การพิมพ์ 3D เป็นหนึ่งในของขวัญที่น่าทึ่งของเทคโนโลยีที่ช่วยให้เราสามารถพิมพ์โมเดลสามมิติของวัตถุต่างๆ ได้ กระบวนการพิมพ์ 3D มีประโยชน์ในหลายภาคส่วน อย่างไรก็ตาม เราเข้าใจเกี่ยวกับการพิมพ์ 3D มากน้อยเพียงใด? หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้ที่น่าสนใจ ไม่ต้องมองหาที่ไหนอีกแล้ว นี่คือสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับการพิมพ์ 3D
การพิมพ์ 3 มิติคืออะไร?
การพิมพ์ 3D เป็นกระบวนการเสริมที่เป็นนวัตกรรมซึ่งเกี่ยวข้องกับการวางวัสดุทีละชั้นเพื่อสร้างวัตถุสามมิติจากไฟล์ดิจิทัล ในกระบวนการพิมพ์ 3D จนกว่าวัตถุที่ต้องการจะถูกสร้างขึ้นอย่างสมบูรณ์ 'เครื่องพิมพ์ 3D' จะวางวัสดุเป็นชั้นตามลำดับ
การทำงานของการพิมพ์ 3 มิติ
เช่นเดียวกับเครื่องพิมพ์แบบดั้งเดิม เครื่องพิมพ์ 3D ใช้เทคโนโลยีที่หลากหลาย และเทคโนโลยีที่พบมากที่สุดคือการสร้างแบบจำลองด้วยการหลอมรวม (FDM) แม้ว่าเทคโนโลยีที่แตกต่างกันจะถูกใช้ในการพิมพ์ 3D แต่กระบวนการพิมพ์ 3D มักจะประกอบด้วยสามขั้นตอน: การสร้างแบบจำลองดิจิทัล การเตรียมมันโดยใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ (CAD) และจากนั้นพิมพ์มันทีละชั้นโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3D
ขึ้นอยู่กับเทคนิค เครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถใช้วัสดุที่แตกต่างกันได้ รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง
(สแตนเลส, ลวดเชื่อม, อลูมิเนียม, และไทเทเนียม, รวมถึงอื่นๆ), พลาสติกและโพลิเมอร์ (รวมถึงคอมโพสิตที่รวมพลาสติกกับโลหะ, ไม้, และวัสดุอื่นๆ); เซรามิก, ปูนปลาสเตอร์, แก้ว, เป็นต้น.
ประเภทต่าง ๆ ของเครื่องพิมพ์ 3D
เครื่องพิมพ์ 3D มีให้เลือกหลายประเภท และส่วนใหญ่ทำงานโดยการสร้างชิ้นส่วนทีละชั้น ความแตกต่างหลักอยู่ที่วัสดุที่ใช้และเทคนิคที่ใช้ในการเชื่อมแต่ละชั้นเพื่อสร้างชิ้นส่วนสุดท้าย
- การพิมพ์แบบหลอมรวม (FDM): พลาสติกถูกจัดส่งมาในรูปแบบเส้นใยบนสปูลสำหรับเครื่องพิมพ์นี้ เพื่อให้พลาสติกหลอมละลาย เส้นใยจะถูกดันผ่านช่องว่างที่ร้อน หัวฉีดจะดันพลาสติกผ่านหัวฉีด ซึ่งจะปล่อยพลาสติกออกมาเป็นชั้น ๆ ทีละชั้น
- สเตอรีโอลิธอกราฟี (SLA): เครื่องพิมพ์นี้เปลี่ยนฟิล์มโฟโตโพลิเมอร์เหลวให้เป็นชิ้นส่วนแข็ง เลเซอร์กำลังสูงจะทำการร่างภาพตัดขวางของชิ้นส่วนในรูปแบบ 2D แสงนี้จะทำให้พลาสติกในชั้นบนของแผ่นฐานเกิดการพอลิเมอไรซ์ หลังจากนั้นจะมีการเคลื่อนไหวเล็กน้อยของแผ่นสร้าง ตามด้วยการนำฟิล์มโฟโตโพลิเมอร์ใหม่มาใช้ และจากนั้นกระบวนการเลเซอร์จะดำเนินต่อไป แล้วทำให้มันแข็งตัวกับชั้นก่อนหน้า
