เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer)

3D Printer คืออะไร

3D Printer คือ การผลิตหรือขึ้นรูปชิ้นงาน 3 มิติที่จับต้องได้ด้วยกระบวนการเติมเนื้อวัสดุเป็นชั้น ๆ โดยไม่ต้องอาศัยแม่พิมพ์ หรือเรียกว่า Additive Process เป็นกระบวนการที่สามารถผลิตและขึ้นรูปชิ้นงานที่มีความซับซ้อนได้อย่างแม่นยำและมีความรวดเร็ว โดยวัสดุที่ใช้ขึ้นงานไม่ได้จำกัดแค่เพียงพลาสติกเรซิ่นหรือเส้นพลาสติกเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้กับวัสดุอย่างอื่นได้ด้วย เช่น โลหะ, ไฟเบอร์, เรซิ่น และผงวัสดุ เป็นต้น

จุดเด่นของ 3D Printer ที่หลายอุตสาหกรรมเลือกใช้

ข้อจำกัดในการผลิตชิ้นงานด้วยกระบวนการเติมเนื้อวัสดุจะมีน้อยกว่า เมื่อเทียบกับกระบวนการดั้งเดิมอย่างการกัด กลึง เจาะ ที่จะต้องเสียเนื้อวัสดุที่ไม่ต้องการไป หรือเรียกว่า Subtractive Manufacturing เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) จึงถูกนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นการศึกษา การแพทย์ ทันตกรรม อัญมณี การบินและอวกาศ ยานยนต์  โรงงานอุตสาหกรรม แผนที่ และโมเดล 3 มิติ

การทำงานของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer)

สำหรับการทำงานของเครื่องปริ้น 3D เพื่อผลิตหรือขึ้นรูปชิ้นงานในอุตสาหกรรมต่าง ๆ จะต้องมีการออกแบบชิ้นงานก่อนเสมอ Computer-Aided Design (CAD) เป็นโปรแกรมออกแบบชิ้นงานที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมการผลิต เนื่องจากมีความรวดเร็วแต่ก็มีความแม่นยำสูง ทำให้ชิ้นงานออกมาตรงตามความต้องการและมีความสมบูรณ์แบบมากที่สุด เมื่อนำไฟล์งานออกแบบที่มีนามสกุล STL ไปเข้าโปรแกรม Slicer กำหนดค่าต่าง ๆ ตามต้องการ และเลือกวัสดุที่จะใช้พิมพ์ชิ้นงาน จากนั้นเครื่องปริ้น 3D จะทำการคำนวณและพิมพ์งานออกมาเป็นชั้น ๆ (Layer) จนเสร็จ

เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) ที่นิยมใช้

เทคโนโลยีการพิมพ์มีความก้าวหน้าและพัฒนาอยู่เสมอ เพื่อให้ตอบโจทย์ความต้องการของอุตสาหกรรมการผลิตทุกรูปแบบ ต่อไปนี้เป็นเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) ที่นิยมใช้มากที่สุด

1. Fused Deposition Modelling (FDM)

Fused Deposition Modelling (FDM) หรือเทคโนโลยีการพิมพ์แบบ Material Extrusion กระบวนการพิมพ์ 3 มิติที่นิยมใช้มากที่สุด FDM คือ หนึ่งเทคโนโลยีการผลิตด้วยกระบวนการเติมเนื้อ (Additive Process) ด้วยการทำให้พลาสติกโดนความร้อนจนละลายแล้วฉีดขึ้นรูปออกมาผ่านหัวพิมพ์ โดยพลาสติกที่นิยมใช้คือ PLA, ABS, Nylon, TPU, ASA, PEI มักใช้ในการสร้างชิ้นงานที่ต้นทุนต่ำ หรือสร้างต้นแบบชิ้นงานเพื่อตรวจสอบการออกแบบก่อนผลิตชิ้นงานจริง

FDM 3D Printer ดีอย่างไร?

เทคโนโลยีการพิมพ์ FDM มีข้อดีหลายอย่าง โดยเฉพาะเรื่องต้นทุนในการผลิตค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแบบอื่น ทำให้เหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบชิ้นงาน การผลิตชิ้นงานขนาดเล็กในปริมาณไม่มาก หรืองานที่ไม่ต้องการความละเอียดมากนัก นอกจากนี้ กระบวนการผลิตยังง่ายและรวดเร็ว ถ้าชิ้นงานมีข้อผิดพลาด ก็สามารถปรับแก้ไขแบบจำลองและพิมพ์ใหม่ได้อย่างรวดเร็ว

2. Vat Photopolymerisation

Vat Photopolymerisation เป็นการใช้เลเซอร์ยิงแสง UV เพื่อให้น้ำเรซิ่นแข็งตัวจนขึ้นรูป โดยจะแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ Stereolithography (SLA) และ Digital Light Processing (DLP) สำหรับกระบวนการพิมพ์นี้เมื่อขึ้นรูปเสร็จแล้ว การใช้เรซิ่นบางชนิดจะต้องนำไปล้างและอบชิ้นงานหลังการพิมพ์ด้วย Vat Photopolymerisation เครื่องปริ้น 3D เรซิ่นมักใช้ในการสร้างแม่พิมพ์ งานโมเดล เนื่องจากชิ้นงานที่ได้จะมีพื้นผิวเรียบกว่าเมื่อเทียบกับ FDM ข้างต้น

3. Powder Bed Fusion (PBF)

Powder Bed Fusion (PBF) เป็นการใช้พลังงานความร้อนทำให้ผงวัสดุพลาสติกหรือผงโลหะละลาย ด้วยการยิงเลเซอร์ไปที่ผงวัสดุจนละลายและจับตัวขึ้นรูป สำหรับกระบวนการพิมพ์นี้ไม่จำเป็นต้องมีโครงสร้าง Support หรือตัวค้ำยันชิ้นงาน โดยวัสดุที่นิยมใช้คือ Nylon, TPU, Carbon filled, Glass filled, PA 11 มักใช้ในการผลิตต้นแบบและการผลิตชิ้นส่วนพลาสติก