพลาสติก แต่ละชิ้นส่วนจะต้องทำแม่พิมพ์ขึ้นมาก่อน ซึ่งเป็นต้นทุนที่สูงมาก ดังนั้นโรงงานจะต้องผลิตและขายของแบบใดแบบหนึ่งเป็นจำนวนมากๆ เพื่อให้คุ้มกับต้นทุนที่ลงไป แต่เครื่องพิมพ์สามมิติเป็นเครื่องมืออย่างเดียวในการผลิต ไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงกระบวนการผลิต ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม หรือแม้แต่เวลาในการรอแม่พิมพ์ ทำให้ต้นทุนคงที่ของการผลิตต่ำมากๆ

• ความรวดเร็ว และง่ายในการสร้างต้นแบบ วางตลาดได้เร็วและเสี่ยงน้อยกว่า
เนื่องจากต้นทุนการผลิตชิ้นส่วนที่ต่ำในการผลิตด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ ดังนั้นนักออกแบบ และผู้ประกอบการจะได้ประโยชน์จากการทดสอบตลาด หรือการทำสินค้าทดลองจำนวนน้อยๆ หรือแม้แต่การเปิดตัวสินค้าผ่านโครงการระดมทุนเช่น Kickstarter ในชั้นนี้ การเปลี่ยนแปลงรูปแบบก็สามารถทำได้โดยไม่ต้องมีค่าใช้จ่าย หรือความเสียหายจากทุนที่ลงไปก่อนหน้า มันจึงเป็นวิธีการที่ลดความเสี่ยงในการทดลองตลาดได้อย่างมาก

• ลดปริมาณของเสีย
ในการผลิตโดยทั่วไปจะใช้วิธีการกัด เจาะ กลึง ไส เนื้อวัสดุออกไป โดยเริ่มจากก้อนวัสดุขนาดใหญ่จนเหลือรูปร่างที่ต้องการ ในบางงานอาจจะต้องทิ้งวัสดุไปถึง 90% เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่ต้องการ
ส่วนการใช้เครื่องพิมพ์สามมิติจะสร้างชิ้นงานขึ้นมาทีละชั้นๆ ดังนั้นจึงไม่เกิดการสูญเสีย วัตถุดิบที่ใช้ก็เท่ากับเนื้องานที่ต้องการสร้างนั่นเอง และวัสดุที่ใช้ส่วนใหญ่ก็สามารถนำกลับไปใช้ใหม่ได้ด้วย

ข้อด้อย

• ต้นทุนในการผลิตจำนวนมากๆ สูงกว่า
ในทางกลับกัน การพิมพ์สามมิติยังไม่สามารถแข่งขันกับการผลิตแบบดั้งเดิมได้เมื่อต้องการผลิตในจำนวนมากๆ โดยทั่วไปจุดที่คุ้มทุนของการผลิตจากเครื่องพิมพ์สามมิติอยู่ที่ประมาณ 1,000-10,000 ชิ้น ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุและรูปทรงของชิ้นงาน ในขณะที่ราคาของเครื่องพิมพ์และวัสดุลดลงเรื่อยๆ ในอนาคตจุดคุ้มทุนก็น่าจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

• วัสดุที่ใช้ได้ สี และพื้นผิว ยังมีให้เลือกน้อย
ถึงแม้ว่าจะมีวัสดุสำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติกว่าหกร้อยชนิดในท้องตลาด แต่ทั้งหมดก็เป็นพลาสติก และโลหะเท่านั้น ซึ่งนับว่ายังน้อยเกินไปเมื่อเทียบกับวัสดุที่ใช้ในการผลิตแบบดั้งเดิม ทั้งในเรื่องของเนื้อวัสดุ สี และพื้นผิวที่มีให้เลือกหลากหลาย อย่างไรก็ตามได้มีการพัฒนาวัสดุใหม่ๆ ออกมาตลอดเวลา มีทั้งไม้ โลหะ วัสดุสังเคราะห์ เซรามิค หรือแม้แต่ช็อกโกแลต

