เครื่องพิมพ์ 3 มิติคืออะไร

หนึ่งในแนวโน้มที่มีความหวังมากที่สุดในโลกสมัยใหม่คือการสร้างวัตถุสามมิติโดยใช้การพิมพ์ 3 มิติ เทคโนโลยีการพิมพ์ช่วยให้คุณสร้างผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างซับซ้อนและมีรายละเอียด ปัจจุบัน การใช้การพิมพ์ 3 มิติไม่เพียงแต่เป็นไปได้ในไซต์การผลิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงที่บ้านด้วย หากต้องการทำเช่นนี้ ก็เพียงพอที่จะซื้อเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติคืออะไร?

เครื่องพิมพ์สามมิติเป็นอุปกรณ์ที่สามารถสร้างวัตถุตามโมเดล 3 มิติดิจิทัลที่สร้างขึ้น ผลิตภัณฑ์ได้มาจากการใช้วัสดุทีละชั้น เทอร์โมพลาสติกและเรซินโฟโตโพลีเมอร์ถูกใช้เป็นฐาน แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี ทำให้จำนวนวัสดุที่ใช้เป็นวัตถุดิบเพิ่มขึ้น

ขั้นตอนการผลิตมีลักษณะดังนี้:

1. กระบวนการสร้างโมเดล 3 มิติเกิดขึ้น เช่น ภาพของผลิตภัณฑ์ในอนาคตได้รับการพัฒนาโดยยังคงรักษาสัดส่วนทั้งหมดไว้ แบบจำลองนี้สร้างขึ้นโดยใช้ซอฟต์แวร์พิเศษ
2. หลังจากสร้างโมเดลแล้ว คุณจะต้องประมวลผลไฟล์ การประมวลผลประกอบด้วยการแปลงไฟล์เป็นรหัสดิจิทัลที่แบ่งโมเดลทั้งหมดออกเป็นเลเยอร์คู่ขนานหลายชั้น ด้วยวิธีนี้ คำสั่งจะถูกสร้างขึ้นสำหรับอุปกรณ์ 3D ซึ่งจะกระจายวัสดุเพื่อสร้างวัตถุ
3. ขั้นตอนสุดท้ายคือการพิมพ์ 3 มิติของผลิตภัณฑ์ เช่น กระบวนการสร้างผลิตภัณฑ์โดยใช้วัสดุทีละชั้นกระบวนการนี้ดำเนินการโดยใช้หัวพิมพ์ (เครื่องอัดรีด) ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามแกน 0Y และ 0X เช่น วัสดุจะถูกป้อนตามระนาบแนวนอนตามรหัสโปรแกรมของเลเยอร์เท่านั้น หากต้องการใช้ชั้นถัดไป เครื่องอัดรีดจะเคลื่อนที่ไปตามรางแนวตั้ง (ตามแกน 0Z) ในระยะห่างเท่ากับขนาดของชั้น หลังจากนั้นจะเริ่มใช้เลเยอร์แนวนอนถัดไป

อ้างอิง: กระบวนการพิมพ์อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการผลิต แต่กระบวนการทั่วไปในการสร้างผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยการใช้วัสดุทีละชั้น

ประเภทของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

อุปกรณ์จะถูกแบ่งตามลักษณะเฉพาะของกระบวนการพิมพ์ เช่น เกี่ยวกับเทคโนโลยีที่ใช้ วิธีการพิมพ์ที่พบบ่อยที่สุดคือ FDM (Fused Deposition Modeling) และ SLA (laser stereolithography)

เทคโนโลยีการสร้างแบบจำลองทิศทางเป็นหนึ่งในวิธีการพิมพ์แรกๆ ที่เกิดขึ้น เทอร์โมพลาสติกถูกใช้เป็นวัสดุสำหรับทำวัตถุในรูปแบบของเข็มถักหรือด้ายบนแกนม้วน วิธีการพิมพ์มีดังนี้:

1. มีการติดตั้งแกนม้วนหรือเส้นใยในเครื่องอัดรีด ภายใต้อิทธิพลของอุปกรณ์ทำความร้อน วัสดุจะเริ่มละลายและไหลผ่านช่องทางไปยังพื้นผิวการทำงาน
2. เครื่องอัดรีดจะเคลื่อนที่ไปตามพิกัดที่ระบุตามรหัสดิจิทัล การผลิตเกิดขึ้นในชั้นที่สัมพันธ์กับระนาบแนวนอน
3. ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อน มีการใช้วัสดุสองชนิด: วัสดุหลักและวัสดุเสริม ผลิตภัณฑ์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้วัสดุพื้นฐาน วัสดุเสริมมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างส่วนรองรับชั่วคราวตลอดจนเพื่อเติมเต็มช่องว่างของผลิตภัณฑ์ เพราะเครื่องพิมพ์ไม่สามารถพิมพ์วัตถุในอากาศได้โดยไม่มีเหตุผลใดๆ

อ้างอิง: วัสดุเสริมจะถูกเอาออกในภายหลังโดยใช้ตัวทำละลายพิเศษหรือแตกออกได้ง่าย

ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยี FDM มีความแข็งแรงทางกลและเคมีที่ดี คุณสมบัติดังกล่าวได้มาจากการใช้เทอร์โมพลาสติกเกรดอุตสาหกรรม เทคโนโลยีนี้ยังมีน้ำหนักเบาและเหมาะสำหรับใช้ที่บ้าน

