■ นักข่าวด้านเทคนิค：Varvara Koneva

■ ภาพรวม：

ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D ที่หลากหลายในปัจจุบัน ตัวเลือกการผลิตของคุณแทบไม่มีจำกัด: ตั้งแต่ของเล่นพลาสติกและช็อกโกแลตที่มีรูปร่างเฉพาะเจาะจงและแปลกตาที่สุด ไปจนถึงรากฟันเทียมเซรามิกและเฝือกหรืออวัยวะเทียม ไปจนถึงชิ้นส่วนอุตสาหกรรมโลหะทุกขนาดที่เป็นไปได้ และอื่น ๆ ต้องการถ้วยกาแฟหรือไม่? คุณสามารถพิมพ์ว่า ต้องการบ้าน? คุณสามารถพิมพ์ได้เช่นกัน ในขณะที่ประเภทของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ที่คุณใช้นั้นขึ้นอยู่กับสิ่งที่โครงการของคุณต้องการและคุณสมบัติของวัสดุที่ใช้ แนวคิดเบื้องหลังการทำงานของเครื่องพิมพ์ 3D โดยพื้นฐานแล้วมาจากสิ่งนี้: การใช้แบบจำลอง 3D เพื่อสร้างวัตถุทางกายภาพที่มั่นคงจาก จากล่างขึ้นบน (หรืออีกทางหนึ่ง) โดยการรวมชิ้นส่วนพลาสติก, คอมโพสิต หรือวัสดุชีวภาพชิ้นเล็ก ๆ เข้าด้วยกัน

---

การแนะนำ

เครื่องพิมพ์ 3D ทำให้โลกต้องเผชิญพายุและกำลังมีผลกระทบอย่างมากต่อการผลิตแบบกำหนดเอง เริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจว่าเหตุใดการพิมพ์ 3D จึงเป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ปฏิวัติวงการมากที่สุดในยุคของเรา ทำไมการพิมพ์ 3D ถึงมีอยู่ทุกที่?

ด้วยการใช้งานที่หลากหลายและความเป็นไปได้มากมาย การพิมพ์ 3D เป็นไปได้มากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อสิทธิบัตรเทคโนโลยีหมดอายุ สาเหตุหนึ่งที่ได้รับความนิยมคือเครื่องพิมพ์ 3D สมัยใหม่ใช้งานง่ายมาก

เครื่องพิมพ์ 3D ไม่เพียงสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่ปรับแต่งได้รวดเร็วขึ้นเท่านั้น แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงคิดค้นวิธีการพิมพ์ที่สร้างสรรค์ บางครั้งก็รวมวัสดุหลายชนิดเข้าด้วยกัน นวัตกรรมในการพิมพ์ 3D นั้นมีศักยภาพในเชิงพาณิชย์เสมอ เนื่องจากหมายถึงการผลิตที่มีของเสียน้อยที่สุด ขาเทียมราคาถูกลง เหมาะกว่าสำหรับสินค้าสั่งตัด และผลิตชิ้นส่วนอะไหล่ได้เร็วขึ้น

ในบทความนี้ เราจะสำรวจว่าเครื่องพิมพ์ 3D คืออะไร ทำงานอย่างไร และให้ข้อมูลเบื้องหลังเล็กน้อยเกี่ยวกับเทคโนโลยีและแอปพลิเคชันการพิมพ์ 3D ทบทวนขั้นตอนสำคัญในกระบวนการพิมพ์ 3D

ส่วนที่เป็นการปฏิวัติของแนวคิดในการทำสิ่งใดสิ่งหนึ่งจากอุปกรณ์, เครื่องมือ, วัสดุ และเส้นและผงพลาสติกยังคงดูเหมือนเป็นเรื่องล้ำยุคสำหรับหลาย ๆ คน แต่การพิมพ์ 3D เป็นเรื่องสนุกที่จะสำรวจและเข้าใจได้ง่าย

Peter Simonischek นักแสดงชาวออสเตรียตรวจสอบหน้าอกที่พิมพ์ 3D จากการสแกน Artec Eva

โดยสรุป เทคโนโลยีนี้ใช้โมเดล 3D ในการผลิตวัตถุ 3D ที่สมบูรณ์ทางร่างกายผ่านชุดเทคนิค ซึ่งบางครั้งเรียกว่าการผลิตแบบเติมเนื้อ คำอุปมาทั่วไปที่ใช้อธิบายการพิมพ์ 3D คือการอบขนมปังที่หั่นแล้วคว่ำ: แทนที่จะอบทั้งก้อนแล้วหั่น อบแต่ละก้อนแล้วทากาวเข้าด้วยกัน ตามปกติแล้ว ลองจินตนาการว่าจะทำให้เป็นก้อนเดียว

ตอนนี้คุณเข้าใจต้นกำเนิดแล้ว เรามาดูรายละเอียดกัน!

เครื่องพิมพ์ 3D คืออะไร?

เปิดตัวในปี 1980 เครื่องพิมพ์ 3D มีความเกี่ยวข้องกับแนวคิดของการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เราสามารถพัฒนาต้นแบบได้อย่างแม่นยำและรวดเร็วกว่าที่เราเคยทำมาก่อน ในปี 1986 Chuck Hall หนึ่งในผู้ประดิษฐ์เครื่องพิมพ์ 3D เครื่องแรก สร้างประวัติศาสตร์ด้วยการประดิษฐ์และจดสิทธิบัตร stereolithography (ปัจจุบันคือ SLA) จากนั้น Hall ได้ก่อตั้ง 3D Systems ซึ่งเป็นเสาหลักของอุตสาหกรรมมาจนถึงทุกวันนี้ นี่เป็นตัวเร่งให้เกิดวิวัฒนาการของเทคโนโลยีที่ปรากฏในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์

เครื่องพิมพ์ 3D เครื่องแรกที่คิดค้นโดย Chuck Hall @ที่มาของภาพ: www.my3dconcepts.com/explore/history-of-3d-printing

กล่าวโดยย่อ เครื่องพิมพ์ 3D ในตอนนั้นและปัจจุบันเป็นเครื่องจักรยุคหน้าที่น่าทึ่งซึ่งใช้โมเดล 3D เพื่อสร้างวัตถุทางกายภาพจากวัสดุที่หลากหลาย เครื่องพิมพ์ 3D ใช้วัสดุต่าง ๆ เช่น พลาสติกหลอมเหลว, ยาง, ผงโลหะ และคาร์บอนไฟเบอร์ แทนหมึกในเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตทั่วไป

เครื่องพิมพ์ 3D คืออะไร: การสร้างวัตถุ 3D โดยการสร้างเลเยอร์และรวมเข้าด้วยกันด้วยกาวหรือแสงยูวี

เครื่องพิมพ์ 3D ทำงานอย่างไร?

