การใช้ 3D Printing เพื่อออกแบบชิ้นส่วนยานยนต์

Septillion ได้เป็นสปอนเซอร์ในการแข่งขันรายการ Auto Challege ครั้งที่ 19 ให้กับทีม Lookprabhida Formula Student Team (ชุมนุมการออกแบบและวิศวกรรมยานยนต์ คณะวิศวกรรมศาตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์):

เครื่องพิมพ์ 3 มิติของทาง Septillion ได้มีการพิมพ์ชิ้นส่วนประกอบยานยนต์ให้กับทาง Lookprabhida Formula Student Team ซึ่งเข้าร่วมการแข่งขัน TSAE Auto Challenge Student Formula 2025 ในวันที่ 24 – 26 มกราคม 2568 ที่ผ่านมา

การนำ 3D Printing มาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์

1. การสร้างต้นแบบ (Prototyping)

• ลดต้นทุนและเวลา
  3D Printing ช่วยให้บริษัทสามารถสร้าง ต้นแบบชิ้นส่วนรถยนต์ ได้รวดเร็วขึ้น โดยไม่ต้องสร้างแม่พิมพ์หรือลงทุนในเครื่องจักรขนาดใหญ่
• ทดสอบดีไซน์ได้เร็ว
  วิศวกรสามารถทดลองออกแบบชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น แผงหน้าปัด กันชน หรือระบบระบายอากาศ และทดสอบประสิทธิภาพได้เร็วขึ้น
• ตัวอย่างบริษัทที่ใช้
  • Ford ใช้ 3D Printing ในการพัฒนาต้นแบบชิ้นส่วนของเครื่องยนต์
  • BMW ใช้ 3D Printing สร้างพวงมาลัยและชิ้นส่วนอื่น ๆ สำหรับรถต้นแบบ

2. การผลิตชิ้นส่วนรถยนต์จริง (End-Use Parts)

• การผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อน
  เทคโนโลยีนี้สามารถสร้าง โครงสร้างที่ซับซ้อนและน้ำหนักเบา ซึ่งช่วยลดน้ำหนักรถยนต์และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง
• ลดต้นทุนการผลิตในจำนวนจำกัด
  ชิ้นส่วนพิเศษ เช่น ชิ้นส่วนตกแต่งภายในรถหรู หรือ อะไหล่สำหรับรถรุ่นเก่า สามารถพิมพ์ 3 มิติได้โดยไม่ต้องลงทุนทำแม่พิมพ์ใหม่
• ตัวอย่างบริษัทที่ใช้
  • Bugatti ใช้ 3D Printing ผลิต คาลิเปอร์เบรกไทเทเนียม ที่แข็งแรงแต่น้ำหนักเบา
  • General Motors ใช้พิมพ์ โครงสร้างโลหะน้ำหนักเบา เพื่อลดน้ำหนักรถยนต์ไฟฟ้า

3. การผลิตเครื่องมือและอุปกรณ์เสริม

• การผลิตเครื่องมือเฉพาะทาง
  โรงงานสามารถพิมพ์ 3 มิติอุปกรณ์จับยึด (Jigs & Fixtures) ที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับสายการผลิต ซึ่งช่วยลดเวลาการประกอบและปรับปรุงความแม่นยำ
• ลดต้นทุนและเพิ่มความเร็วในการผลิต
  Ford รายงานว่าการใช้ 3D Printing ลดต้นทุนการผลิตเครื่องมือในโรงงานลงได้ถึง 50%

4. การผลิตรถยนต์ทั้งคัน

อนาคตของยานยนต์จาก 3D Printing
– นักวิจัยกำลังพัฒนาโครงสร้างรถยนต์จากวัสดุที่เบาและแข็งแรง เช่น คาร์บอนไฟเบอร์ผสมเรซินพิเศษ

แนวคิดรถยนต์พิมพ์ 3 มิติทั้งคัน
– บริษัท Local Motors เคยผลิตรถยนต์ไฟฟ้าชื่อ “Strati” ซึ่งเป็น รถคันแรกของโลกที่ใช้ 3D Printing ในการพิมพ์โครงสร้างหลัก