- การหลอมละลายด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร (SLS): กระบวนการพิมพ์ 3D นี้เริ่มต้นโดยการวางชั้นบาง ๆ ของผงบนแผ่นงาน จากนั้นเลเซอร์พิเศษจะทำให้ผงร้อนขึ้นเพื่อทำให้มันแข็งตัวและสร้างรูปทรงของวัตถุที่กำลังพิมพ์ กระบวนการนี้จะทำซ้ำทีละชั้นจนกว่าวัตถุทั้งหมดจะเสร็จสมบูรณ์
- การประมวลผลแสงดิจิตอล (DLP): เครื่องพิมพ์นี้ผลิตชิ้นส่วนฟอโต้โพลิเมอร์ได้อย่างรวดเร็ว มันคล้ายกับเครื่องพิมพ์สเตอรีโอลิธอกราฟี (SLA) โดยมีความแตกต่างที่สำคัญเพียงอย่างเดียว ต่างจากเครื่อง SLA ที่ใช้เลเซอร์ในการติดตามชั้น DLP จะใช้แสงที่ฉายเพื่อทำให้ชั้นทั้งหมดแข็งตัว ชิ้นส่วนจะถูกสร้างขึ้นทีละชั้น เนื่องจาก DLP ทำให้ชั้นทั้งหมดแข็งตัวในครั้งเดียว จึงเร็วกว่ามากเมื่อเปรียบเทียบกับ SLA เครื่องพิมพ์ DLP สามารถพิมพ์ชิ้นงานเรซินที่มีรายละเอียดซับซ้อน เช่น ของเล่น เครื่องประดับ ทันตกรรม และรูปปั้นที่มีรายละเอียดที่ละเอียดอ่อน
การใช้งานการพิมพ์ 3 มิติ
การใช้การพิมพ์ 3 มิติตัดข้ามอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากความหลากหลายที่น่าทึ่งของกระบวนการนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อุตสาหกรรมยานยนต์ อวกาศ การแพทย์ หุ่นยนต์ บริการพิมพ์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกมากมายที่ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ การใช้งานหลักของการพิมพ์ 3 มิติ ได้แก่:
- การสร้างต้นแบบและการผลิต
การพิมพ์ 3D ช่วยลดระยะเวลาในการผลิต ทำให้สามารถสร้างต้นแบบได้ภายในไม่กี่ชั่วโมงและในต้นทุนที่ต่ำลง ซึ่งทำให้เหมาะสมโดยเฉพาะสำหรับโครงการที่ผู้ใช้ต้องปรับปรุงการออกแบบในทุกการทำซ้ำ
มันยังเหมาะสำหรับการผลิตสินค้าที่ไม่ต้องการการผลิตจำนวนมากหรือมักจะมีการปรับแต่ง SLS มักถูกใช้ในการผลิตสินค้าสุดท้าย ไม่ใช่แค่ต้นแบบเท่านั้น
- ยานยนต์
อุตสาหกรรมยานยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เชี่ยวชาญด้านรถแข่ง เช่น รถที่ใช้ใน F1 ใช้ประโยชน์จากการพิมพ์ 3 มิติสำหรับการสร้างต้นแบบและการผลิตชิ้นส่วนเฉพาะ องค์กรในพื้นที่นี้ยังสำรวจความเป็นไปได้ในการใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อรองรับความต้องการหลังการขายโดยการผลิตชิ้นส่วนสำรองตามที่ลูกค้าร้องขอ
- การก่อสร้าง
การก่อสร้างเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันหลักของการพิมพ์ 3 มิติ แอปพลิเคชันเฉพาะของการพิมพ์ 3 มิติในงานก่อสร้างรวมถึงการเชื่อมแบบเพิ่มวัสดุ การยึดติดด้วยผง และการอัดรีด