การสร้างวัตถุ 3D จากอากาศต้องใช้ซอฟต์แวร์ที่มีคุณภาพ, วัสดุที่เหมาะสม และเครื่องมือระดับอุตสาหกรรม เพื่อทำความเข้าใจชุดค่าผสมนี้ เรามาพิจารณาจุดกำเนิดสามประการของกระบวนการพิมพ์ 3D ให้ละเอียดยิ่งขึ้น: ขั้นแรก คุณต้องมีไฟล์ 3D คุณสามารถรับได้โดยการดาวน์โหลด, สแกน 3D หรือออกแบบด้วยตัวเอง ถัดไป ตัดสินใจเกี่ยวกับเทคโนโลยีของเครื่องพิมพ์ 3D และสุดท้าย ส่งแบบไปยังเครื่องพิมพ์ 3D เพื่อสร้างวัตถุที่ต้องการ

ทีนี้มาดูแต่ละขั้นตอนให้ละเอียดยิ่งขึ้น

การสร้างแบบจำลอง 3D, การสแกน 3D

ฉันจะสร้างแบบจำลอง 3D ได้อย่างไร? มีวิธีการใช้ซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลอง 3D และวิธีการแปลงของจริงให้เป็นดิจิทัลด้วยการสแกน 3D ทั้งสองวิธีมีข้อดีและข้อเสีย แต่คุณสามารถเลือกได้ตามความต้องการของโครงการ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดู “วิธีสร้างแบบจำลอง 3D”

การสแกน 3D ของเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยเครื่องสแกน 3D แบบแสงที่มีโครงสร้าง Artec Eva

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3D ที่ดีที่สุดคือฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลาย เราสามารถช่วยคุณสร้างแบบจำลองอย่างมืออาชีพ ตั้งแต่ชิ้นส่วนนาฬิกาขนาดเล็กไปจนถึงหอนาฬิกาทั้งหมดที่ล้อมรอบ นี่คือสิ่งที่คุณต้องการสำหรับการออกแบบวัตถุที่ยังไม่มีอยู่, ประดิษฐ์โมเดล และรับโมเดลสำหรับวัตถุที่ไม่สามารถสแกนได้

ข้อดีของการออกแบบโมเดลของคุณเองในซอฟต์แวร์การสร้างโมเดล 3D คือการแสดงภาพที่เหมือนจริง, การแสดงออกทางศิลปะ และการเข้าถึงไลบรารีไฟล์ 3D ที่มีให้โดยหลายแพลตฟอร์ม เกิดอะไรขึ้นกับวิธีนี้? การสร้างแบบจำลอง 3D ด้วยวิธีนี้ใช้เวลานานมากและผลลัพธ์ที่ได้มักจะไม่ถูกต้อง

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

การสแกน 3D สามารถแปลงวัตถุและผู้คนในโลกแห่งความเป็นจริง ตลอดจนอาคาร, ฉาก และสภาพแวดล้อมทั้งหมดให้เป็นดิจิทัลได้อย่างแม่นยำ

แต่ไม่ต้องกังวล มีอีกวิธีหนึ่งที่กำลังได้รับความนิยมในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโครงการระดับมืออาชีพ การสแกน 3D เป็นวิธีการที่ทำให้วัตถุและผู้คนในโลกแห่งความเป็นจริง รวมถึงอาคาร, ทิวทัศน์ และสภาพแวดล้อมทั้งหมดสามารถแปลงเป็นดิจิทัลได้อย่างแม่นยำ การสแกน 3D สามารถเสริมกระบวนการสร้างโมเดลในเวิร์กโฟลว์แบบผสมผสานได้อย่างง่ายดาย เช่น การแก้ไขข้อมูลการสแกน 3D ใน CAD หรือซอฟต์แวร์การแกะสลัก การสแกน 3D ใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำวิศวกรรมย้อนกลับ, การตรวจสอบคุณภาพ, การดูแลสุขภาพ, การปกป้องมรดก และอื่น ๆ

โดยไม่คำนึงถึงแอปพลิเคชัน สแกนเนอร์ 3D ช่วยลดเวลาและความพยายามในการทำซ้ำวัตถุที่มีอยู่ได้อย่างมาก แน่นอนว่าการใช้เครื่องสแกน 3D แบบมืออาชีพแทนเครื่องมือสร้างแบบจำลอง 3D แบบดั้งเดิมจะทำให้มีความแม่นยำมากขึ้น

ซอฟต์แวร์เครื่องพิมพ์ 3D

เมื่อสร้างโมเดล 3D เสร็จแล้ว ให้พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D นี่คือที่มาของซอฟต์แวร์เครื่องพิมพ์ 3D ซอฟต์แวร์นี้ช่วยคุณดำเนินการพิมพ์ 3D โดยการแบ่งส่วนโมเดลของคุณแล้วส่งไปยังเครื่องพิมพ์ 3D

ซอฟต์แวร์ Slicing คือสิ่งที่คุณต้องการเป็นตัวกลางระหว่างโมเดล 3D และเครื่องพิมพ์ 3D พูดง่าย ๆ ก็คือ “ตัวแบ่งส่วนข้อมูล” จะแปลงไฟล์เป็นรูปแบบหรือภาษาควบคุมที่เครื่องพิมพ์ 3D สามารถเข้าใจได้ (เครื่องพิมพ์จำนวนมากจะเป็น G-code แต่เครื่องพิมพ์บางรุ่นใช้งานได้กับรูปแบบของตนเอง) มีตัวแบ่งส่วนข้อมูลฟรีมากมายเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ตามบ้าน

โปรแกรมเหล่านี้เรียกว่าตัวแบ่งส่วนข้อมูล และพวกมันจะแบ่งโมเดลของคุณออกเป็นเลเยอร์แบน ๆ จำนวนมากที่เครื่องพิมพ์ 3D ของคุณต้องการเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง ซอฟต์แวร์ดังกล่าวยังมีการตั้งค่าเครื่องพิมพ์ที่เหมาะสมที่สุด เช่น ความสูงของเลเยอร์, อุณหภูมิ, ความเร็วในการพิมพ์ และสำหรับเครื่องพิมพ์ FDM เป็นหลัก เส้นทางที่เหมาะสมที่สุดที่เครื่องพิมพ์ควรปฏิบัติตาม

ไม่ว่าคุณจะต้องการตรวจสอบ, ควบคุม, จัดการเครื่องพิมพ์ 3D ของคุณ หรือปรับปรุงการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ ซอฟต์แวร์เครื่องพิมพ์ 3D ยี่ห้อต่าง ๆ นำเสนอคุณสมบัติที่หลากหลาย เช่น การแบ่งส่วนข้อมูล, การเข้าถึงระยะไกลไปยังเครื่องพิมพ์ 3D ของคุณ และอื่น ๆ ไม่ว่าคุณจะเลือกแบบใด ซอฟต์แวร์เครื่องพิมพ์ 3D ทุกประเภทเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศทั้งหมด

ไม่ว่าคุณจะเป็นผู้ใช้ที่มีประสบการณ์หรือเป็นมือใหม่ เป็นโอเพ่นซอร์สหรือเชิงพาณิชย์ ก็มีตัวเลือกมากมายให้เลือก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซอฟต์แวร์เครื่องพิมพ์ 3D ได้นำเสนอนวัตกรรมและคุณลักษณะใหม่ ๆ มากมาย ทำให้ง่ายต่อการค้นหาเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับเวิร์กโฟลว์ที่ราบรื่น

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D

เมื่อพูดถึงการพิมพ์จริง เทคโนโลยีมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ต่อไปนี้เป็นภาพรวมโดยย่อเพื่อช่วยให้คุณเข้าใจ：

