ปัจจุบันเครื่อง 3D Printer แทบจะเป็นหนึ่งในเครื่องมือช่าง อุปกรณ์เพื่อการศึกษา หรือเครื่องจักรในการผลิตของหลายอุตสาหกรรมไปแล้ว ดังนั้นจึงมีความหลากหลายทั้งเทคโนโลยี วัสดุ ความยากในการใช้งาน รวมไปถึงราคา ซึ่งแตกต่างกันไป ดังนั้นบทความนี้จึงเหมาะกับคนที่ยังไม่แน่ใจว่างาน หรือ Application ของตัวเอง นั้นเหมาะสมกับเทคโนโลยีใด และถ้าหากลงทุนจะต้องตั้งงบประมาณ (budget) จะต้องคำนึงถึงอะไรบ้าง โดยเน้นไปที่เทคโนโลยีหลัก 3 เทคโนโลยี และราคาเครื่องที่ไม่เกิน 1 ล้านบาท
- Fused Depostion Modelling (FDM/FFF) แบบเส้นพลาสติก
- Stereolithography (SLA/DLP/LCD) แบบน้ำเรซิน
- Selective Laser Sintering (SLS) แบบผงแป้ง
1. ขนาดการพิมพ์ (building size)
สำหรับคนที่ให้ความสำคัญด้านขนาดการพิมพ์ สำคัญเป็นอันดับแรกคงหนีไม่พ้นเครื่อง 3D Printer แบบใช้เส้นพลาสติก (FDM/FFF) ซึ่งมีราคาต่อพื้นที่การพิมพ์ต่ำที่สุด รวมถึงวัสดุที่หาได้ง่ายในไทย มีให้เลือกหลากหลาย โดยตัวเครื่องมีให้เลือกตั้งแต่แบบ DIY ซึ่งต้องมาประกอบเครื่องเอง จนไปถึงเครื่องระดับอุตสาหกรรมที่รองรับวัสดุความแข็งแรงสูง ในราคาที่ถูกกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ อย่างไรก็ตามเครื่องระดับอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ที่รองรับวัสดุแข็งแรงมากเช่น PEEK PEAK หรือ PEI นั้น ส่วนใหญ่จะมีขนาดที่ไม่ได้ใหญ่มากนัก ส่วนใหญ่ไม่เกิน 30×30 cm ในขณะที่เครื่องที่เน้นพิมพ์เฉพาะ PLA ในราคาเท่ากัน สามารถเลือกเครื่องในระดับ 1×1 เมตรได้เลย
สำหรับเทคโนโลยี SLA/LCD/DLP และ SLS นั้น ขนาดการพิมพ์ในราคาเครื่องระดับนี้ โดนจำกัดด้วย ตัวฉายแสงเลเซอร์ หรือ UV ทั้งหลาย ที่มีราคาสูงเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัว ดังนั้นจึงมีตัวเลือกไม่มากนักในราคาระดับนี้
2. ความละเอียดและคุณภาพผิว (Quality)
- สำหรับคนที่ต้องการคุณภาพด้านผิวมาเป็นอันดับที่ 1 คงหนีไม่พ้น เทคโนโลยีเรซิน 3D Printer ที่ได้ชิ้นงานผิวเรียบแทบไม่เห็นรอต่อระหว่างชั้น แถมยังสามารถทำสีตกแต่งได้ง่าย เหมือนงานจากเครื่องฉีดพลาสติก (injection molding) อย่างไรก็ตามข้อเสียคงเป็นเรื่องขนาดการพิมพ์ที่ยังเล็กอยู่ในปัจจุบันสำหรับเครื่องราคาถูก หากมีชิ้นงานขนาด 25×25 cm ขึ้นไป แนะนำใช้บริการจ้างพิมพ์ 3D (printing service) จะเป็นการประหยัดมากกว่า แถมใช้เวลาไม่นาน ปัจจุบันหลายๆที่การันตี 2-3 วัน ได้งานเลย
