เริ่มต้นด้วย “Makerbot Cupcake CNC” ที่เปิดตัวในเดือนเมษายน 2009 เครื่องพิมพ์ 3D สำหรับผู้บริโภคได้นำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในอุตสาหกรรมการผลิตและการพัฒนาผลิตภัณฑ์
เครื่องพิมพ์ 3D ราคาประหยัดเหล่านี้ทำให้การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วเป็นไปได้สำหรับวิศวกรหรือนักออกแบบที่ใช้ CAD และได้รับความสนใจจากทั่วโลกในด้านการพิมพ์ 3D
การใช้เครื่องพิมพ์ 3D ต้นทุนต่ำเหล่านี้อย่างแพร่หลายได้นำไปสู่การสำรวจศักยภาพการใช้งานเครื่องพิมพ์ 3D อย่างกว้างขวาง ซึ่งส่วนใหญ่ต้องใช้ชิ้นส่วนที่เกินความสามารถของเครื่องพิมพ์ 3D มีความไม่ตรงกันระหว่างความคาดหวังของเครื่องกับประสิทธิภาพในเครื่องพิมพ์ 3D ราคาถูก

เปิดตัวเครื่องพิมพ์ Makerbot 3D ใน Gizmodo (“Makerbot Cupcake CNC”)

สิ่งสำคัญสองอย่างเกิดขึ้นหลังจากที่เครื่องพิมพ์ 3D เฟื่องฟูสิ้นสุดลง
อย่างแรกคือประสิทธิภาพของเครื่องพิมพ์ 3D นั้นดีขึ้นอย่างมาก ด้วยการปรับปรุงอัลกอริธึมของซอฟต์แวร์ตัวแบ่งส่วนข้อมูลซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของเครื่องพิมพ์ 3D และการเพิ่มประเภทของวัสดุที่สามารถใช้ได้ ทำให้ง่ายต่อการใช้งานมากกว่าเครื่องจักรทั่วไป
ประการที่สอง และที่สำคัญกว่านั้น ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ 3D แต่ละรายได้เริ่มเปิดตัวเครื่องจักรระดับมืออาชีพในราคาที่เทียบได้กับเครื่องพิมพ์ 3D สำหรับผู้บริโภค
แม้ว่าเครื่องพิมพ์ 3D เหล่านี้จะมีลักษณะคล้ายกัน แต่ก็มีความแตกต่างที่สำคัญบางประการและขณะนี้ถูกจัดประเภทเป็นผู้บริโภคและอุตสาหกรรม

Makerbot Replicator 2 เป็นเครื่องจักรหลักที่ใช้ในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยหลายแห่งและสิ่งอำนวยความสะดวกต้นแบบ

แล้วความแตกต่างคืออะไร?

◆วัสดุ
วัสดุที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ 3D ราคาประหยัดเป็นวัสดุเกรดต่ำ
ด้วยข้อยกเว้นบางประการ แน่นอนว่าเครื่องพิมพ์ 3D ราคาประหยัดส่วนใหญ่มี PLA และ ABS
PLA สามารถสร้างแบบจำลองได้บนเครื่องพิมพ์ 3D ส่วนใหญ่ และใช้งานง่ายและมีประสิทธิภาพ
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความต้านทานต่ำต่อการกระแทก, ความร้อน และอุณหภูมิ จึงไม่สามารถใช้งานได้อย่างรวดเร็ว เช่น ในอุตสาหกรรมการผลิต
ความก้าวหน้าล่าสุดในเครื่องพิมพ์ 3D ราคาประหยัดได้สร้างวัสดุต่าง ๆ เช่น Tough PLA
มีความทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีกว่ารุ่นก่อนอย่างเห็นได้ชัด แต่ก็ยังเปราะได้ที่อุณหภูมิประมาณ 40 องศา ABS มีความทนทานต่อความร้อนได้ดีเยี่ยม แต่อ่อนกว่า PLA และไม่ทนต่อสารเคมี

ในทางกลับกัน เครื่องพิมพ์ 3D สำหรับอุตสาหกรรม เช่น Markforged ใช้ไนลอนเสริมใยสานกับคาร์บอนเส้นใยสั้นเพื่อสร้าง วัสดุนี้มีความแข็งแรงกว่า PLA และยังทนความร้อนและทนความร้อนอีกด้วย นอกจากนี้ เครื่องพิมพ์ Markforged 3D ยังใช้เส้นใยไฟเบอร์แบบยาวซึ่งสามารถสร้างชิ้นส่วนที่แข็งแรงกว่าวัสดุเครื่องพิมพ์ 3D ทั่วไปถึง 20 เท่า