• Vat Photopolymerization

1. SLA
2. DLP
3. CLIP

• Material Jetting
• Binder Jetting
• Material Extrusion

1. FFF
2. FDM

• Powder Bed Fusion

1. SLS
2. DMLS and SLM
3. MJF
4. EBM

• Sheet Lamination
• Directed Energy Deposition

 

Vat Photopolymerization

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D นี้มีเวิร์กโฟลว์ที่หลากหลายซึ่งมีแนวคิดหลักอย่างหนึ่งที่เหมือนกัน: โฟโตโพลิเมอร์เหลวจะถูกใส่ในถังและเลือกบ่มโดยแหล่งกำเนิดแสงจนกระทั่งวัตถุ 3D ที่เป็นของแข็งถูกสร้างขึ้นทีละชั้น

รูปแบบต่างๆ ของ Vat Photopolymerization ตาม Stereolithography ได้แก่ การประมวลผลด้วยแสงดิจิทัล และการผลิตอินเทอร์เฟซของเหลวอย่างต่อเนื่อง

Stereolithography（SLA）：เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D แบบแรกยังคงเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน SLA ยังเป็นที่รู้จักกันในนามการทำให้แข็งตัวของภาพหรือการพิมพ์เรซิน สิ่งที่เกิดขึ้นคือใส่เรซินเหลวลงในถัง จากนั้นเลเซอร์รังสีอัลตราไวโอเลตจะโฟกัสไปที่เรซินผ่านด้านล่างโปร่งใสของถัง ลำแสงนี้รักษาและแข็งตัวเรซินทีละชั้น และวัตถุที่เป็นของแข็งจะค่อย ๆ ปรากฏออกมาในรูปทรงที่ต้องการโดยลากขึ้นด้วยแท่นยก

Digital Light Processing（DLP）เป็นเวอร์ชันปรับปรุงของวิธีการ vat polymerization สิ่งนี้ยังคล้ายกับ SLA ข้างต้นในแง่ที่ว่าเรซินเหลวถูกบ่มเป็นโครงสร้าง 3D แต่ความแตกต่างหลักในที่นี้คือแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ DLP ใช้หน้าจอโปรเจ็กเตอร์แสงดิจิทัลเพื่อฉายภาพของเลเยอร์ทั่วทั้งแพลตฟอร์ม ทำให้สามารถรักษาจุดทั้งหมดพร้อมกันในเลเยอร์ได้ เนื่องจากแหล่งกำเนิดแสงเป็นหน้าจอดิจิตอล ภาพในแต่ละเลเยอร์จึงประกอบด้วยพิกเซล และเลเยอร์ 3D ประกอบด้วยสี่เหลี่ยมด้านขนานที่เรียกว่า voxels

แหล่งที่มาของรูปภาพ: Formlabs

Continuous Liquid Interface Production (CLIP) เป็นวิธีการพิมพ์ 3D ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ EiPi Systems และพัฒนาโดย Carbon3D ในปัจจุบัน เนื่องจาก CLIP พัฒนาขึ้นจาก SLA คุณจะสังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันได้อีกครั้ง: โฟโตโพลิเมอร์เหลวที่มีก้นแก้วโปร่งใสจนถึงแสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งทำให้เรซินแข็งตัว และวัตถุสามมิติค่อย ๆ ลอยขึ้นมาจากถัง สิ่งที่แตกต่างคือกระบวนการพิมพ์นั้นต่อเนื่อง สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยเมมเบรนชนิดพิเศษที่ออกซิเจนซึมผ่านได้ที่ฐานของสระ ซึ่งสร้างพื้นที่บาง ๆ โซนที่เติมออกซิเจนนี้ช่วยให้เรซินที่ยังไม่แข็งตัวคงสภาพเป็นของเหลวระหว่างส่วนที่กำลังเติบโตและหน้าต่างการฉาย และยังช่วยให้เรซินไหลเข้าสู่บริเวณที่สามารถบ่มได้

Material Jetting（MJ）

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ที่ค่อนข้างใหม่ การพ่นวัสดุโดยใช้หยดโฟโตโพลิเมอร์ที่บ่มด้วยแสงยูวีเพื่อสร้างวัตถุที่เป็นของแข็ง วิธีนี้สามารถเปรียบเทียบได้ง่ายที่สุดกับสิ่งที่เกิดขึ้นในกระบวนการอิงค์เจ็ท 2D: ก่อนที่เรซินจะแข็งตัว จะมีการฉีดพ่นในรูปของละอองขนาดเล็กมาก เครื่องพิมพ์ MJ 3D โรยเรซิ่นหลายร้อยหยดต่อครั้ง ทีละชั้น จนกว่าชิ้นส่วนจะเสร็จสมบูรณ์

Binder Jetting (BJ)

Binder Jetting เป็นกระบวนการพิมพ์ 3D ซึ่งสารยึดติดที่เป็นของเหลวจะถูกเลือกวางไว้บนชั้นของโลหะ, ทราย, เซรามิก หรือเม็ดผงคอมโพสิต เพื่อสร้างส่วนที่เป็นของแข็ง Binder Jetting จะเคลื่อนหัวพิมพ์ไปบนแท่นวางผงแป้งเพื่อฝากหยดของสารยึดเกาะ (เพียงแค่ใส่กาว) ที่ช่วยยึดเม็ดผงไว้ด้วยกัน แต่ละหยดของสารยึดเกาะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 80 ไมครอน ซึ่งให้ความละเอียดที่ยอดเยี่ยม เมื่อเลเยอร์เสร็จสมบูรณ์ เตียงแป้งจะเลื่อนลง และชั้นใหม่ของแป้งจะทาทับพื้นผิวของชั้นที่พิมพ์ก่อนหน้านี้ หยดของสารยึดเกาะจะสะสมอีกครั้ง และกระบวนการจะทำซ้ำจนกว่าชิ้นส่วนทั้งหมดจะก่อตัวขึ้น

Material Extrusion

วิธีนี้ใช้เส้นใยของวัสดุเทอร์โมพลาสติก ซึ่งถูกป้อนผ่านเครื่องอัดรีดเครื่องพิมพ์ความร้อนที่เคลื่อนที่ได้ วัสดุละลายในกระบวนการถูกผลักผ่านหัวฉีดของเครื่องอัดรีด เครื่องอัดรีดจะเคลื่อนไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและวางไส้หลอดไว้บนแท่นประกอบซึ่งสามารถให้ความร้อนเพื่อการยึดเกาะที่ดีขึ้น เมื่อชั้นแรกพร้อม ชั้นถัดไปจะวางทับเพื่อให้ชิ้นงานโตขึ้น วัตถุจะก่อตัวขึ้นเมื่อไส้หลอดเย็นลงและแข็งตัว