- เทคโนโลยีที่รองลงมาคือ SLS ซึ่งให้พื้นผิวที่ต่างออกไป คือเป็นลักษณะผิวหยาบๆทั้งชิ้น คล้ายผ่านการพ่นทรายมาแล้ว ซึ่งโดยทั่วไปมองไม่เห็นรอยต่อระหว่างชั้นเช่นกัน แต่การทำสีอาจจะยากกว่า SLA เล็กน้อย ในระดับอุตสาหกรรมนิยมใช้การอบหรือย้อมสี เพื่อให้เนื้อสีซึมเข้าไปในชิ้นงานเลย ดังนั้นต่อให้ผิวเป็นรอยแค่ไหน ตัวเนื้อสีก็ยังเหมือนเดิม
- สำหรับ FDM/FFF ให้พื้นผิวที่แย่ที่สุด ต้องผ่านการขัดชิ้นงาน หลายครั้ง ก่อนที่จะลงสี
ความละเอียดมาตรฐานของแต่ละเทคโนโลยี ที่มักใช้เป็นค่ากลางในการคิดค่าบริการพิมพ์ 3D
- FDM/FFF 200 ไมครอน (0.2 mm)
- SLA/DLP/LCD 25-50 ไมครอน (0.025-0.05 mm)
- SLS 100 ไมครอน (0.1 mm)
ที่มา: www.antonmansson.com
3. ความแม่นยำ (Accuracy)
ความแม่นยำเป็นสิ่งหนึ่งที่สำคัญมากสำหรับคนที่นำชิ้นงาน 3D Printed ไปใช้งานต่อ ไม่ว่าจะประกอบเข้ากับชิ้นงานอื่น (Assembly) หรือทำหน้าที่เป็นตัวไกด์ตัวยึดในการผลิต (Jig&Fixture) ซึ่งโดยปกติแล้วความคลาดเคลื่อนจากการผลิต (tolerance) เป็นเรีืื่องปกติอยู่แล้ว เช่นเดียวกับเทคโนโลยี 3D Printing แต่ละแบบจากข้อมูลที่รวบรวมมาก็จะแตกต่างกันตามนี้
- เทคโนโลยี FDM ความคลาดเคลื่อนอยู่ที่ บวกลบ 300-500 ไมครอน
- เทคโนโลยี SLA ความคลาดเคลื่อนอยู่ที่ บวกลบ 100 ไมครอน
- เทคโนโลยี SLS ความคลาดเคลื่อนอยู่ที่ บวกลบ 200 ไมครอน
ข้อมูลดังกล่าวรวมรวมมาจากเวบไซต์บริการพิมพ์ชั้นนำของโลก ที่แนะนำไว้มากมาย เช่น 3DHub i.Materialize Sculpteo โดยเป็นเครื่องในระดับที่น่าเชื่อถือได้ ดังนั้นการใช้งานเครื่องจริงอาจจะมีความคลาดเคลื่อนมากกว่านี้ได้
4. การพิมพ์จำนวนมาก (Production Scale)
- สำหรับการพิมพ์ชิ้นงานจำนวนมากๆ ในระดับ Production นั้น ทั้งเทคโนโลยี FDM SLA และ SLS ใช้ลักษณะการขึ้นรูปเป็นจุด (Point) เช่น หัวฉีด (Nozzle) เลเซอร์ (Laser) ทำให้เมื่อจำนวนชิ้นงานเพิ่มขึ้น เวลาจึงเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัว ในขณะที่เทคโนโลยีพิมพ์เรซินแบบ DLP หรือ LCD ใช้การฉายภาพทั้งชั้นพร้อมกัน จึงใช้เวลาไม่แตกต่างกันมากนัก เมื่อพิมพ์ 1 หรือ 100 ชิ้นงาน