• ข้อจำกัดเรื่องความแข็งแรง และทนทาน
ในระบบการพิมพ์บางชนิดความแข็งแรงของชิ้นงานอาจจะไม่เท่ากันทุกจุดเนื่องจากโครงสร้างที่เป็นชั้นๆ ดังนั้นความแข็งแรงจึงไม่อาจเทียบเท่าชิ้นงานที่ผลิตจากวิธีการดั้งเดิม การผลิตซ้ำก็ยังต้องมีการปรับปรุงเช่นกัน ชิ้นงานเดียวกันที่ทำจากคนละเครื่องก็อาจจะมีคุณสมบัติที่ต่างกันเล็กน้อย อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีการพิมพ์กำลังพัฒนาไปอย่างรวดเร็วข้อจำกัดนี้ก็จะถูกกำจัดไปในไม่ช้า

• ความแม่นยำเที่ยงตรงที่น้อยกว่า
แม้ว่าเราจะไม่สามารถพิมพ์ชิ้นงานที่มีความคลาดเคลื่อนน้อยมากๆ ขนาดปุ่มเปิดปิดเสียงของไอโฟน เครื่องพิมพ์สามมิติก็ยังสามารถพิมพ์งานที่มีความคลาดเคลื่อนได้ประมาณ 20-100 ไมครอน หรือขนาดความหนาของกระดาษแผ่นหนึ่ง สำหรับผู้ใช้งานทั่วไป มันก็ช่วยให้ผลิตงานได้อย่างดีแล้ว

เครื่องพิมพ์สามมิติเหมาะกับใครบ้าง

สิ่งที่เป็นข้อดีมากๆ ข้อหนึ่งของเครื่องพิมพ์สามมิติก็คือมันเป็นประโยชน์กับทุก ๆ คน ไม่จำเป็นว่าจะต้องใช้กับโรงงานอุตสาหกรรมหรือมืออาชีพเท่านั้น เราจะขอนำเรื่องราวตัวอย่างง่าย ๆ ให้เห็นว่าทุกคนก็ใช้มันได้ และทำไมพวกเขาถึงเลือกใช้เครื่องพิมพ์สามมิติในการผลิตผลงาน

อุตสาหกรรมรถยนต์car-manufacturers

การพิมพ์สามมิติไม่ใช่เรื่องแปลกในอุตสาหกรรมรถยนต์ พวกเขาใช้มันผลิตต้นแบบ รวมถึงสินค้าสำเร็จรูป รถแข่งสูตร 1 ก็ใช้ทำต้นแบบ ใช้ในการทดสอบ และในการวิเคราะห์ขั้นสุดท้าย ใช้ทำในส่วนที่เข้ารูปเพื่อการแข่งรถด้วย เช่นเดียวกับบริษัทผลิตรถยนต์ Koenigsegg ในสวีเดน ใช้เครื่องพิมพ์สามมิติในการหุ่นจำลองขนาดเท่าจริงของเทอร์โบชาร์จเจอร์ รุ่น One:1 (ซึ่งมีค่า HP to Kg curb weight ratio = 1:1) ชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์สามมิตินี้ไม่เพียงมีน้ำหนักเบาเท่านั้น แต่ยังสามารถทนต่อการจุดระเบิดของเครื่องยนต์กำลังมหาศาลของรถแข่งระดับซูเปอร์คาร์เลยทีเดียว

การแพทย์doctors-edited

ทราบไหมว่าเครื่องช่วยฟังเกือบทั้งหมดในตลาดทุกวันนี้ผลิตด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ การแพทย์ และงานอวัยวะเทียมได้รับผลประโยชน์จากการใช้เครื่องพิมพ์สามมิติไปเต็มๆ รูปร่างที่เฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละคนเช่นเครื่องช่วยฟังไม่จำเป็นต้องใช้คนมาขัดแต่งอีกต่อไป ด้วยการพิมพ์สามมิติ การปรับเปลี่ยนเป็นได้ด้วยการกดปุ่มเพียงไม่กี่ปุ่ม นั่นหมายถึงต้นทุนที่ต่ำลงมาก และความรวดเร็วในการผลิต