Fused Filament Fabrication (FFF) และ Fused Deposition Modeling (FDM)：การอัดขึ้นรูปวัสดุเป็นที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางในชื่อ Fused Filament Fabrication (FFF) ซึ่งได้รับความนิยมอย่างมากในหมู่ผู้ที่ชื่นชอบการพิมพ์ 3D ในทางกลับกัน Fused Deposition Modeling เป็นคำศัพท์เฉพาะสำหรับกระบวนการเดียวกัน ซึ่งก่อตั้งโดย S. Scott Crum ในช่วงปี 1980 และใช้ในเชิงพาณิชย์ในทศวรรษต่อมาโดย Stratasys เมื่อสิทธิบัตรของเทคโนโลยีหมดอายุลง FDM จึงกลายเป็นเทคโนโลยี 3D ที่มีราคาถูกที่สุด ดังนั้นจึงมีและเข้าถึงได้มากที่สุด การปรากฏตัวของ RepRap ซึ่งเป็นชุมชนการพัฒนาแบบโอเพ่นซอร์สทำให้ FDM กลายเป็นเทคโนโลยีที่ชื่นชอบของ DIYers ทั่วโลก การอัดขึ้นรูปวัสดุยังใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน

Powder Bed Fusion (PBF)

กระบวนการพิมพ์ 3D ที่แหล่งความร้อนเลือกหลอมรวมอนุภาคผงภายในพื้นที่ที่สร้างขึ้นเพื่อสร้างส่วนที่เป็นของแข็งเรียกว่า Powder Bed Fusion (PBF) มาทำความรู้จักกับ PBF ชนิดต่าง ๆ กันเถอะ

Selective Laser Sintering（SLS）： วัสดุหลักที่ใช้ในการเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือกได้คือผงโพลิเมอร์ ซึ่งได้รับความร้อนและสะสมไว้บนแท่นก่อสร้าง หลังจากขั้นตอนนี้ ลำแสงเลเซอร์ CO2 จะสแกนพื้นผิว โดยเลือกเผาผง เลเซอร์ทำให้ส่วนตัดขวางทั้งหมดแข็งตัว หลังจากนั้นแท่นพิมพ์จะเลื่อนชั้นลงหนึ่งชั้นเพื่อให้มีที่ว่างสำหรับชั้นแป้งใหม่ ภาพตัดขวางถัดไปของวัตถุจะถูกซินเทอร์ซ้ำแล้วซ้ำอีกบนชั้นที่แข็งตัวเมื่อเร็ว ๆ นี้ – กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำ ๆ จนกว่าวัตถุจะได้รับการผลิต ในขั้นสุดท้าย วัตถุจะถูกทำความสะอาดด้วยลมแรงดันและแปรง

Direct Metal Laser Sintering (DMLS) และ Selective Laser Melting (SLM)：ด้วยหลักการที่ค่อนข้างเหมือนกัน Direct Metal Laser Sintering (DMLS) และ Selective Laser Melting (SLM) ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตชิ้นส่วนโลหะโดยเฉพาะ SLM ใช้เพื่อละลายผงโลหะ เช่น อะลูมิเนียม, สแตนเลส หรือโคบอลต์โครมเพื่อสร้างวัตถุที่เป็นของแข็ง ในขณะที่ DMLS ไม่ละลายผง แต่จะให้ความร้อนและหลอมรวมกันในระดับโมเลกุล โลหะผสมซินเตอร์ DMLS รวมถึงไททาเนียม

Multi Jet Fusion（MJF）： เทคนิค Multi Jet Fusion (MJF) แตกต่างเล็กน้อยจากวิธีการที่กล่าวถึงข้างต้น: แทนที่จะวางเลเยอร์ใหม่ลงบนเลเยอร์ทึบ จะเพิ่มตัวแทนส่วนใหม่ในขณะที่เลเยอร์ก่อนหน้ายังหลอมเหลวอยู่ ในทางเทคนิค จะใช้อาร์เรย์อิงค์เจ็ตเพื่อทาสารหลอมรวมและสารทำรายละเอียด จากนั้นหลอมรวมพวกมันเป็นชั้นทึบโดยการให้ความร้อนแก่องค์ประกอบต่าง ๆ ไม่จำเป็นต้องใช้เลเซอร์ เนื่องจากสารทำรายละเอียดจะถูกฉีดไปตามโครงร่างเฉพาะ เมื่อชิ้นงานเสร็จสมบูรณ์ เตียงแป้งจะถูกย้ายไปยังสถานีแปรรูป ซึ่งแป้งฝุ่นส่วนใหญ่จะถูกกำจัดออกด้วยสุญญากาศในตัว เมื่อเทียบกับวัตถุที่สร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือของ SLS เทคนิคนี้มีความหนาแน่นสูงกว่าและมีความพรุนต่ำกว่า จึงสร้างพื้นผิวที่เรียบกว่าสำหรับส่วนสุดท้าย

Electron Beam Melting(EBM)： เทคนิคนี้เป็นอีกวิธีของ Powder Bed Fusion Electron Beam Melting ใช้อิเล็กตรอนซึ่งเป็นลำแสงพลังงานสูงในการหลอมรวมอนุภาคของผงโลหะ ในขณะที่ SLM ใช้ลำแสงเลเซอร์เป็นแหล่งพลังงาน EBM ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนแทน โดยกระบวนการที่เหลือค่อนข้างคล้ายกัน เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่า EBM จึงเร็วกว่ามาก แต่การใช้งานจำกัดเฉพาะวัสดุนำไฟฟ้า เช่น เซอร์โคเนียมหรือไททาเนียม

Sheet Lamination（SL）

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ประเภทถัดไปคือ Sheet Lamination (SL) ซึ่งบางครั้งเรียกว่า Laminated Object Manufacturing (LOM) เป็นระบบการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วที่สร้างขึ้นโดย Helisys Inc. ซึ่งเกี่ยวข้องกับการหลอมรวมชั้นของวัสดุ (กระดาษเคลือบกาว, โลหะ หรือลามิเนตพลาสติก) ด้วยความร้อนและแรงดัน เทคนิคนี้ได้รับความนิยมโดย Solido 3D จากประเทศอิสราเอล ซึ่งพิมพ์ชิ้นส่วนที่ทำจากโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) และกาวชนิดพิเศษ จากนั้นเลเยอร์ที่หลอมละลายจะถูกตัดเป็นรูปร่างที่ต้องการด้วยเลเซอร์หรือมีด เทคนิค Sheet Lamination ด้วยกระดาษยังไม่แพร่หลายนัก แต่ผู้สร้างยังคงทดลองเพื่อฝึกฝนวิธีการให้สมบูรณ์แบบ

Directed Energy Deposition（DED）

กระบวนการพิมพ์ 3D ที่ซับซ้อนมากขึ้น Directed Energy Deposition (DED) มักใช้เพื่อซ่อมแซมชิ้นส่วนอุตสาหกรรมที่มีอยู่ เช่น ใบพัดหรือใบกังหัน หรือเพื่อเพิ่มวัสดุอื่น แทนที่จะสร้างชิ้นส่วนใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น สาเหตุหลักมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องพิมพ์ DED 3D เป็นอุปกรณ์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ต้องการพื้นที่, ทักษะ และการควบคุมที่มากขึ้น

วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการหลอมวัสดุ (ส่วนใหญ่เป็นผงโลหะหรือวัสดุจากลวด) โดยตรงด้วยเลเซอร์หรือลำแสงอิเล็กทรอนิกส์ ขณะที่ฝากไว้บนชิ้นส่วนที่กำลังเติบโตผ่านหัวฉีด ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้หลายทิศทาง ชิ้นส่วนนี้มักถูกสแกนแบบ 3 มิติระหว่างการทับถมของเลเยอร์ที่ต่อเนื่องกัน