DAY 1

วันที่ 24 มกราคม – วันแรกของการแข่งขัน
ทีมออกเดินทางไปยังสนามแข่งขันตั้งแต่เวลา 05:30 น. และรีบเคลื่อนย้ายรถออกจากตู้คอนเทนเนอร์อย่างรวดเร็ว จากนั้นดำเนินการเตรียมอุปกรณ์ เครื่องมือ และรถให้พร้อมสำหรับการแข่งขัน ก่อนที่รถทุกคันจะลงสนาม จะต้องผ่านการตรวจสอบความปลอดภัย หรือที่เรียกว่า Technical Inspection โดยเฉพาะในกรณีของรถสูตรนักศึกษาประเภทไฟฟ้า (EV) จะต้องผ่านการตรวจสอบความปลอดภัยทางไฟฟ้าเพิ่มเติม หรือ Technical Inspection EV เพื่อให้มั่นใจว่ารถมีความปลอดภัยต่อการขับขี่

กระบวนการตรวจสอบดำเนินไปอย่างเข้มงวด ตามกฎข้อบังคับของ SAE International ซึ่งมีมากกว่า 1,000 ข้อ หากรถไม่ผ่าน Technical Inspection เวลา 05:30 น. สมาชิกในทีมออกเดินทางไปยังสนามแข่งขัน และดำเนินการเคลื่อนย้ายรถออกจากตู้คอนเทนเนอร์อย่างรวดเร็ว จากนั้นทำการเตรียมอุปกรณ์ เครื่องมือ และรถให้พร้อมสำหรับการแข่งขัน ก่อนที่รถทุกคันจะลงสนาม จะต้องผ่านการตรวจสอบความปลอดภัย หรือที่เรียกว่า Technical Inspection โดยเฉพาะรถแข่งสูตรนักศึกษาประเภทไฟฟ้า (EV) จะต้องผ่านการตรวจสอบความปลอดภัยทางไฟฟ้าเพิ่มเติม หรือ Technical Inspection EV เพื่อให้แน่ใจว่ารถมีความปลอดภัยต่อการขับขี่ การตรวจสอบเป็นไปอย่างเข้มงวดตามข้อกำหนดของ SAE International ซึ่งมีมากกว่า 1,000 ข้อ หากรถไม่ผ่าน Technical Inspection หรือ Technical Inspection EV แม้แต่เพียงข้อเดียว ทีมจะต้องนำรถกลับไปแก้ไขและนำมาตรวจสอบใหม่อีกครั้ง หากไม่สามารถผ่านการตรวจสอบได้ จะไม่สามารถเข้าร่วมการแข่งขันใน Dynamic Event และจะไม่ได้รับคะแนนในส่วนนี้

เมื่อเวลา 11:15 น. ทีมออกแบบรถได้เข้านำเสนอในหมวด Engineering Design โดยอธิบายแนวคิด หลักการออกแบบ ทฤษฎีที่ใช้ ตลอดจนผลการทดสอบรถ ทีมมีเวลาประมาณ 45 นาที สำหรับการนำเสนอและตอบคำถามจากกรรมการ ซึ่งด้วยการเตรียมข้อมูลอย่างรอบคอบ ความเข้าใจเชิงลึก และการตอบคำถามอย่างแม่นยำ ทำให้ทีมได้รับคำชมจากกรรมการ และสามารถผ่านเข้าสู่รอบ Final Design ซึ่งคัดเลือกเหลือเพียง 5 ทีมสุดท้าย

จากนั้นในเวลา 13:00 น. ทีมได้เข้ารับการตรวจ Technical Inspection และสามารถผ่านการตรวจเป็นทีมแรก พร้อมได้รับสติกเกอร์อนุมัติ เพื่อดำเนินการตรวจสอบในขั้นตอนต่อไป

DAY 2

Day 2 from 19th TSAE Auto Challenge

ในวันที่ 25 มกราคม 2025 ทางทีมได้เข้าร่วมการแข่งขัน Statics Event ในรายการ Presentation และนี่คือส่วนหนึ่งของภาพบรรยากาศการแข่งขันที่ทางทีมลูกพระบิดาได้รวบรวมไว้