- อีกปัจจัยที่ต้องคำนึงคือ พื้นที่การพิมพ์ ในกรณีของ FDM และ SLA/DLP/LCD นั้น หากต้องการพิมพ์เต็มพื้นที่ทั้ง กว้างxยาวxสูง จำเป็นเว้นระยะที่เหมาะสม รวมถึงมี Support รองรับชิ้นงานมากมาย เพื่อไม่ให้ชิ้นงานแต่ละชิ้นติดกัน แต่ถ้าเป็น SLS สามารถที่จะวางชิ้นงานได้เต็มพื้นที่ ทุกด้านจนเต็ม ทำให้การผลิตต่อครั้งคุ้มค่ามากที่สุด
- ผงแป้งที่เป็นวัสดุสำหรับเครื่อง SLS สามารถรีไซเคิลหรือใช้ใหม่ได้เพียง 50% เท่านั้น ดังนั้นร้านที่บริการส่วนใหญ่ จึงมักรอเป็นรอบการผลิตให้เต็มพื้นที่ก่อนเริ่มต้นพิมพ์
ที่มา: http://www.3dbenchy.com
5. ความแข็งแรงของวัสดุ (Materials Strength)
เนื่องจากวัสดุสำหรับเทคโนโลยีแต่ละแบบ แตกต่างกันมาก จึงต้องใช้มาตรฐานการทดสอบความแข็งแรงที่เหมือนกัน ส่วนใหญ่จะใช้เป็นมาตรฐาน ASTM (American Society for Testing and Materials) ทดสอบแรงดึงของชิ้นงาน (Tensile Strength) หรือทดสอบความทนทานต่อแรงกระแทก (Impact Strength) ทั้งนี้ถึงแม้เทคโนโลยีตระกูลเรซิน SLA/DLP/LCD จะมีเรซินเกรดวิศวกรรมแต่ความแข็งแรงก็อยู่ในระดับเส้นพลาสติก ABS Filament เท่านั้น อีกทั้งมีราคาที่สูงกว่าพอสมควร ผู้ใช้ก็ต้องคำนึงถึงต้นทุนและความต้องการว่าต้องการความแข็งแรง หรือคุณภาพผิวมากกว่ากัน
- เทคโนโลยี FDM/FFF วัสดุที่อยู่ในเกรด 1 คือความแข็งแรงต่ำ แต่พอใช้งานต้นแบบหรืองานทั่วๆไปได้ เช่น ABS PETG
- เทคโนโลยี FDM/FFF วัสดุที่อยู่ในเกรด 2 คือความแข็งแรงปานกลาง เป็นวัสดุวิศวกรรม แต่ด้วยกระบวนการผลิต ทำให้ความแข็งแรงสู้งานจากการฉีดขึ้นรูปไม่ได้ เช่น PC Nylon PP หรือวัสดุผสม (Composite) ที่มีการเติมเส้นใยคาร์บอน เส้นใยแก้ว
- เทคโนโลยี FDM/FFF วัสดุที่อยู่ในเกรด 3 คือความแข็งแรงสูงมาก สำหรับทดแทนโลหะในบางงาน เช่น PEEK PEAK Ultem PET กลุ่มนี้เครื่องที่ใช้จะมีราคาที่สูงโดดจากกลุ่มที่ 2 มาก เนื่องจากชิ้นส่วนและอะไหล่ ต้องรองรับการพิมพ์ที่อุณหภูมิสูงตลอดเวลา
- เทคโนโลยี SLS ในราคาระดับนี้ ตัวเลือกมีเพียง Nylon PA11 และ PA12 ที่มีความแข็งแรงเทียบเท่าจากกระบวนการฉีดขึ้นรูป ดังนั้นจึงใช้งานจริงได้เลย หากออกแบบชิ้นส่วนที่รองรับมาเหมาะสมแล้ว
ที่มา: https://www.nature.com
ตารางสรุปข้อมูลการเลือกใช้เทคโนโลยี