คำที่เป็นที่นิยมสำหรับวิธีนี้ ได้แก่ Direct Metal Deposition (DMD), Laser Engineered Net Shaping (LENS), Laser Deposition Welding (LDW), Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM) และ 3D Laser Cladding

วัสดุการพิมพ์ 3D

ตอนนี้คุณทราบวิธีการที่เครื่องพิมพ์ 3D ใช้ในการสร้างวัตถุทึบมาพอสมควรแล้ว คุณอาจสงสัยว่าวัสดุการพิมพ์ 3D ที่พบมากที่สุดคืออะไร พูดง่าย ๆ สิ่งที่สามารถใช้เป็น “หมึก” ในเครื่องพิมพ์ 3D วัสดุเหล่านี้มีหลากหลาย ดังนั้นเมื่อคุณเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ คุณจะต้องคำนึงถึงการใช้งานและการออกแบบวัตถุของคุณด้วย

ต่อไปนี้เป็นภาพรวมคร่าว ๆ ของวัสดุการพิมพ์ 3D ที่ใช้กันมากที่สุดในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D แบบต่าง ๆ นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าวัสดุจำนวนมากเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D เพียงอย่างเดียว

SLA：Resins

เรซินที่แข็งทว่าบอบบางในรูปแบบต่าง ๆ นั้นใช้เทคโนโลยี เช่น SLA, DLP, Multijet หรือ CLIP เรซินหรือโฟโตโพลิเมอร์เป็นของเหลวที่พิมพ์ได้ 3D โดยพื้นฐานแล้วมีความทนทานต่อสารเคมีสูงมากและการหดตัวต่ำ เมื่อเทียบกับวัสดุที่ใช้กับ 3D อื่น ๆ บางครั้งเรซินอาจมีข้อจำกัดด้านความแข็งแรงและความยืดหยุ่น แต่ก็ยังมีอยู่ในสูตรต่าง ๆ ที่มีคุณสมบัติทางแสง, ทางกล และทางความร้อนที่หลากหลาย เนื่องจากปฏิกิริยาโฟโตรีแอกทีฟสูง เรซินมักต้องการการจัดเก็บที่ซับซ้อนกว่า ซึ่งอาจเป็นข้อจำกัดได้เช่นกัน

เรซินเหลวใช้สำหรับทั้ง SLA และ DLP แหล่งที่มาของภาพ： www.3dnatives.com/en/sla-vs-dlp-3d-printing-080420215

เรซินมาตรฐาน เป็นที่รู้จักในฐานะวัสดุ SLA ที่ประหยัดที่สุด ผลิตงานพิมพ์ที่มีความละเอียดสูงพร้อมคุณสมบัติที่ละเอียดและพื้นผิวเรียบ วัสดุโปร่งแสงนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต้นแบบ ทำให้มีรายละเอียดในระดับที่ดี แต่มีข้อจำกัดในด้านการออกแบบเนื่องจากต้องมีโครงสร้างรองรับสำหรับแบบจำลองในระหว่างการพิมพ์

เรซินวิศวกรรม สำหรับ SLA ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมสามารถเลือกคุณสมบัติของวัสดุที่กว้างขึ้นสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน หมวดหมู่นี้รวมถึงเรซินประเภทต่าง ๆ เช่น เหนียว, เร็ว, ทนทาน และทนความร้อน ในขณะที่ชื่อของประเภทเหล่านี้ส่วนใหญ่พูดเพื่อตัวเอง เรซินเหล่านี้ทั้งหมดต้องการการบ่มหลังการบ่มภายใต้แสงอัลตราไวโอเลตเพื่อดึงคุณสมบัติเชิงกลสูงสุดออกมา

FDM：ABS, HIPS, HDPE, PLA, วัสดุคอมโพสิต และอื่น ๆ

Acrylonitrile butadiene styrene（ABS）：Acrylonitrile butadiene styrene เป็นเทอร์โมพลาสติกโพลิเมอร์ที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตตัวต่อเลโก้ คำว่า “เทอร์โมพลาสติก” อธิบายว่าวัสดุประเภทนี้จะกลายเป็นของเหลวและยืดหยุ่นได้ (โดยมี “การเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว”) เพื่อตอบสนองต่อความร้อน ความหมาย: ABS สามารถให้ความร้อนจนถึงจุดหลอมเหลว, ขึ้นรูปได้ง่าย และแข็งตัวอย่างรวดเร็ว ใช้งานมานับไม่ถ้วน มันค่อนข้างแข็งแกร่งและแข็ง (เคยเหยียบกับ LEGO ไหม) และคงสีไว้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ เป็นวัสดุที่ไม่เป็นพิษซึ่งทนทานต่อน้ำและสารเคมี อย่างไรก็ตาม สิ่งหนึ่งที่ไม่ค่อยดีนักก็คือรังสียูวี ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้งเป็นเวลานาน

High Impact Polystyrene（HIPS）：High Impact Polystyrene เป็นวัสดุรองรับที่ละลายได้ง่ายซึ่งมักใช้กับ ABS นอกจากนี้ High Impact Polystyrene ยังแบ่งปันคุณสมบัติหลายอย่างกับพันธมิตรการพิมพ์ 3D ถึงกระนั้นก็มีน้ำหนักเบากว่าเล็กน้อย ทนทานต่อแรงกระแทกมากกว่า และต้นทุนต่ำ เมื่อใช้สำหรับโครงสร้างรองรับ HIPS จะละลายใน d-Limonene ชั่วขณะ ทำให้สามารถถอดตัวรองรับได้อย่างแม่นยำ, พิมพ์ได้ง่ายมาก วัสดุนี้มีประโยชน์มากในการประเมินต้นแบบก่อนการผลิตอย่างรวดเร็ว

HDPE:โพลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่ทำจากโมโนเมอร์เอทิลีนมีชื่อเรียกว่า High-density polyethylene (HDPE) และใช้ในการผลิตท่อ, เมมเบรนรูปทรงเรขาคณิต, ขวดและบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่รีไซเคิลได้ (ตามรหัสการรีไซเคิล 2) และแม้แต่ไม้แปรรูปพลาสติก ด้วยจุดหลอมเหลวประมาณ 230 องศาเซลเซียส (446 องศาฟาเรนไฮต์) และอัตราส่วนความแข็งแรงต่อความหนาแน่นที่มาก บางครั้ง HDPE ก็มาแทนที่ ABS เพื่อสร้างชิ้นส่วนที่เบาและแข็งแรงขึ้น และมีความยืดหยุ่นมากขึ้น อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ต้องการอุณหภูมิที่สูงขึ้นและควบคุมอย่างทั่วถึง เตียงพิมพ์แบบอุ่น และเครื่องอัดรีดที่ทนต่ออุณหภูมิสูง