ทันตกรรมdentists

เช่นเดียวกับเครื่องช่วยฟัง อวัยวะเทียม และเครื่องช่วยอำนวยความสะดวกในทางการแพทย์ต่างๆ เช่นอุปการณ์จัดฟัน ได้ทำขึ้นมาโดยเฉพาะให้กับผู้ใช้นั้นๆ ซึ่งแต่เดิมมันเป็นปัญหามาก และใช้เวลานานมากในการทำให้เข้าแต่ละคนพอดี เมื่อมีเครื่องพิมพ์สามมิติ ปัญหาเหล่านั้นก็กลายเป็นอดีตไป ทุกวันนี้การผ่าตัดฟัน และการจัดฟันจะทำการสแกนช่องปากของลูกค้า แล้วทำชิ้นส่วนในการจัดฟันแบบครบวงจร

อวัยวะเทียมprosthetics

บางทีการที่จะแสดงให้เห็นว่าการพิมพ์สามมิติส่งผลให้ชีวิตของหลายต่อหลายคนมีคุณภาพที่ดีขึ้น ก็ดูได้จากการสร้างมือเทียมโดยกลุ่ม e-NABLE ซึ่งเป็นโครงการให้เปล่าสำหรับเด็กที่ต้องการมือเทียม สาเหตุที่เกิดโครงการนี้ก็เพราะเด็กๆ เติบโตขึ้นทุกวัน ดังนั้นมือเทียมที่ใช้ก็ต้องเปลี่ยนตาม และค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนอุปกรณ์ใหม่ก็มีราคาแพงนับหมื่นดอลลาร์ แต่ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ เด็กๆ ก็สามารถมีชีวิตที่ดีขึ้นจากการร่วมแรงกายและทุนทรัพย์ของนักออกแบบและวิศวกรทั่วโลก ช่วยกันสร้างมือเทียมให้ในราคาที่ถูก

การบินและอวกาศaircraft-manufacturersaerospace-companies-edited

บริษัท GE Aviation and Safran ได้พัฒนาวิธีการพิมพ์สามมิติเพื่อพิมพ์หัว Nozzle สำหรับเครื่องยนต์เจ็ท ทำให้เครื่องยนต์ที่มีชิ้นส่วนยุ่งยากซับซ้อนกลายเป็นชิ้นส่วนเดียวกัน และมีน้ำหนักน้อยลงมากกว่าแบบเดิม และช่วยให้เครื่องยนต์มีประสิทธิภาพมากขึ้นถึง 15% เครื่องยนต์นี้มีชิ้นส่วนจากเครื่องพิมพ์สามมิติถึง 19 ชิ้น ในซึ่งใช้ในเครื่องบินแบบ Boeing 737MAX และ Airbus A320neo

อุตสาหกรรมภาพยนตร์prop-makers
อุปกรณ์ประกอบฉากในการผลิตภาพยนตร์ก่อนหน้านี้จะใช้ผู้ที่มีฝีมือทำและทำด้วยมือ แต่เมื่อเครื่องพิมพ์สามมิติเข้ามามีบทบาททำให้การสร้างอุปกรณ์ประกอบฉากทำได้ง่ายขึ้นและราคาถูกลง อุปกรณ์ชิ้นนี้ทำโดย Vitaly Bulgarov นักออกแบบชาวแคลิฟอร์เนีย

การออกแบบผลิตภัณฑ์ product-designers
นักออกแบบสินค้าต้องการต้นแบบสำหรับการทดสอบตลาด เขาจึงใช้เครื่องพิมพ์สามมิติสร้างต้นแบบขึ้นมาและทดสอบตลาดได้โดยไม่ต้องลงทุนมากมาย จากนั้นเขาได้ข้อมูลมาเพื่อปรับปรุงสินค้าให้มีความสมบูรณ์ก่อนเริ่มผลิตเพื่อวางตลาด

สถาปัตยกรรม architects
ก่อนที่จะมีเครื่องพิมพ์สามมิติ การสร้างโมเดลอาคารต่างๆ ต้องใช้แรงงานจำนวนมาก และใช้เวลานาน เพื่อสื่อถึงจินตนาการของผู้ออกแบบ ทุกวันนี้สำนักงานสถาปนิกขนาดใหญ่ รวมถึงสถาปนิกอิสระ ต่างทำงาน สร้างโมเดลได้อย่างง่ายดาย และรวดเร็วโดยการพิมพ์จากไฟล์ CAD โดยตรง ทั้งยังสามารถพิมพ์ได้ด้วยวัสดุต่างชนิด และมีสีเหมือนจริงได้ด้วย

