X3D : Innovative 3D Printing Solutions
Cart 0

การพิมพ์ 3 มิติคืออะไร? What is 3D Printing?

การพิมพ์ 3 มิติคืออะไร?

เมื่อพูดถึงการพิมพ์เรามักจะนึกถึงการพิมพ์ลงบนกระดาษ หรือการพิมพ์แบบ 2 มิติ (2D Printing) แต่การพิมพ์ 3 มิติ (3D Printing) นั้นเป็นการสร้างวัตถุ 3 มิติจากไฟล์ 3D CAD บนคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีความกว้าง ยาว ลึก สามารถจับต้องและนำไปใช้งานได้จริงๆ

กระบวนการพิมพ์สามมิติ เริ่มจากสร้างแบบจำลองในคอมพิวเตอร์ ก่อนจะส่งไปยังเครื่องพิมพ์เพื่อสร้างชิ้นงาน

3D Printing มีชื่อเรียกอีกอย่างคือ Additive Manufacturing มีรากมาจากคำว่า ‘Add’ ซึ่งคือการขึ้นรูปชิ้นงานโดยการเติมเนื้อวัสดุทีละชั้นๆ จนได้ออกมาเป็นวัตถุที่ต้องการ กระบวนการผลิตชนิดนี้ได้ฉีกแนวจากวิธีการแบบเดิมๆที่เรียกว่า Subtractive Manufacturing ที่เป็นการสกัดเนื้อวัสดุออกจนได้เป็นรูปร่างของวัตถุที่ต้องการผลิต โดยวิธีการตัด กลึง ไส เจาะ เจียรไน เป็นต้น

เครื่อง 3D Printer มีอยู่หลายประเภทด้วยกัน แต่หลักการพื้นฐานก็คือการวาง layer ของวัตถุซ้อนกันหลายๆชั้นจนกลายเป็นชิ้นงานที่ต้องการ เทคโนโลยี 3D Printing ที่แพร่หลายที่สุดคือ FDM (Fused Deposition Modeling) ซึ่งใช้วิธีละลายเส้นพลาสติกและฉีดพลาสติกขึ้นรูปเป็นวัตถุที่เราต้องการผลิตทีละชั้น วัสดุที่สามารถพิมพ์ได้มีอยู่หลายชนิด ขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องพิมพ์ เช่นพลาสติก เรซิ่น ยาง โลหะ

ข้อดีและข้อเสียของ 3D Printing

การพิมพ์ 3 มิติเป็นเทคโนโลยีการผลิตที่มีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา มีความแตกต่างจากวิธีผลิตแบบเดิมๆอย่างชัดเจน ในส่วนนี้เราจะรวบรวมทั้งข้อดีและข้อเสียของการพิมพ์ 3 มิติ เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตแบบเก่า

+ สร้างชิ้นงานที่มีความซับซ้อนได้

เนื่องจากการพิมพ์ 3 มิติทำงานโดยเติมเนื้อวัสดุชิ้นงานทีละชั้น จึงสามารถสร้างชิ้นส่วนที่ละเอียดซับซ้อนได้ ซึ่งในหลายกรณีไม่สามารถสร้างได้ด้วยกระบวนการผลิตแบบเดิมๆ (ตัวอย่างเช่นชิ้นงานที่มีชิ้นส่วนกลไกฝังอยู่ภายใน) นอกจากนี้การสร้างชิ้นงานที่ซับซ้อนยังมีต้นทุนไม่ต่างกับการสร้างชิ้นงานที่มีรูปทรงเรียบง่ายด้วย

+ ปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ให้เข้ากับความต้องการของแต่ละคน

การปรับเปลี่ยนชิ้นงานพิมพ์ 3 มิติทำได้ง่ายดายและรวดเร็ว เพียงปรับแต่งไฟล์ 3D model ก็สามารถสร้างชิ้นงานที่เข้ากับขนาดและความต้องการเฉพาะบุคคลได้ สามารถสร้างชิ้นงานที่ Custom-made ได้โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิต และไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

+ ไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์หรือเครื่องจักรราคาแพง

การผลิตแบบดั้งเดิมเช่นการหล่อโลหะหรือฉีดพลาสติกมักใช้แม่พิมพ์เพื่อขึ้นรูปชิ้นงาน ซึ่งการทำแม่พิมพ์มีค่าใช้จ่ายสูงมาก ผู้ผลิตสินค้าจำเป็นต้องผลิตออกมาจำนวนมากๆเพื่อหารเฉลี่ยต้นทุนการผลิตต่อชิ้นให้อยู่ในระดับต่ำ เครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถลดต้นทุนการผลิตได้มหาศาล เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์ในการสร้างชิ้นงาน

+ พัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ได้รวดเร็วและง่ายดาย

ธุรกิจขนาดเล็กสามารถใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติสร้างชิ้นงานต้นแบบ (Prototype) สำหรับผลิตภัณฑ์ใหม่ได้อย่างรวดเร็ว ผลิตชิ้นงานในจำนวนน้อย เพื่อใช้ทดสอบไอเดียหรือผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ สามารถเก็บข้อมูลตลาดและพัฒนาผลิตภัณฑ์ได้โดยมีความเสี่ยงต่ำ เนื่องจากไม่ต้องลงทุนกับการทำแม่พิมพ์หรือจ้างโรงงานผลิตชิ้นงานในราคาแพง

+ ลดปริมาณของเสียจากการผลิต

การผลิตแบบดั้งเดิมมักใช้วิธีตัด เจาะ สกัดวัสดุออกไปเพื่อสร้างรูปทรงของชิ้นงาน ทำให้เกิดขยะของเสียเป็นจำนวนมาก การพิมพ์ 3 มิติผลิตช่วยลดปริมาณของเสีย เนื่องจากเป็นการเติมเนื้อวัสดุเพื่อขึ้นรูปชิ้นงาน จึงใช้วัตถุดิบในปริมาณที่จำเป็นเท่านั้น ชิ้นงานที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติหลายชิ้นยังสามารถนำไปรีไซเคิลได้อีกด้วย

- ไม่เหมาะกับการผลิตแบบจำนวนมาก

การพิมพ์ชิ้นงานด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติมักใช้เวลานาน ชิ้นงานเล็กๆอาจใช้เวลาหลายชั่วโมงต่อชิ้น และวัตถุดิบที่ใช้กับเครื่องพิมพ์ 3 มิติก็มีราคาแพงกว่าวัตถุดิบชนิดอื่นๆด้วย ทำให้การผลิตชิ้นงานเป็นจำนวนมาก (เช่น 1,000 ชิ้นขึ้นไป) มีต้นทุนโดยรวมสูงกว่าการผลิตแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตามในอนาคตเมื่อราคาของเครื่องพิมพ์ 3 มิติและวัตถุดิบถูกลง เราอาจจะได้เห็นการผลิตแบบ Mass Production ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติมากขึ้นก็เป็นได้

- มีวัสดุให้เลือกใช้น้อยกว่า

ถึงแม้ทุกวันนี้จะมีวัสดุสำหรับ 3D Printer พัฒนาออกมามากขึ้น (หลักๆยังเป็นพลาสติกและโลหะ) แต่ก็ยังถือว่าน้อยเมื่อเทียบกับวัสดุที่เราคุ้นเคยและใช้งานทุกวัน และยังมีข้อจำกัดในด้านคุณภาพพื้นผิวและสีของชิ้นงานด้วย ในอนาคตเราคงได้เห็นนวัตกรรมทางวัสดุมากขึ้นเรื่อยๆ ทุกวันนี้มีเครื่องพิมพ์ที่สามารถพิมพ์ได้ด้วยวัสดุหลากหลายเช่นไม้ เหล็ก เซรามิค หรือแม้แต่อาหารเช่นน้ำตาลหรือช็อคโกแล็ต

- ความแข็งแรงของชิ้นงานด้อยกว่า

ชิ้นงานที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติมักมีความแข็งแรงน้อยกว่าชิ้นงานที่ผลิตจากเครื่องจักรแบบดั้งเดิม เนื่องจากสร้างชิ้นงานทีละชั้น ทำให้ทนต่อแรงดึง แรงบิด แรงกระแทกได้น้อยกว่า ในหลายกรณีจึงยังไม่สามารถนำชิ้นงานไปใช้งานจริงได้

- ความแม่นยำ ความละเอียดของชิ้นงานต่ำกว่า

เครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปยังไม่สามารถเทียบชั้นเครื่องจักรอุตสาหกรรมในด้านความละเอียดได้ โดยทั่วไปแล้วจะมีค่าความคลาดเคลื่อน 20-100 micron (ประมาณความหนาของกระดาษ) ซึ่งเพียงพอกับความต้องการของผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ แต่อาจไม่เหมาะกับชิ้นงานที่ต้องการความละเอียดสูงมาก เช่นชิ้นส่วนหรืออุปกรณ์อิเล็คโทรนิคส์

จากข้อดีและข้อเสียของการพิมพ์ 3 มิติ สามารถสรุปได้ว่าการพิมพ์ 3 มิติเป็นกระบวนการผลิตที่มีลักษณะพิเศษ สามารถสร้างชิ้นงานที่ซับซ้อนด้วยวัสดุที่หลากหลาย ช่วยลดต้นทุนและเวลาในการออกแบบผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก เหมาะกับการสร้างชิ้นงานต้นแบบอย่างรวดเร็ว แต่ยังไม่เหมาะกับการนำมาผลิตสินค้าเป็นจำนวนมาก และยังมีข้อจำกัดด้านความแข็งแรงและความแม่นยำของชิ้นงานอีกด้วย ในบทความถัดไปเราจะมาพูดถึงการใช้งานเครื่องพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรมต่างๆ และเหมาะกับใครบ้าง ติดตามบทความได้ที่นี่ครับ

Credits: 3D Hubs



Older Post


Leave a comment