PLA เป็นพลาสติกโพลิเมอร์ที่ผลิตจากพืช เช่น อ้อยหรือข้าวโพด ซึ่งทำให้เป็นหนึ่งในเส้นใยที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุดในตลาด เป็นหนึ่งในวัสดุยอดนิยมเช่นกัน: เมื่อเทียบกับ ABS วัสดุนี้มีราคาไม่แพง, ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ, พิมพ์ได้ง่ายกว่าและใช้อุณหภูมิต่ำกว่า ข้อเสีย PLA ไม่ทนความร้อนและมักจะเปราะ PLA เป็นที่รู้จักส่วนใหญ่ว่าเป็นวัสดุที่ใช้สำหรับการพิมพ์ 3D บนเดสก์ท็อป ปัจจุบัน PLA ยังคงใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนสำหรับการใช้งานระดับมืออาชีพมากมาย

Composite materials โดยทั่วไปจะรวมฐาน PLA ไนลอน หรือ PET กับอนุภาคหรือเส้นใยต่าง ๆ พูดง่าย ๆ ก็คือ วัสดุเหล่านี้ถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ประโยชน์จากคุณสมบัติดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น หลังจากเพิ่มการตกแต่งเล็กน้อย โมเดล 3D ในท้ายที่สุดสามารถอวดความงามของไม้จริงหรือโลหะ ในขณะที่เส้นใยมีอนุภาคไม้หรือโลหะประมาณ 30% เท่านั้น การเพิ่มสีและการทดลองกับอุณหภูมิอาจเปลี่ยนรูปลักษณ์สุดท้ายของชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3D

วัสดุคอมโพสิตประเภทต่าง ๆ ได้แก่ วัสดุผสมที่มีเส้นใยเสริมแรง ตัวแทนที่พบมากที่สุด 3 ประเภท ได้แก่ คาร์บอนไฟเบอร์, ไฟเบอร์กลาส และเคฟลาร์ เนื่องจากเส้นใยที่เปราะบางและเปราะบาง จึงถูกนำไปเปรียบเทียบกับเส้นสปาเก็ตตี้ที่ยังไม่สุก – เส้นใยเหล่านี้ไม่ใช่วัสดุที่ง่ายที่สุดที่จะใช้ด้วยตัวเอง อย่างไรก็ตาม เมื่อผสมกับพลาสติกที่เรียกว่าเมทริกซ์แล้ว สิ่งเหล่านี้จะขาดไม่ได้ในการสร้างชิ้นส่วน 3D ที่แข็งแรงและน้ำหนักเบา

Ceramics：แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าการพิมพ์ 3D มักเกี่ยวข้องกับพลาสติก, เรซิน และวัสดุผสม แต่เซรามิกก็เข้ามาแทนที่วัสดุการพิมพ์ 3D เป็นพิเศษ ความน่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากความทนทาน, ทนต่อสารเคมี, ความสวยงามและการสัมผัส ไม่ต้องพูดถึงความคุ้มค่าอย่างเหลือเชื่อ วัสดุเซรามิกถูกนำมาใช้ในการพิมพ์ 3D ตั้งแต่ชิ้นส่วนอุตสาหกรรม, รากฟันเทียม, เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร ไปจนถึงงานศิลปะ เซรามิกส์มักจัดอยู่ในประเภทคลาสสิก (ทำจากดินเหนียว – สโตนแวร์, ดินเผา และพอร์ซเลน) และเซรามิกทางเทคนิคหรือเชิงวิศวกรรม (ตัวอย่างยอดนิยม ได้แก่ อะลูมิเนียมไนไตรด์, เซอร์โคเนีย, ซิลิคอนไนไตรด์, ซิลิคอนคาร์ไบด์ และอลูมินา) บ่อยครั้งที่วัตถุที่พิมพ์ด้วยเซรามิก 3D จะถูกเผาและเคลือบเช่นเดียวกับกระบวนการเครื่องปั้นดินเผาแบบคลาสสิก

ชิ้นส่วนเซรามิกอุตสาหกรรมพิมพ์ 3D แหล่งที่มาของภาพ: Lithoz

SLS： Nylon, TPU

Nylon：เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตต้นแบบและการใช้งานปลายทาง ไนลอนเป็นวัสดุทั่วไปที่ใช้สำหรับ SLS ด้วยความแข็งแรงและทนทาน เทอร์โมพลาสติกเชิงวิศวกรรมนี้จึงเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ประกอบซับซ้อน นอกจากนี้ยังมีความทนทานสูงเมื่อสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลต, อุณหภูมิสูง, น้ำ และตัวทำละลายเคมี ไนลอนเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มโพลีเอไมด์ และวัสดุผสมที่มีวัสดุอย่างเช่น อะลูมิไนด์, คาร์บอน หรือแก้วนั้นมีประโยชน์หลากหลายมากและมักใช้ในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D มากกว่าหนึ่งรายการ

Thermoplastic Polyurethane（TPU）： การรวมกันของพลาสติกและยางที่เรียกว่า Thermoplastic elastomers (TPE) คือเส้นใยที่ยืดหยุ่นได้ ความยืดหยุ่นตามธรรมชาติช่วยให้วัสดุนี้สามารถงอและโค้งงอได้ง่าย Thermoplastic Polyurethane (TPU) เป็นประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดของ TPE ดังนั้นคำนี้จึงมักใช้เพื่ออ้างถึงหมวดหมู่ทั้งหมด คุณสมบัติที่เป็นยางทำให้ TPE เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการต่างๆ ตั้งแต่เครื่องใช้ในครัวเรือนและอุปกรณ์ทางการแพทย์ไปจนถึงงานพิมพ์ที่สวมใส่ได้ ของเล่น และฝาครอบโทรศัพท์ เส้นใยที่ยืดหยุ่นสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่าง ๆ ได้ก่อนที่จะเย็นลงและเซ็ตตัว แต่ก็มีข้อจำกัดเช่นกัน ตัวอย่างเช่น วัสดุดังกล่าวอาจพิมพ์ได้ยากเนื่องจากอาจเกิดการร้อยหรือหยดได้

ความยืดหยุ่นของ TPU ทำให้เหมาะสำหรับโครงการการพิมพ์ 3D ที่หลากหลาย แหล่งที่มาของภาพ： www.kinvert.com/flexible-tpu-filament-3d-printing

SLM・DMLS：metal powders

ผงโลหะที่ละเอียดมาก เช่น ทองเหลือง, บรอนซ์, เหล็ก หรือทองแดงจะผสมอยู่ในเส้นใยโลหะ สัดส่วนของผงโลหะ PLA และโพลิเมอร์ที่ยึดเกาะอาจแตกต่างกันไป แต่เส้นใยเหล่านี้ยังคงหนักกว่าพลาสติกมาก แม้ว่าจะไม่หนักเท่าโลหะบริสุทธิ์ก็ตาม วัตถุขั้นสุดท้ายที่พิมพ์ด้วยวัสดุนี้จะมีลักษณะและสัมผัสที่เหมือนจริงของโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากผ่านการขัดเงา เส้นใยโลหะนั้นยอดเยี่ยมสำหรับการพิมพ์รูปแกะสลักและงานประติมากรรม ซึ่งในที่สุดก็จะมีน้ำหนักเบากว่าชิ้นทองสัมฤทธิ์จริง ๆ เป็นต้น อย่างไรก็ตาม วัสดุประเภทนี้มักจะหยาบ ซึ่งหมายความว่าคุณจะต้องใช้หัวฉีดที่ทนต่อการสึกหรอเมื่อทำการพิมพ์และจัดการกับการอุดตันที่อาจเกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

เครื่องพิมพ์ 3D ใช้สำหรับอะไร?