การศึกษาstudents
เครื่องพิมพ์สามมิติช่วยให้นักเรียนมีโอกาสในการทำให้แนวคิดของพวกเขาจับต้องได้ ตั้งแต่ช่วงแรกๆ ของการออกแบบ ทำให้พวกเขาเรียนรู้ถึงความผิดพลาด และวิธีแก้ไขได้อย่างรวดเร็ว

ผู้ประกอบการทั่วไป
design-entrepreneurs
Omar Rada ก่อตั้งบริษัทผลิตมีดทำครัวโดยตั้งปณิธานว่าจะผลิตมีดคุณภาพระดับเชฟมืออาชีพในราคาแม่บ้าน มีด Misen Kitchen Knife ของเขาได้รับเงินจากการระดมทุนถึง 1,083,344 เหรียญ จากผู้สนับสนุน 13,116 คน เขาใช้เครื่องพิมพ์สามมิติในการออกแบบ และทำให้ได้มีดคุณภาพดี มีต้นทุนที่ถูก เขาส่งต่อกำไรส่วนนั้นกลับไปยังผู้บริโภค

วิศวกรรม engineers
ในฐานะที่เป็นวิศวกร Rob Halifax รู้สึกว่าสินค้าที่เป็นของใช้โดยทั่วๆ ไปมีหน้าตาน่าเกลียด ไม่น่าใช้เอาเสียเลย เขาจึงเริ่มออกแบบของใกล้ตัวโดยเริ่มที่มีดโกนหนวดของเขาเอง หลังจากที่ออกแบบจนเป็นที่พอใจแล้วเขาก็รีบตั้งโครงการใน Kickstarter ซึ่งประสพความสำเร็จเป็นย่างดี จนกระทั่งสร้างบริษัทได้อย่างยั่งยืน เขากล่าวว่ามันเป็นวิธีเดียวที่ทำให้ผมก้าวมาไกลขนาดนี้โดยต้นทุนที่ต่ำลง

คนรักโดรนdrone-enthusiasts
Ken Giang มีความสุข สนุกกับการออกแบบและพิมพ์โดรนเป็นงานอดิเรก “สิ่งหนึ่งที่เครื่องพิมพ์สามมิติช่วยผมได้เยอะคือผมสามารถพิมพ์อะไหล่สำรองได้ไม่จำกัด ไม่ต้องพึ่งพาโรงงานเพื่อผลิตให้ ผมสามารถตกแต่ง ดัดแปลงชิ้นส่วนต่างๆ ได้ตลอดเวลาตามที่ต้องการ ช่วยให้ผมมีกำลังใจในการพัฒนา ปรับปรุงไปได้เรื่อยๆ เพื่อสิ่งที่ดีกว่า

ผู้ผลิตรองเท้าshoe-manufacturers
อีกตัวอย่างหนึ่งที่ประสบความสำเร็จจากการใช้เครื่องพิมพ์สามมิติคือรองเท้า Adidas โดยการพิมพ์ส่วนของ Midsole ให้เข้ากับรูปเท้าของแต่ละคน ทำให้ลดค่าจัดส่ง ค่าเช่าโรงงาน และวัตถุดิบที่เหลือทิ้ง

ผู้ผลิตสินค้าโดยทั่วไปconsumer-product-makers
สินค้าที่ขายโดยพิมพ์จากเครื่องพิมพ์สามมิติเป็นรายแรกๆ คือหูฟัง Print+ โดยจะส่งเป็นชิ้นส่วนให้ลูกค้าซึ่งจะมีชุดอิเลคทรอนิคส์ และส่วนของฝาครอบลำโพงไปในกล่องที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ส่วนที่เหลือทางบริษัทจะส่งให้เป็นไฟล์ดิจิตอล ให้ลูกค้านำไปพิมพ์เอง ซึ่งทำให้ลูกค้าสามารถอัพเกรด ดัดแปลง หรือซ่อมแซมได้ด้วยตัวเอง