เวลา 06:30 น. สมาชิกในทีมออกเดินทางไปยังสนามแข่งขัน เมื่อมาถึง ทุกคนร่วมกันจัดเตรียม Pit และเตรียมความพร้อมสำหรับการแข่งขัน Presentation ซึ่งมีกำหนดเริ่มในเวลา 11:00 น. การแข่งขัน Presentation ดำเนินไปอย่างราบรื่น ทุกอย่างเป็นไปตามแผน ทีมได้รับคำชมจากกรรมการในด้านการนำเสนอที่ชัดเจนและข้อมูลที่ครบถ้วน

ในระหว่างช่วงพักรับประทานอาหาร เวลา 12:30 น. นักขับของทีมได้เข้าร่วม Track Walk เพื่อศึกษาสภาพสนามแข่งขันและวางแผนกลยุทธ์การขับขี่

เวลา 18:00 น. หลังจากเสร็จสิ้นกิจกรรมในสนามแข่งขัน

ในระหว่างช่วงพักรับประทานอาหาร เวลา 12:30 น. นักขับของทีมได้เข้าร่วม Track Walk เพื่อศึกษาสภาพสนามแข่งขันและวางแผนกลยุทธ์การขับขี่

เวลา 18:00 น. หลังจากเสร็จสิ้นกิจกรรมในสนามแข่งขัน สมาชิกในทีมเดินทางกลับ โดยระหว่างทางมีการประชุมเพื่อวางแผนการดำเนินงานสำหรับวันถัดไป นอกจากนี้ ทีม Design ได้เตรียมข้อมูลตลอดทั้งคืน เพื่อให้พร้อมที่สุดสำหรับการแข่งขัน Final Design ในวันต่อไป

DAY 3

Day 3 from 19th TSAE Auto Challenge

การแข่งขันในครั้งนี้จะเสริมสร้างประสบการณ์เพื่อเตรียมความพร้อมนักศึกษาทีม Lookprabida ในการแข่งขัน Formula Student EV ครั้งต่อไปวันที่ 26 มกราคม 2568 (วันที่สามและวันสุดท้ายของการแข่งขัน)

เวลา 06:30 น. สมาชิกในทีมออกเดินทางไปยังสนามแข่งขัน เมื่อมาถึง ทุกคนร่วมกันจัดเตรียม Pit และตรวจเช็ครถให้พร้อมสำหรับการนำเสนอ Final Design ทีม Design ได้เตรียมตัวอย่างเต็มที่ และในเวลา 11:00 น. ได้เข้าสู่การแข่งขัน Final Design อย่างเป็นทางการ

ช่วงเวลาสำคัญมาถึงในเวลา 16:30 น. สมาชิกทุกคน พร้อมด้วยรถของแต่ละทีม เข้าร่วมพิธีปิดการแข่งขัน เพื่อรับฟังการประกาศผลและมอบถ้วยรางวัลในแต่ละรายการ บรรยากาศเต็มไปด้วยความตื่นเต้นและความคาดหวัง

เมื่อถึงช่วงประกาศผล ตัวแทนทีมขึ้นรับรางวัลบนเวที พร้อมกล่าวขอบคุณกรรมการ ผู้สนับสนุน และทุกฝ่ายที่มีส่วนร่วมในการแข่งขัน สร้างความภาคภูมิใจให้กับสมาชิกทุกคน

ผลการแข่งขันของทีมลูกพระบิดา:
อันดับที่ 2 ประเภท รถไฟฟ้า (EV) อันดับที่ 3 ในหมวด Design และอันดับที่ 4 ในหมวด Static Event

การแข่งขันในปีนี้นับเป็นก้าวสำคัญของทีม โดยรถไฟฟ้าคันนี้ถือเป็นคันแรกของทีม ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นที่ยอดเยี่ยมสำหรับการพัฒนาต่อไปในอนาคต

