ทำความรู้จักกับเครื่องปริ้นสามมิติ

ปัจจุบันด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัยต่างๆ นั้น เป็นอะไรที่ทำให้เราเข้าใกล้การพิมพ์ทุกสิ่งที่อย่างขึ้นมาด้วยเครื่องปริ้นแบบในหนังแล้วหล่ะครับ ซึ่งหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่น่าทึ่งนี้ก็คือ “เครื่องปริ้นสามิติ” ยังไงหล่ะครับ บทความนี้จะขอพาทุกๆ ท่านไป “ทำความรู้จักกับเครื่องปริ้นสามมิติ” กันครับ จะเป็นอย่างไรกันบ้างนั้น…เราไปชมกันเลยดีกว่าครับผม

เครื่องปริ้น 3 มิติเป็นอย่างไร?

เครื่องพิมพ์หรือเครื่องปริ้นแบบ 3 มิติ คือ นวัตกรรมการพิมพ์ที่ทำให้งานที่คุณคิดหรือออกแบบไว้ ถูกผลิตออกมาได้อย่างสมจริงมีรูปลักษณ์ สามารถจับต้องได้ รวมถึงการนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง เช่น ถ้าคุณออกแบบลูกบอล แล้วสั่งพิมพ์ออกมาจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ คุณจะได้ลูกบอลทรงกลมตามที่ออกแบบไว้ โดยเครื่องปริ้น 3 มิติส่วนใหญ่ใช้หลักการทำงานเหมือนกันคือ พิมพ์แต่ละชั้นในแนวระนาบกับพื้นโลกแบบแกน XY หรือแนวตัดขวาง (Cross Section) ก่อน หลังจากนั้นเครื่องพิมพ์จะเลื่อนฐานไปพิมพ์ในชั้นถัดไป ทับไปเรื่อยๆ จนออกมาเป็นรูปร่าง 3 มิติ นั้นเองครับ

ประเภทของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบ่งประเภทออกเป็น 2 ลัษณะได้แก่….

แบ่งตามวัสดุที่ใช้พิมพ์ ซึ่งสามารถแบ่งตามวัสดุที่ใช้พิมพ์แบ่งออกได้อีก 4 ระบบ

1. ระบบฉีดเส้นพลาสติก (FDM หรือ FFF) เป็นเครื่องพิมพ์ที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน มีหลักการพิมพ์คือ การหลอมเส้นพลาสติกให้กลายเป็นของเหลวแล้วฉีดออกมาเป็นเส้น ด้วยหัวฉีด (Nozzle) ที่มีลักษณะคล้ายกับปืนกาว โดยเครื่องพิมพ์ FDM จะวาดเส้นพลาสติกที่ถูกฉีดออกมา เริ่มจากในแกนระนาบเป็นชั้นไปเรื่อยๆ จนได้ชิ้นงานที่ต้องการ

2. ระบบถาดเรซิ่น (SLA หรือ DLP) เครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบนี้จะฉายแสงไปที่ถาดใส่เรซิ่นความไวแสง (Photo Resin / Photopolymer) เมื่อเรซิ่นถูกแสงจะแข็งตัวเฉพาะจุดที่โดนแสงจึงใช้หลักการนี้ในการสร้างรูปร่าง 3 มิติขึ้นมา

• ระบบ SLA (Stereo Lithography) และ DLP (Digital Light Processing) ต่างกันที่ต้นกำเนิดของแสง และความเร็วในการทำชิ้นงาน ระบบ SLA ใช้แหล่งกำเนิดแสงด้วยแสงเลเซอร์ โดยเครื่องจะทำการยิงเลเซอร์ไปที่เรซิ่นและวาดเส้นเลเซอร์ไปเรื่อยๆ
• ระบบ DLP (Direct Light Process) จะใช้โปรเจคเตอร์ฉายภาพไปที่ถาดเรซิ่น ซึ่งภาพนั้นจะฉายไปทั้งเลเยอร์บนถาดเรซิ่นทำให้ใช้เวลาพิมพ์ได้น้อยกว่าเพราะไม่ต้องวาดทีละเส้น

