Slide-ditto-1

ระบบการพิมพ์แบบ 3D คืออะไร? (What is 3D printing?)

การพิมพ์สามมิติ (3D) คืออะไร (What is 3D printing)

การพิมพ์สามมิติหรือการขึ้นรูปชิ้นงานด้วยการเติมเนื้อวัสดุเป็นกระบวนการผลิตวัตถุสามมิติที่เป็นของแข็งจากไฟล์ดิจิตอลการผลิตวัตถุสามมิตินี้กระทำโดยใช้กระบวนการเติมแต่ง โดยกระบวนการนี้จะเป็นการวางแต่ละชั้นของวัตถุดิบซ้อนกันจนกว่าจะสำเร็จออกมาเป็นชิ้นงานวัตถุสามมิติ โดยจะสามารถมองเห็นแต่ละชั้นเป็นแนวนอนบาง ตลอดชิ้นของวัตถุ

 infograph1

การพิมพ์สามมิติ (3D) ทำงานอย่างไร

การผลิตชิ้นงานสามมิตินี้เริ่มต้นด้วยการออกแบบเสมือนจริงของชิ้นวัสดุที่คุณต้องการสร้าง โดยการออกแบบเสมือนจริงนี้จะทำโดยใช้โปรแกรม CAD (Computer Aided Design) โดยใช้โปรแกรมสร้างแบบจำลองสามมิติ (สำหรับการสร้างวัตถุชิ้นใหม่ทั้งหมด) หรือโดยใช้เครื่องสแกนสามมิติ (สำหรับการคัดลอกวัตถุที่มีอยู่แล้ว) สแกนเนอร์นี้จะทำสำเนาดิจิตอลสามมิติและส่งเข้าสู่โปรแกรมสร้างแบบจำลองสามมิติ

การเตรียมไฟล์ดิจิตอลที่สร้างขึ้นโดยโปรแกรมสร้างแบบจำลองสามมิตินั้น โปรแกรมจะแบ่งชิ้นงานเป็นชั้นๆจำนวนหลายร้อยถึงหลายพันชั้น เมื่อไฟล์ที่เตรียมพร้อมนี้ได้ถูกนำขึ้นสู่เครื่องพิมพ์สามมิติ เครื่องพิมพ์จะสร้างวัตถุชั้นต่อชั้น โดยเครื่องพิมพ์สามมิตินี้จะอ่านชั้นทุกชั้น (ในรูปแบบภาพสองมิติ) และดำเนินการสร้างชั้นวัตถุแต่ละชั้นโดยไม่ทำให้เห็นช่องว่างของแต่ละชั้น จนสำเร็จออกมาเป็นวัตถุสามมิติในที่สุด

 

วิธีการและเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ (3D)

เครื่องพิมพ์สามมิติแต่ละเครื่องไม่ได้ใช้เทคโนโลยีเดียวกันทั้งหมดขึ้นอยู่กับจุดประสงค์การใช้งาน เนื่องจากมีเทคโนโลยีการพิมพ์ที่หลากหลายในการพิมพ์วัตถุสามมิติที่ตั้งแต่ปี 2012 เป็นต้นมานั้นสารเติมแต่งจะแตกต่างกันในกรรมวิธีการสร้างชั้นแต่ละชั้นก่อตัวขึ้นเรื่อยๆเพื่อผลิตวัตถุออกมาเป็นชิ้นงานสำเร็จ บางวิธีการจะใช้วัตถุดิบที่เป็นของเหลวหรือนิ่มในการผลิตชั้น และเทคโนโลยีที่นิยมใช้กันมากที่สุดในการพิมพ์วิธีนี้คือการใช้ Selective laser sintering (SLS) หรือการยิงแสงเลเซอร์และ Fused deposition modeling (FDM) หรือการพิมพ์แบบใช้หัวฉีด อีกวิธีหนึ่งในการพิมพ์ได้แก่การวางวัตถุดิบซึ่งเป็นของเหลวที่จะแข็งตัวโดยการใช้เทคโนโลยีต่างๆ โดยเทคโนโลยีที่นิยมนำมาใช้ในวิธีการนี้ได้แก่ Stereolithography (SLA) หรือการพิมพ์โดยยิงลำแสงอุลตร้าไวโอเล็ต

