Making Manufacturing Tools using 3D Printers: 5 ประโยชน์ของการสร้างเครื่องมือการผลิตด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ
Manufacturing Tools คือเครื่องมือต่างๆที่พบเห็นได้ทั่วไปในไลน์ผลิตของโรงงานอุตสาหกรรม เช่นอุปกรณ์จับยึด เทมเพลต ตัวนำร่อง (Jig, Fixture, Guides, Gauges) เป็นเครื่องมือพิเศษที่ช่วยในการจับยึด กำหนดตำแหน่งของชิ้นงานในกระบวนการต่างๆ เพื่อช่วยเพิ่มความแม่นยำ เพิ่มผลผลิต และลดความคลาดเคลื่อนในกระบวนการผลิต Manufacturing Tool จึงเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในไลน์ผลิต
ตามปกติแล้วการสร้าง Tools (Jig / Fixture) เหล่านี้ใช้วิธีการกลึง การกัด CNC และการ Machining รูปแบบอื่นๆ หรือที่เรียกรวมๆว่า Subtractive Manufacturing ซึ่งหมายถึงการผลิตโดยการสกัดวัสดุออกจนได้เป็นรูปชิ้นงานที่ต้องการนั่นเอง หลายๆครั้งอาจต้องใช้วิธี Outsource การสร้างเครื่องมือเหล่านี้ เนื่องจากโรงงานมีกำลังคนและเครื่องมือไม่เพียงพอ ทำให้การสร้าง Tool มีต้นทุนสูง และใช้เวลานานหลายสัปดาห์หรือเป็นเดือน การสร้าง Manufacturing Tool ด้วย 3D Printer สามารถช่วยลดต้นทุนและประหยัดเวลาให้ธุรกิจได้อย่างมหาศาล และยังมีข้อได้เปรียบอื่นๆอีกมากมาย ที่เราจะทำความเข้าใจกันในบทความนี้
1. ลดระยะเวลาในการผลิต (Reduced Lead Time)
การสร้าง Tools โดยการ Machining อาจใช้เวลานานหลายสัปดาห์ โดยเฉพาะถ้าชิ้นงานมีความซับซ้อน ต้องผ่านหลายกระบวนการ และต้องแยกส่วนชิ้นงานมาประกอบกัน หรือใช้บริการ Outsource ที่อาจมี Lead Time เป็นเดือน การใช้ 3D printer พิมพ์ Jig / Fixture สามารถลดระยะเวลาการผลิตได้อย่างมาก เพียงเขียนแบบในโปรแกรม 3D แล้วส่งไปพิมพ์ที่เครื่องก็สามารถสร้างชิ้นงานที่ซับซ้อนได้ภายในไม่กี่ชั่วโมง
2. ลดต้นทุนในการผลิต (Reduced Cost)
เนื่องจากวัสดุพลาสติกที่ใช้ในการสร้างชิ้นงานจาก 3D printer มีราคาไม่แพง ทำให้ชิ้นงานที่สร้างจาก 3D printer มีต้นทุนต่ำ นอกจากนี้การพิมพ์ 3 มิติเป็นกระบวนการที่อัตโนมัติ ไม่ต้องมีคนเฝ้าเครื่องขณะทำงาน ทำให้ลดต้นทุนค่าแรงไปได้เยอะ และมีขั้นตอนการทำงานที่เรียบง่ายกว่า ผู้ใช้งานไม่จำเป็นต้องมีความรู้หรือประสบการณ์มาก่อน รวมๆแล้วจึงทำให้การสร้าง Tools ด้วย 3D printer มีต้นทุนต่ำกว่าการ Machining ถึง 70~95%
3. ออกแบบชิ้นงานได้อย่างอิสระ (Design Freedom)
การออกแบบชิ้นงานสำหรับการผลิตแบบทั่วไปต้องยึดหลัก Design for Manufacturability เพื่อให้ง่ายต่อการ Machining และมีต้นทุนการผลิตที่ไม่สูงเกินไป ทำให้มีข้อจำกัดเรื่องรูปทรงและความซับซ้อนของชิ้นงาน การใช้ 3D printer ทำให้ข้อจำกัดเหล่านี้หมดไป เนื่องจาก 3D printer สร้างชิ้นงานทีละชั้น ทำให้สามารถสร้างรูปทรงที่มีความซับซ้อน มีผิวโค้งเว้า มีส่วน Undercut / Overhang รวมถึงออกแบบให้มีรูโพรงหรือช่องลมในชิ้นงานได้ด้วย
4. ปรับแก้ Design ได้อย่างอิสระ (Design Iteration)
เนื่องจากการสร้าง Tools ด้วย 3D printer ใช้ต้นทุนและเวลาน้อยกว่าการผลิตโดยวิธี Machining อย่างมาก จึงสามารถแก้ไข Design ของชิ้นงานและทำซ้ำได้หลายๆครั้ง โดยไม่ต้องกังวลถึงค่าใช้จ่ายที่สูง หรือ Lead Time ที่นานเป็นสัปดาห์ (แต่ก่อนหากทำ Jig มาแล้วไม่ถูกใจอาจจะต้องทนๆใช้ไป เพราะราคาแพง) เช่นหากค้นพบว่าการปรับปรุงแบบของ Jig จะทำให้ลด Cycle Time ในการประกอบสินค้า หรือลดปริมาณของเสียลงได้ เพียงแก้แบบ 3D แล้วพิมพ์ชิ้นงานใหม่ด้วย 3D printer ก็สามารถสร้าง Jig ที่เพิ่มประสิทธิภาพให้การทำงานได้ ด้วยต้นทุนเพียงหลักร้อยบาทกับเวลาไม่กี่ชั่วโมง
5. การบริหารจัดเก็บสต็อค (Inventory Management)
Jig และ Fixture ที่ผลิตด้วยวิธีปกตินั้นมีราคาแพง จึงไม่สามารถโยนทิ้งได้และต้องเก็บเป็นสต็อค ทำให้เกิดต้นทุนทางอ้อม เนื่องจากต้องหาที่จัดเก็บ ดูแลรักษา และเก็บข้อมูลสต็อค ในขณะเดียวกัน Jig และ Fixture ที่สร้างจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติมีราคาถูก สามารถกำจัดหรือนำไปรีไซเคิลได้เมื่อเสื่อมสภาพหรือหมดประโยชน์ แถมยังสามารถเก็บในลักษณะไฟล์ Digital ได้ และนำมาพิมพ์ใหม่เมื่อจำเป็นต้องใช้งานเท่านั้น
เห็นข้อได้เปรียบแบบนี้แล้ว เห็นได้ชัดว่า 3D Printer ไม่ได้ทำได้แค่ชิ้นงาน Prototype เท่านั้น แต่ยังสามารถช่วยสร้างเครื่องมือที่นำไปใช้จริงในการผลิตได้ด้วย โดยการใช้ 3D Printer มีข้อได้เปรียบวิธีการผลิตแบบดั้งเดิมทั้งในด้านต้นทุนและเวลา ความซับซ้อนของชิ้นงาน และการปรับแต่ง Design ถือว่า 3D Printer เป็นเครื่องมือที่นำไปใช้ประโยชน์ได้หลายรูปแบบทีเดียว หวังว่าทุกท่านคงได้ไอเดียการประยุกต์ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติจากบทความนี้ หากยังไม่มั่นใจว่า 3D Printer จะนำไปใช้ประโยชน์ในธุรกิจของท่านได้อย่างไร โทรมาคุยกับเราได้ X3D ยินดีให้คำปรึกษาฟรีครับ
Image Credit: Stratasys