จากทีม Lookprabhida

ข้อดีของ 3D Printing สำหรับการทำชิ้นส่วนรถยนต์นั้น คือการที่สามารถสร้างชิ้นงานที่มีรูปทรงซับซ้อนและมีน้ำหนักเบากว่าวัสดุทั่วไป ซ้ำยังสามารถพัฒนาและปรับเปลี่ยนการออกแบบเพื่อทดสอบชิ้นส่วน ปรับแต่งโครงสร้างและรูปทรงได้อย่างรวดเร็ว จุดนี้ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่หาซื้อได้ยากตามท้องตลาดได้อีกด้วย โดยทางทีม Lookprabhida นั้นจำเป็นต้องสร้างชิ้นงานที่มีช่องระบายอากาศที่ดีไซน์ซับซ้อน อีกทั้งมีโจทย์สำคัญคือต้องเป็นวัสดุที่ไม่ลามไฟและไม่นำไฟฟ้า

1. สามารถขึ้นชิ้นงานที่มีรูปทรงซับซ้อนได้

ดีไซน์ของทีมจะเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนเพื่อต้องการให้ระบายความร้อนของแบตเตอรี่และชิ้นงาน เพื่อให้สามารถรับแรงได้ดี ซึ่ง 3D Printing สามารถสร้างชิ้นส่วนที่มีรายละเอยีดซับซ้อนได้ตรงกับการออกแบบชิ้นส่วนที่ทางทีมต้องการ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้
สามารถผลิตชิ้นงานที่มีรูปทรงที่ยากหรือซับซ้อนเกินกว่าที่วิธีการผลิตแบบดั้งเดิมจะผลิตได้ และสามารถออกแบบชิ้นส่วนที่มีลักษณะเฉพาะสามารถออกแบบช่องว่างภายในซับซ้อน หรือการออกแบบที่ไม่สามารถผลิตด้วยเครื่องจักรทั่วไป

2. น้ำหนักเบากว่าวัสดุทั่วไป

สามารถใช้วัสดุที่มีน้ำหนักเบากว่าวัสดุดุทั่วไปที่ใช้ในชิ้นส่วนยานยนต์และมีคุณสมบัติเฉพาะ ซึ่งชิ้นงานที่ต้องการต้องมีแข็งแรง เป็นวัสดุที่ไม่ลามไฟและไม่นำไฟฟ้ าทางทีมยังต้องการชิ้นงานที่มีน้ำหนักเบา จากจุดนี้จะเห็นได้ว่า 3D Print สามารถขึ้นชิ้นงานได้ตามวัตถุประสงค์ความต้องการของทีม

3. ง่ายต่อการปรับแต่งโครงสร้างและรูปทรง

การพิมพ์ 3D สามารถสร้างชิ้นงานที่มีความยืดหยุ่นในการปรับเปลี่ยนรูปทรงหรือโครงสร้างของชิ้นส่วนไดง้่าย เมื่อตอ้งการปรับปรุงหรือแก้ไขการออกแบบ สามารถแก้ไขข้อมูลในโปรแกรมคอมพิวเตอร์แล้วพิมพ์ใหม่ได้ทันที ทำให้ลดความยุ่งยากในการปรับแก้แบบงานและลดการใช้เวลาและต้นทุนในการทำชิ้นงานใหม่

สรุป

ในอนาคตเราอาจได้เห็น รถยนต์ที่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้ทั้งคัน พร้อมกับการใช้วัสดุที่มีน้ำหนักเบาและแข็งแรงขึ้นจากบริษัทต่าง ๆ ที่จะนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ในระดับโรงงานมากขึ้น เพื่อลดต้นทุนและเพิ่มความสามารถในการปรับแต่งรถยนต์ตามความต้องการ ทั้งนี้ 3D Printing กำลังเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมยานยนต์ในหลายด้าน ตั้งแต่การออกแบบ การผลิตต้นแบบ การสร้างชิ้นส่วนเฉพาะทาง ไปจนถึงแนวคิดรถยนต์ที่ผลิตจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ แม้ว่าจะยังมีข้อจำกัด แต่แนวโน้มในอนาคตชี้ให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้จะเข้ามามีบทบาทสำคัญมากขึ้นอย่างแน่นอน