ในช่วงเวลาไม่ถึง 40 ปีที่การพิมพ์ 3D มีอยู่รอบ ๆ เครื่องพิมพ์ 3D ได้เข้ามาแทนที่ในประวัติศาสตร์สมัยใหม่ในฐานะการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 ลองมาดูตัวอย่างว่าเทคโนโลยีนวัตกรรมนี้เปลี่ยนโฉมหน้าอุตสาหกรรมทั้งหมดได้อย่างไร

การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิตที่รวดเร็ว

การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วเป็นส่วนหนึ่งของประวัติศาสตร์การพิมพ์ 3D หากไม่ใช่เหตุผลของการดำรงอยู่ของมัน 30 ปีที่แล้ว เมื่อผู้ผลิตต้องการเอาชนะความยุ่งยากที่ไม่สามารถสร้างชิ้นส่วนได้ง่ายและรวดเร็ว เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ช่วยให้พวกเขาประหยัดเวลาและความพยายาม ในที่สุด ต้นแบบสามารถสร้างขึ้นได้ในไม่กี่ชั่วโมงแทนที่จะเป็นสัปดาห์ และในไม่ช้า การพัฒนาเทคนิคและวัสดุการพิมพ์ 3D ที่อนุญาตให้ผลิตชิ้นส่วนการทำงานขั้นสุดท้าย ไม่ใช่แค่ต้นแบบเท่านั้น สิ่งนี้เป็นที่รู้จักในฐานะการผลิตอย่างรวดเร็ว

ยานยนต์

การสร้างต้นแบบและการผลิตอย่างรวดเร็วทำให้การผลิตยานยนต์มีอิสระอย่างน่าประหลาดใจ ขณะนี้ผู้ผลิตรถยนต์สามารถลดขั้นตอนการพัฒนาการผลิตและปรับปรุงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้อย่างมากด้วยต้นทุนที่ลดลงมาก ด้วยเวลาในการผลิตที่ลดลงอย่างมาก การออกแบบเครื่องจักรสามารถปรับปรุงและปรับแต่งได้มาก ข้อดีอีกประการหนึ่งคือความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนกลไกที่เป็นนวัตกรรมอย่างแท้จริงสำหรับรุ่นใหม่ รวมถึงชิ้นส่วนอะไหล่ที่สามารถพิมพ์ได้ตามต้องการ

การบินและอวกาศ

อุตสาหกรรมการบินและอวกาศใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ครั้งแรกและกระตือรือร้นที่สุด ยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรม เช่น Airbus และ Boeing พิจารณาว่าต้นแบบที่ใช้งานได้จริง เครื่องมือ และส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบาเป็นหนึ่งในการใช้งานหลักของการพิมพ์ 3D การใช้งานในภาคส่วนต่าง ๆ ของอุตสาหกรรมไม่ได้จำกัดเฉพาะการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วเท่านั้น ชิ้นส่วนโครงสร้างที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ เช่น กังหันและใบพัด, แผงผนัง และท่ออากาศประสบความสำเร็จในการพิมพ์แบบ 3D และใช้งานมานานหลายปีแล้ว เทคโนโลยีนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการช่วยลดน้ำหนักของเครื่องบินต่าง ๆ ซึ่งอาจนำไปสู่การลดการปล่อย CO2 และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง

สินค้าอุปโภคบริโภค

การสร้างสินค้าที่เหมาะกับความต้องการของลูกค้าโดยเฉพาะเป็นสิ่งที่ทำได้ยากมากผ่านการผลิตแบบดั้งเดิม การปรับแต่งจำนวนมากด้วยต้นทุนที่ต่ำลงถือเป็นประโยชน์สูงสุดของข้อเสนอการพิมพ์ 3D แทบทุกอุตสาหกรรมที่มีเป้าหมายเป็นผู้บริโภคสามารถยกระดับการพัฒนาผลิตภัณฑ์และเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันได้ ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค, ชุดกีฬา, ของเล่น ทั้งหมดนี้สามารถทำได้ด้วยการพิมพ์ 3D นอกจากนี้ ความนิยมในการพิมพ์ 3D เมื่อเร็ว ๆ นี้มีส่วนสำคัญในการวิจัยตลาด

ดูแลสุขภาพ

การใช้งานด้านการแพทย์ของการพิมพ์ 3D มีตั้งแต่การพิมพ์ชีวภาพไปจนถึงอวัยวะเทียม, กายอุปกรณ์ไปจนถึงทันตกรรม, การผลิตยาเม็ดไปจนถึงการปลูกถ่าย วิธีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวิธีหนึ่งที่ใช้ในสาขานี้คือการพิมพ์ชีวภาพแบบ 3D ซึ่งเป็นการผลิตแบบเติมเนื้อประเภทหนึ่งซึ่งใช้ ‘‘bio-inks’ (เซลล์หรือวัสดุใด ๆ ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ) เพื่อสร้างเนื้อเยื่อหรืออวัยวะทีละชั้น เพื่อเลียนแบบพฤติกรรมตามธรรมชาติของ โครงสร้างที่อยู่อาศัยเดิม

เครื่องช่วยฟังแบบกำหนดเองที่พิมพ์ 3D แหล่งที่มาของภาพ： www.kinvert.com/flexible-tpu-filament-3d-printing

ขาเทียมได้รับการปรับปรุงใหม่ด้วยการพิมพ์ 3D ช่วยให้แพทย์และวิศวกรสามารถสร้างขาเทียมที่ปรับแต่งให้เข้ากับผู้สวมใส่ได้อย่างเต็มที่ ไม่ว่าจะเป็นผู้ป่วยที่ต้องสูญเสียแขนขา, มะเร็งรูปแบบหนึ่ง หรือโรคประจำตัว จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ หลายคนไม่มีทางเลือกสำหรับขาเทียมคุณภาพสูง กระบวนการทั้งหมดอาจหมายถึงเวลาและเงินที่ลงทุนไปอย่างเจ็บปวด โดยไม่มีการรับประกันว่าจะได้ผลลัพธ์ที่น่าพึงพอใจอย่างแท้จริง ด้วยขาเทียมจากการพิมพ์ 3D อุปกรณ์ช่วยเหลือที่เหมาะเจาะลงตัวจึงมีมากขึ้น อีกตัวอย่างที่ดีคือทันตกรรมซึ่งใช้การพิมพ์ 3D เพื่อสร้างรากฟันเทียมและอุปกรณ์ทันตกรรมที่คุ้มค่า

อาคาร

ข้อดีของการพิมพ์ 3D ในการก่อสร้างรวมถึงการให้ความแม่นยำและความซับซ้อนอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนเมื่อสร้างโครงสร้างที่อยู่อาศัย, อุตสาหกรรม หรือสาธารณะ โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการเกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลอง 3D ของส่วนใดส่วนหนึ่งของอาคารที่สามารถพิมพ์แบบ 3D ได้ จากนั้นจึงเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงาน, การพิมพ์จริง และสุดท้าย การประกอบในโรงงานหรือแม้แต่ในสถานที่ก่อสร้าง เป็นไปได้โดยสิ้นเชิงในการพิมพ์ชิ้นส่วนก่อสร้าง 3D โดยการอัดซีเมนต์, คอนกรีต และโฟม หรือการเชื่อมผงโพลิเมอร์ประเภทต่าง ๆ