◆ความน่าเชื่อถือ
เครื่องพิมพ์ 3D ราคาถูกช่วยลดต้นทุนของส่วนประกอบหลักเกือบทั้งหมดในราคาที่ถูกกว่า เครื่องพิมพ์ 3D ที่ประกอบด้วยชิ้นส่วนคุณภาพต่ำส่งผลให้เกิดความล้มเหลวในการสร้างและความไม่สอดคล้องกันโดยรวม ส่วนต่อไปนี้เป็นส่วนสำคัญของเครื่องพิมพ์ 3D และหากเป็นชิ้นส่วนราคาถูก ปัญหาก็จะตามมา
ระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของราคาไม่แพง
ทำให้เกิดปัญหาการเยื้องศูนย์และการเสื่อมสภาพของคุณภาพและสึกหรออย่างรวดเร็ว
หากโครงสำหรับตั้งสิ่งของแตก เครื่องพิมพ์จะใช้ไม่ได้
หัวฉีดและหัวพิมพ์ราคาไม่แพง
การอัดรีดและการอุดตันไม่เพียงพอเกิดขึ้นบ่อยครั้ง ส่งผลให้หัวและหัวฉีดสึกหรอ/ชำรุด
วัสดุราคาไม่แพง
คุณภาพการพิมพ์และการตั้งค่าการพิมพ์ไม่สอดคล้องกันและมีการใช้งานที่จำกัด
โต๊ะการสร้างแบบจำลองราคาไม่แพง
ชั้นแรกล้มเหลวในการพิมพ์และเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องพิมพ์ 3D ราคาประหยัดได้ทำการปรับปรุงหลายอย่าง แต่เครื่องพิมพ์ส่วนใหญ่ยังคงประสบปัญหาพื้นฐาน เครื่องพิมพ์ 3D สำหรับอุตสาหกรรมประกอบด้วยส่วนประกอบคุณภาพสูงที่ออกแบบมาเพื่อการใช้งานในระยะยาว ชิ้นส่วนสิ้นเปลืองได้รับการออกแบบให้เปลี่ยนได้ง่ายเพื่อลดความรำคาญ

◆การสร้างแบบจำลองคุณภาพและข้อผิดพลาดมิติ
สำหรับเครื่องพิมพ์ 3D ระดับอุตสาหกรรม ชิ้นส่วนต่าง ๆ จะต้องอยู่ในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ในการผลิตที่ยอมรับได้เพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรม
น่าเสียดายที่เครื่องพิมพ์ 3D ราคาประหยัดส่วนใหญ่ไม่ได้ให้ความสำคัญกับความแม่นยำในการสร้าง
ดังนั้นจึงไม่สามารถจำลองแบบภายในพิกัดความเผื่อและไม่สามารถใช้ได้ ในบางกรณี ความคลาดเคลื่อนในการพิมพ์จะถูกวัดเป็นมิลลิเมตรแทนที่จะเป็นไมครอน นอกจากข้อผิดพลาดด้านมิติที่ลดลงแล้ว การรวมกันของวัสดุที่ไม่ดีและสภาพแวดล้อมการพิมพ์ยังช่วยลดคุณภาพของชิ้นส่วนอีกด้วย ไม่ใช่เรื่องแปลกที่ชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยเครื่องพิมพ์ 3D ราคาประหยัดจะมีข้อบกพร่องหรือบิดเบี้ยวบนพื้นผิว

ชิ้นส่วนที่จำลองด้วย Markforged

สำหรับเครื่องพิมพ์ 3D ระดับอุตสาหกรรม คุณภาพการพิมพ์เป็นสิ่งสำคัญอันดับแรก เป็นไปได้ที่จะปรับการตั้งค่าการสร้างให้เหมาะสมเพื่อรักษาความคลาดเคลื่อนภายในมาตรฐานการผลิต (0.005 นิ้วหรือ 125 ไมครอน) ในขณะที่ใช้วัสดุที่มีเสถียรภาพเพื่อให้ได้ผิวสำเร็จที่ดีโดยไม่เกิดการบิดเบี้ยว