เทคโนโลยี SLA หรือ Stereolithography ผลิตภัณฑ์การพิมพ์โดยใช้เรซินโฟโตโพลีเมอร์เหลวที่แข็งตัวภายใต้อิทธิพลของแหล่งพลังงานในรูปของเลเซอร์ เมื่อใช้วิธีการนี้ ผลิตภัณฑ์จะมีความแม่นยำสูง (สูงถึง 15 ไมครอน) วัตถุจะถูกพิมพ์ดังนี้:

1. พื้นผิวการทำงานจะถูกหย่อนลงในภาชนะที่มีของเหลวโฟโตโพลีเมอร์จนถึงระดับความลึกของชั้นเดียว
2. แหล่งพลังงาน (เลเซอร์) จะตัดรูปร่างของวัตถุตามพิกัดของวัตถุที่กำหนด
3. กระบวนการโพลีเมอไรเซชันเกิดขึ้นจากการแข็งตัวที่จุดสัมผัส
4. ขั้นตอนซ้ำแล้วซ้ำอีกสำหรับแต่ละชั้นจนกว่าวัตถุจะถูกสร้างขึ้น
5. หลังการผลิต โมเดลจะถูกจุ่มลงในภาชนะพร้อมสารละลายพิเศษเพื่อทำความสะอาดจากส่วนประกอบเสริม
6. ขั้นตอนสุดท้ายคือการฉายรังสีอัลตราไวโอเลตเพื่อเร่งกระบวนการสร้างผลิตภัณฑ์

Stereolithography เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุด แต่ต้องใช้วัสดุราคาแพง นอกจากนี้ยังมีประเภทการพิมพ์ที่ไม่ค่อยมีใครรู้จัก:

SlS (การเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร) หลักในการสร้างวัตถุคือการส่งวัสดุชั้นบาง ๆ ในรูปของผงไปยังพื้นที่ทำงาน ซึ่งจะถูกเผาภายใต้การกระทำของเลเซอร์ข้อได้เปรียบหลักของวิธีนี้คือไม่จำเป็นต้องใช้องค์ประกอบเสริม แต่ต้องมีการบำบัดความร้อนเพิ่มเติม ไม่ได้มีไว้สำหรับใช้ในสภาพภายในประเทศ

EBM (การหลอมลำอิเล็กตรอน) เทคโนโลยีนี้คล้ายกับการเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร แต่ผลิตภัณฑ์ถูกสร้างขึ้นในสุญญากาศและไม่ต้องการการบำบัดความร้อนเพิ่มเติม

การพิมพ์สามมิติรวมถึงปากกา 3 มิติ หลักการทำงานคล้ายกับเทคโนโลยี FDM แต่มีลักษณะที่เล็กกว่าและใช้เพื่อสร้างภาพวาดที่มีเอฟเฟกต์สามมิติ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถทำอะไรได้บ้าง?

ในปัจจุบัน การพิมพ์ 3 มิติถูกนำมาใช้ในเกือบทุกด้านของชีวิต มีตัวอย่างการสร้างเมนูอาหารโดยใช้การพิมพ์ 3 มิติ ความซับซ้อนบางส่วนถูกสร้างขึ้นสำหรับโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นในทุกอุตสาหกรรม แต่ประเด็นที่เกี่ยวข้องและจำเป็นที่สุดยังคงเป็นยา

บริษัทหลายแห่งกำลังพัฒนาสารจำลองแบบออร์แกนิกซึ่งสามารถทดแทนผ้าธรรมชาติได้จริง การพิมพ์ 3 มิติยังสามารถช่วยในด้านการเปลี่ยนข้อต่อได้อีกด้วย การประยุกต์ใช้การผลิตสามมิติที่พบบ่อยที่สุดคือในทางทันตกรรม นอกจากขาเทียมแล้ว เครื่องพิมพ์ยังใช้เพื่อสร้างแบบจำลองอวัยวะอีกด้วย ความสามารถในการพิมพ์ 3D เพิ่มขึ้นและเข้าถึงได้มากขึ้นทุกวัน

เครื่องพิมพ์ 3 มิติไม่เพียงแต่ช่วยเหลือผู้คนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัตว์ด้วย กรณีที่มีชื่อเสียงอย่างหนึ่งคือการสร้างกระดองสำหรับเต่าที่ได้รับบาดเจ็บจากไฟป่า ดังนั้นเปลือกใหม่จึงช่วยชีวิตสัตว์ได้ และมีหลายกรณีเช่นนี้ อีกกรณีพิเศษคือขาเทียมสำหรับช้าง ความพิเศษของกรณีนี้คือความจริงที่ว่าไม่ได้ผลิตขาเทียมสำหรับช้างเนื่องจากสัตว์มีน้ำหนักมาก

เทคโนโลยีการพิมพ์สมัยใหม่ช่วยให้คุณสร้างได้แม้กระทั่งอาคารทั้งหลัง การสร้างบ้านหลังเล็ก (37 ตร.ม.) ผู้วิจัยใช้เวลาเพียง 24 ชั่วโมง และมีค่าใช้จ่ายเพียงครึ่งหนึ่งของวิธีแบบเดิม