“การพิมพ์” ทั้งอาคารก็กลายเป็นความจริงแล้วเช่นกัน: ตัวอย่างที่โดดเด่นของสิ่งนี้ ได้แก่ อพาร์ตเมนต์คอมเพล็กซ์และอาคารสำนักงานในจีน, สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์, เนเธอร์แลนด์ และสหรัฐอเมริกา ในปี 2016 สะพานคนเดินจากเครื่องพิมพ์ 3D แห่งแรกในมาดริด ประเทศสเปน ถือเป็นก้าวสำคัญของภาคการก่อสร้างและวิศวกรรมโยธา การพิมพ์ 3D ในการก่อสร้างไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มฟังก์ชันการทำงาน และลดข้อผิดพลาดของมนุษย์และของเสียเท่านั้น แต่ยังสัญญาว่าจะสร้างที่อยู่อาศัยเพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถปรับปรุงการแก้ปัญหาทางสังคมที่ซับซ้อน เช่น การมีประชากรมากเกินไปหรือการไร้ที่อยู่อาศัย

อาหาร

แม้ว่าเราจะสามารถบอกคุณได้ว่าการพิมพ์ 3D เป็นวิธีแก้ปัญหาความหิวโหยของโลก แต่เรายังไปไม่ถึงตรงนั้น อย่างไรก็ตาม สิ่งที่กำลังดำเนินการอยู่คือวิธีที่การพิมพ์ 3D ช่วยอุตสาหกรรมอาหารในขั้นตอนการพัฒนา มีประโยชน์ในการสร้างเครื่องจักรแปรรูปอาหารและการผลิตอาหาร ตลอดจนจำกัดเศษอาหารเมื่อทดสอบอุปกรณ์นี้

แม้ว่าประเภทของอาหารที่สามารถพิมพ์ได้มีจำกัดเนื่องจากเทคนิคการพิมพ์ แต่ปัจจัยต่าง ๆ เช่น ร้านอาหารที่เลือกใช้การพิมพ์ 3D และความพร้อมของเครื่องพิมพ์อาหารที่แตกต่างกันในตลาดบ่งชี้ว่าผู้บริโภคและผู้ผลิตยอมรับการยอมรับจำนวนมาก การอัดขึ้นรูปวัสดุจะเป็นวิธีการทั่วไปที่ใช้กับ “หมึก” ที่มีความหนืด เช่น แป้งโดว์, ผลไม้หรือผักบด, ช็อกโกแลต, ชีส อะไรก็ตามที่อาจมีลักษณะกึ่งเหลว

ในขณะที่โอกาสในการรับประทานอาหารเหล่านี้น่าตื่นเต้นเมื่อได้ยิน (หรือเสิร์ฟบนจาน) ข้อเสียเปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของการพิมพ์อาหาร 3D คือการพิมพ์อาหาร 3D ยังห่างไกลจากการปรับขนาดได้ และในปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้สำหรับอาหารรสเลิศแบบส่วนตัว ถึงกระนั้น ตัวอย่างของโครงการที่มีคุณค่าต่อสังคมที่สนับสนุนโปรตีนจากพืชหรือการรักษาภาวะทุพโภชนาการก็ยังมีอยู่ และกำลังเติบโตอย่างต่อเนื่องเท่านั้น

อนาคตของการพิมพ์ 3D

SpaceX Crew Dragon Super Draco Engine ที่พิมพ์ 3D แหล่งที่มาของภาพ：www.whiteclouds.com/3d-technology/3d-printing

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการวิจัยและฝึกฝนมากมายเพื่อเปลี่ยนความตื่นเต้นครั้งยิ่งใหญ่รอบข้างเกี่ยวกับการพิมพ์ 3D ให้กลายเป็นความจริงในชีวิตประจำวันที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น ในกระบวนการพัฒนาจากเทคโนโลยีเกิดใหม่ไปสู่หนึ่งในกลไกของกระบวนการผลิตในปัจจุบัน อุตสาหกรรมได้เติบโตเต็มที่แล้ว การใช้งานจริงในโลกสมัยใหม่ดูเหมือนไร้ขอบเขต ตั้งแต่อุปกรณ์และงานศิลปะไปจนถึงส่วนประกอบของเครื่องบินและอวัยวะที่ปลูกถ่ายได้

นอกจากจะเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมสำหรับธุรกิจในการปรับปรุงเทคโนโลยีการสร้างต้นแบบแล้ว การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุยังมีความเกี่ยวข้องมากขึ้นสำหรับผู้ใช้ที่ไม่ใช้เทคโนโลยี เนื่องจากเครื่องพิมพ์ 3D มีให้ใช้งานมากขึ้น และซอฟต์แวร์ 3D เป็นมิตรกับผู้ใช้มากขึ้น นักออกแบบและ DIYers ครูและนักเรียนได้รับการยอมรับ การพิมพ์ 3D ช่วยให้สามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่ปรับแต่งได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานระดับอุตสาหกรรมที่มีราคาแพงหรือซับซ้อน

คุณอาจสงสัยว่าเหตุใดการพิมพ์ 3D จึงไม่กลายเป็นเรื่องธรรมดาเหมือนการช้อปปิ้งออนไลน์ในตอนนี้ แม้จะได้รับความนิยม แต่ก็ยังมีอุปสรรคบางประการที่อุตสาหกรรมต้องเผชิญ รวมถึงต้นทุนของกระบวนการก่อนและหลังการประมวลผล และการเลือกวัสดุที่จำกัด อย่างไรก็ตาม ความท้าทายอื่น ๆ อีกมากมาย เช่น ค่าอุปกรณ์และวัสดุ หรือการขาดความเชี่ยวชาญภายในองค์กรได้เปลี่ยนไปในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ซึ่งแสดงให้เห็นถึงโอกาสในการเติบโตต่อไป

ปริมาณของนวัตกรรมการพิมพ์ 3D ได้นำมาสู่การผลิต, ห่วงโซ่อุปทาน และความเป็นไปได้ในการออกแบบอย่างไม่อาจโต้แย้งได้: ในเวลาอันสั้น เทคโนโลยีได้ก้าวกระโดดไปข้างหน้าอย่างมหาศาลในหลายอุตสาหกรรม โดยธุรกิจมุ่งสู่ความชาญฉลาด, รวดเร็วขึ้น, มีประสิทธิภาพมากขึ้น และรักษาสิ่งแวดล้อม การผลิตที่เป็นมิตร

ราคาย่อมเยา, เพิ่มผลผลิต, ผลิตภัณฑ์ที่สมบูรณ์แบบสำหรับคุณ สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงประโยชน์บางประการที่เครื่องพิมพ์ 3D จะมอบให้ต่อไป ด้วยความเกี่ยวข้องที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ การพิมพ์ 3D อาจไปไกลถึงการเป็นแรงขับเคลื่อนเศรษฐกิจโลก

และเมื่อเป็นเช่นนั้น เราจะบอกว่าเราบอกคุณแล้ว