เมื่อเร็ว ๆ นี้ เครื่องพิมพ์ 3D ขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อพิมพ์คอนกรีตได้ถูกนำมาใช้ในการเทรากฐานและสร้างผนัง พวกเขายังสามารถพิมพ์ส่วนคอนกรีตแบบโมดูลาร์สำหรับการประกอบในสถานที่ได้อีกด้วย โซลูชันเหล่านี้ช่วยให้มีความแม่นยำสูงขึ้น ความซับซ้อนมากขึ้น การก่อสร้างที่รวดเร็วขึ้น และการรวมฟังก์ชันที่ดีขึ้นในขณะที่ลดต้นทุนแรงงานและลดของเสีย การพิมพ์ 3D ยังมีประโยชน์ในการผลิตโมเดลสเกลสถาปัตยกรรมอีกด้วย
- การดูแลสุขภาพ
เกี่ยวกับอุตสาหกรรมการดูแลสุขภาพ การพิมพ์ 3 มิติสร้างต้นแบบสำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ในสาขาการแพทย์และทันตกรรม ในทันตกรรม การพิมพ์ 3 มิติช่วยสร้างแบบสำหรับการหล่อครอบฟันโลหะและการผลิตเครื่องมือสำหรับการสร้างเครื่องจัดฟัน
มันยังมีประโยชน์สำหรับการผลิตโดยตรงของการปลูกถ่ายเข่าและสะโพกและรายการสต็อกอื่น ๆ และการสร้างรายการเฉพาะบุคคลสำหรับผู้ป่วย เช่น ขาเทียมที่ปรับแต่งได้, เครื่องช่วยฟัง, และพื้นรองเท้ากายอุปกรณ์ ความเป็นไปได้ของการพิมพ์ 3D คู่มือการผ่าตัดสำหรับการผ่าตัดเฉพาะและการพิมพ์ 3D กระดูก, ผิวหนัง, เนื้อเยื่อ, อวัยวะ, และเภสัชภัณฑ์กำลังถูกสำรวจ
- อวกาศ
ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การพิมพ์ 3 มิติถูกใช้สำหรับการสร้างต้นแบบและการพัฒนาผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาเครื่องบิน เนื่องจากช่วยให้นักวิจัยสามารถตอบสนองต่อความต้องการที่เข้มงวดของการวิจัยและพัฒนาโดยไม่ลดทอนมาตรฐานสูงของอุตสาหกรรม บางส่วนของชิ้นส่วนเครื่องบินที่ไม่สำคัญหรือเก่าก็ถูกพิมพ์ 3 มิติสำหรับการบิน
นอกจากนี้ การพิมพ์ 3D ได้รับความนิยมในตลาดผู้บริโภค ทำให้สามารถสร้างสินค้าส่วนบุคคล เครื่องประดับแฟชั่น และแม้แต่ของตกแต่งบ้าน
บทสรุป
การพิมพ์ 3D รวมถึงเทคโนโลยีและเทคนิคมากมายที่ร่วมกันเสนอความสามารถที่หลากหลายในการผลิตชิ้นส่วนโดยใช้วัสดุต่างๆ การพิมพ์ 3D ยังเป็นเทคโนโลยีที่กำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่องซึ่งมีศักยภาพมหาศาล และมีการสำรวจวัสดุใหม่ๆ ทุกวันเพื่อปรับปรุงกระบวนการพิมพ์และขยายความสามารถที่น่าประทับใจของเครื่องพิมพ์ 3D ที่มีอยู่แล้ว
เมื่อเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงนี้ขยายตัวออกไป คาดว่าจะมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการดูแลสุขภาพ การผลิต และการก่อสร้าง เตรียมตัวให้พร้อมสำหรับอนาคตที่ขอบเขตของสิ่งที่สามารถสร้างสรรค์ได้ถูกผลักดันไปสู่ขีดจำกัดที่น่าอัศจรรย์