3D Printing แบบ FDM คืออะไร?

เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์สามมิติหรือ 3D Printer มีอยู่หลากหลายประเภท ไม่ว่าจะเป็นการฉีดเส้นพลาสติก การใช้เลเซอร์เชื่อมเรซิ่นหรือผงไนล่อนให้เป็นชิ้นงาน แต่เทคโนโลยีที่แพร่หลายที่สุดในปัจจุบันก็คือ FDM หรือ Fused Deposition Modeling (ผู้ผลิตบางรายเรียกว่า FFF = Fused Filament Fabrication หมายถึงสิ่งเดียวกัน)

หลักการทำงานของ FDM เริ่มจากการวาดโมเดลสามมิติ (ไฟล์ 3D CAD) ในคอมพิวเตอร์ก่อน เมื่อได้ไฟล์ชิ้นงาน 3D มาแล้วก็นำไปเข้าโปรแกรม CAM ที่เรียกว่าโปรแกรม Slicer ซึ่งจะทำการหั่นหรือ “slice” โมเดลสามมิติเป็นแผ่นๆ หรือ layer และสร้างชุดคำสั่ง (เรียกว่า G-code) เพื่อบอกเครื่อง 3D Printer ว่าชิ้นงานนี้ต้องพิมพ์อย่างไร โดยเราสามารถกำหนดค่าการพิมพ์ต่างๆในซอฟท์แวร์ได้ เช่นความละเอียดของการพิมพ์ วัสดุที่ใช้ ความเร็วในการพิมพ์ เป็นต้น

ภาพแสดงกระบวนการ 3D printing โดย Hot Mess 3D

หลังจากที่ทำการหั่นไฟล์เป็น layer และกำหนดค่าต่างๆเรียบร้อย เราก็สามารถส่งคำสั่งไปที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพื่อเริ่มต้นการพิมพ์ เครื่องพิมพ์จะทำการหลอมละลายเส้นพลาสติกที่ feed เข้าไปในเครื่อง และฉีดเส้นพลาสติกลงบนฐานพิมพ์ โดยหัวฉีดจะเคลื่อนที่ไปตามรูปทรงของ layer นั้นๆ หลังจากที่เสร็จจาก layer แรกแล้วก็จะทำการฉีด layer ถัดไปซ้อนกัน กระบวนการนี้จะทำซ้ำไปเรื่อยๆจนได้เป็นวัตถุที่เราต้องการ จะเห็นได้ว่ากระบวนการนี้เหมือนการวาดรูปสองมิติหลายๆแผ่นแล้วนำมาวางซ้อนกันจนได้เป็นชิ้นงานสามมิติ

FDM printing process, source: http://3dprinting.ga/about-3d-printing/how-does-3d-printing-work/

ตัวอย่างงานปริ๊นท์ตัว Pikachu โดยเทคโนโลยี FDM

ข้อดีของ 3D Printer แบบ FDM:

1. เป็นเทคนิคการพิมพ์ที่เรียบง่าย ไม่ซับซ้อน มีราคาถูกกว่าการพิมพ์ด้วยเทคนิคอื่นๆ
2. สามารถสร้างชิ้นงานที่นำไปใช้ได้หลายหลาย ไม่ว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์ต้นแบบ หรือชิ้นส่วนที่ใช้งานจริง เนื่องจากวัสดุมีความแข็งแรง
3. มีวัสดุการพิมพ์ให้เลือกใช้หลายแบบ (แต่หลักๆก็เป็นพลาสติก) เช่น ABS, PLA, HIPS, PETG, TPU, Nylon
4. วัสดุพิมพ์มีราคาถูก เมื่อเทียบกับวัสดุของเครื่องประเภทอื่นเช่นเรซิ่น ผงไนล่อน หรือผงเหล็ก

ข้อเสียของ 3D Printer แบบ FDM:

1. ความละเอียดต่ำกว่าเครื่องพิมพ์ชนิดอื่น ชิ้นงานที่พิมพ์ออกมาจะมีลายเส้นของ layer ชัดเจน ไม่เหมาะกับงานที่ต้องการความละเอียดสูง
2. ใช้เวลาในการพิมพ์ค่อนข้างนาน
3. จำเป็นต้องพิมพ์ Support structure หากชิ้นงานมีส่วนที่ยื่นออกมากลางอากาศ (overhangs) ซึ่งมีส่วนทำให้พื้นผิวชิ้นงานไม่เรียบ