3. ระบบผงยิปซั่ม (Powder 3D Printer) เครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบผงยิปซั่มหรือที่เรียกกันว่าเครื่องพิมพ์ระบบแป้ง โดยใช้ผงยิปซั่มหรือผงพลาสติกเป็นตัวขึ้นชิ้นงาน เครื่องพิมพ์จะทำงานโดยพิมพ์ลงไปบนผงยิปซั่มและใส่สีเข้าไปด้วย ในขณะที่พิมพ์จะฉีด Blinder ลงไปผสานให้เข้ากันเป็นรูปร่าง จุดเด่นของเครื่องพิมพ์นี้คือการให้สีได้สมจริง เหมาะกับงานศิลปะเหมือนจริงหรือชิ้นงานที่ต้องการเห็นสีสันที่สมจริง

4. ระบบหลอมผงพลาสติก ผงโลหะ เซรามิก (SLS) เครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบ SLS (Selective Laser Sintering) มีหลักการทำงานคล้ายกับระบบ SLA แต่ต่างกันที่วิธีการทำให้เรซิ่นแข็งตัวโดยการฉายเลเซอร์ โดยระบบ SLS นั้นจะยิงเลเซอร์ไปโดยตรงบนผงวัสดุ เช่นผงทองเหลือง ทำให้ผงวัสดุหลอมละลายเป็นเนื้อเดียวกันและทับซ้อนกันต่อไปเป็นชั้นๆ

แบ่งตามวัสดุที่ใช้พิมพ์ การแบ่งตามวัสดุที่ใช้พิมพ์แบ่งออกได้เป็นอีก 4 รูปแบบ

1. การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว (Rapid prototype) การพิมพ์ 3 มิติที่ใช้อย่างแพร่หลายเพื่อสร้างต้นแบบ (Model) อย่างรวดเร็วตามแนวความคิด หรือพิมพ์ขึ้นเพื่อทดสอบการใช้งานเท่านั้น ซึ่งจะเป็นการพิมพ์แบบง่ายๆ โดยอาจจะใช้งานไม่ได้จริงเพื่อให้ผู้ออกแบบได้ศึกษาลักษณะทางกายภาพก่อนจะมีก่อนผลิตสินค้าจริง

2. การสร้างแม่พิมพ์ (Molds and Tooling) การพิมพ์ 3 มิติใช้การสร้างแม่พิมพ์และตัวจับยึด (Jigs and Fixtures) สำหรับขึ้นรูปโลหะและพลาสติกที่ต้องอาศัยความพิถีพิถันสูงเนื่องจากต้องสร้างแม่พิมพ์ขึ้นด้วยมือโดยช่างผู้ชำนาญ ช่วยให้ลดค่าใช้จ่ายและลดเวลาในการพิมพ์ นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนรูปแบบสินค้าได้บ่อยทำให้มีการผลิตสินค้ารูปแบบต่างๆ ได้หลากหลาย เช่น การพิมพ์แบบหล่อทรายและการหล่อแบบสำรอกขี้ผึ้ง (Lost wax)

3. การพิมพ์ 3 มิติแบบหล่อทราย โดยการหล่อทรายเป็นแกนภายในและหล่อโลหะหลอมเหลวลงไปสำหรับหล่อเป็นชิ้นงาน จากรายงานของ ExOne ผู้นำด้านการพิมพ์แบบหล่อทราย พบว่าการพิมพ์ประเภทนี้ช่วยลดเวลาในการสร้างงานถึง 70% และยังมีความแม่นยำของมิติและความซับซ้อนของแบบหล่อได้ดี

4. การพิมพ์ 3 มิติแบบสำรอกขี้ผึ้ง (Lost Wax) เป็นการสร้างชิ้นงานจากวัสดุขี้ผึ้งด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ แล้วนำไปหุ้มด้วยวัสดุก่อนนำไปอบเผา เมื่อขี้ผึ้งได้รับความร้อนจะละลายและไหลออกมา (สำรอกขี้ผึ้ง) ทำให้เกิดช่องว่างภายในแม่พิมพ์ที่สามารถนำโลหะหลอมเหลวเทเข้าไปแทนออกมาเป็นชิ้นงาน เทคนิคนี้เป็นที่รู้จักกันในอุตสาหกรรม ทำฟัน เครื่องประดับ และการผลิตสินค้าราคาสูงแต่จำนวนน้อย

และนี้ก็คือข้อมูลเกี่ยวกับ “เครื่องปริ้น 3 มิติ” ที่เราได้หามาฝากทุกๆ ท่านกันครับ คิดว่าน่าจะทำให้เข้าใจกันไม่มากก็น้อยกันนะครับ