ตอนต่อไปเราจะมาพูดถึงเทคโนโลยีของเครื่องพิมพ์สามมิติว่ามีแบบไหน อย่างไรบ้าง ติดตามกันนะครับ ภาคสองกดที่นี่

งานพิมพ์ 3D กลายเป็นงานรับจ้างที่ฮอตที่สุดในเวลานี้

การจ้างงานผู้รับจ้างอิสระ (ฟรีแลนซ์) เป็นวิธีการที่ดีที่จะทำให้คุณประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายได้มากขึ้น ในไม่กี่ปีที่ผ่านมานั้นจำนวนผู้รับจ้างอิสระบนโลกออนไลน์ได้ผุดขึ้นมาเป็นดอกเห็ด งั้นตอนนี้ งานไหนเป็นงานฮอตฮิตติดลมบนกันหนอ

Successful Business People Showing Thumbs Up.

เว็บไซต์ Freelancer.com ได้ตีพิมพ์บทวิเคราะห์ประจำไตรมาส 1 ของปีนี้เกี่ยวกับงานฟรีแลนซ์ ข้อมูลล่าสุดได้เปิดเผยว่า ความต้องการแรงงานด้านเทคโนโลยีโดยเฉพาะอย่างยิ่งการพิมพ์สามมิติกำลังเพิ่มอย่างมาก
ในไตรมาสแรกของปีนี้ งานมากกว่า 270000 งานได้ถูกจัดให้อยู่ในอุตสาหกรรมนี้ซึ่งกำลังนิยมไปทั่วโลก

ตามข้อมูลในเว็บไซต์นี้ การพิมพ์ การออกแบบ และ งานสถาปัตย์สามมิติ ทำให้ตำแหน่งงานด้านสามมิติเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับสามมิติได้เพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดดในไตรมาสนี้

Evan Davis opens the 3D printing exhibition at the Science Museum

งานที่เกี่ยวกับการแสดงผล 3D เพิ่มขึ้น 43.9% (กลายเป็น 2,784 งาน), งาน 3D อนิเมชั่น เพิ่มขึ้น 35.7% (กลายเป็น 3,183 งาน) and 3D โมเดล เพิ่มขึ้น34.5% (กลายเป็น 3,230 งาน) การเพิ่มขึ้นนี้เป็นผลมาจากการเข้าซื้อบริษัท Oculus Rift โดย Facebook Facebook ได้ซื้อบริษัททำหูฟังเสมือนจริงในราคา 2 พันล้านดอลลาร์เมื่อปลายเดือนมีนาคมที่ผ่านมา ภาพสามมิติสามารถทำให้ธุรกิจต่างๆสามารถแสดงผลิตภัณฑ์และบริการและเชื่อมต่อกับผู้ใช้ด้วยวิธีการแปลกใหม่และสนุกสนาน ตื่นเต้น

graphic-design-education-requirements-250x250

ยิ่งไปกว่านั้น ความบ้าคลั่งในเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิตินี้กำลังกระจายไปทั่วโลก ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกำลังทำให้การพิมพ์นี้ประหยัดมากขึ้นเรื่อยๆ ผู้ขายปลีกสินค้าเทคโนโลยีต่างน้ำลายไหลกับราคาเครื่องพิมพ์สามมิติที่สามารถจับต้องได้ และนำมาขายได้เป็นของขวัญคริสต์มาสสำหรับปีนี้ได้เป็นอย่างดี ตัวอย่างเช่น เครื่อง 3D Micro ขายอยู่ที่ราคา $299 บน Kickstarter ด้วยราคานี้ บุคคลทั่วไปและบริษัทเล็กๆก็สามารถจ่ายไหวและเข้าถึงได้ ไม่ใช่แค่นั้น ตำแหน่งงานเกี่ยวกับ Graphic Design ก็เพิ่มขึ้นมากถึง 51,389 งาน, งานเกี่ยวกับ Illustration ก็เพิ่มขึ้นถึง 32.7% (อยู่ที่ 3,308 งาน)และงานเกี่ยวกับอะนิเมชั่น ก็เพิ่มขึ้นอีก 21.3% (กลายเป็น 2,755 งาน)