  • Selective laser sintering (SLS) หรือการยิงแสงเลเซอร์ 

    เทคโนโลยีนี้ใช้แสงเลเซอร์ที่มีพลังงานสูงในการหลอมรวมอนุภาคขนาดเล็กของพลาสติก โลหะ ผงเซรามิค หรือผงแก้วเข้าด้วยกันจนกระทั่งกลายเป็นชิ้นงานวัสดุสามมิติที่ต้องการ โดยแสงเลเซอร์จะหลอมผงวัสดุโดยการสแกนแต่ละชั้นจากโปรแกรมสร้างแบบสามมิติบนพื้นผิวของแท่นผงวัสดุ หลังจากสแกนแต่ละชั้นแล้ว แท่นผงวัสดุจะลดระดับลงตามความหนาของชั้นวัสดุหนึ่งชั้น หลังจากนั้นชั้นวัสดุชั้นใหม่จะถูกพ่นไว้ด้านบนและขั้นตอนนี้จะถูกทำซ้ำๆจนกระทั่งชิ้นงานสำเร็จ 

    เนื่องจากผงวัสดุที่เหลือจากการผลิตชิ้นงานนี้จะยังไม่ถูกแตะต้อง ดังนั้นจึงกลายเป็นข้อได้เปรียบเนื่องจากผงวัสดุที่ยังไม่ถูกใช้งานจะสามารถนำกลับมาใช้ได้ใหม่ในการพิมพ์ครั้งต่อไป เทคโนโลยีการพิมพ์แบบ Selective laser sintering (SLS) หรือการยิงแสงเลเซอร์นี้ถูกคิดค้นและจดลิขสิทธิ์ได้ ดร. คาร์ล เดคการ์ด แห่งมหาวิทยาลัยเทกซัสในช่วงกลางของปี 1980 ภายใต้การสนับสนุนจาก DARPA. 

  • Fused deposition modeling (FDM) หรือการพิมพ์แบบใช้หัวฉีด 

    เทคโนโลยีการพิมพ์แบบใช้หัวฉีดนี้ทำงานโดยใช้เส้นใยพลาสติกหรือลวดโลหะ และส่งผ่านวัสดุนี้ไปยังหัวฉีดที่สามารถเปิดปิดการไหลได้ หัวฉีดนี้จะความร้อนเพียงพอที่จะหลอมละลายวัสดุและเคลื่อนย้ายได้ทั้งทิศทางแนวนอนและแนวตั้ง โดยกลไกการควบคุมตัวเลขที่ควบคุมโดยตรงจากโปรแกรม Computer-aided manufacturing (CAM) วัตถุจะถูกผลิตขึ้นโดยที่หัวฉีดจะพ่นวัตถุดิบที่ละลายออกมาเป็นชั้นๆ โดยวัตถุที่ถูกพ่นออกมาจากหัวฉีดนั้นจะแข็งตัวทันที 

    เทคโนโลยี FDM ถูกคิดค้นโดย สก็อต ครัมพ์ ในช่วงปลายยุค 80 หลังจากจดสิทธิบัตรแล้ว เขาก็เริ่มต้นก่อตั้งบริษัท Stratasys ในปี 1988 โดยมีซอฟท์แวร์ที่มาพร้อมกับเทคโนโลยีนี้โดยอัตโนมัติเป็นการสนับสนุน เครื่องจักรสามารถจัดการวัสดุได้สองแบบ คือแบบแรกสำหรับตัวต้นแบบ และแบบที่สองสำหรับโครงสร้างสนับสนุนที่ใช้แล้วทิ้ง 

    คำเรียกวิธีการ Fused deposition modeling และตัวย่อ FDM ถือเป็นเครื่องหมายการค้าของบริษัท Stratasys ดังนั้น คำที่เป็นทางเลือกได้แก่ Fused filament fabrication หรือตัวย่อ FFF จึงถูกนำมาใช้แทนโดยกลุ่มสมาชิกของโครงการ RepRap เพื่อความถูกต้องทางกฎหมาย 

  • Stereolithography (SLA) หรือการพิมพ์โดยยิงลำแสงอุลตร้าไวโอเล็ต 

    เทคโนโลยีหลักที่ใช้ในการผลิต photopolymerization เพื่อผลิตชิ้นงานของแข็งขึ้นจากวัสดุเหลวได้แก่เทคโนโลยี SLA เทคโนโลยีนี้ใช้วัสดุของเหลวแบบเรซินหรือ liquid ultraviolet curable photopolymer และใช้แสงเลเซอร์อุลตร้าไวโอเล็ตในการสร้างชั้นของวัตถุทีละชั้น ในแต่ละชั้น แสงเลเซอร์จะแทรกเข้าไปยังภาพตัดขวางของต้นแบบบนพื้นผิวของเรซินเหลว เมื่อสัมผัสกับแสงเลเซอร์ เรซินจะแข็งตัวและผนึกเข้ากับชั้นวัสดุด้านล่าง 

    หลังจากต้นแบบได้รับแสงเลเซอร์แล้ว ถาดก็จะเคลื่อนที่ลงตามระยะเท่ากับความหนาของชั้นหนึ่งชั้น โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 0.05 มิลลิเมตรถึง 0.15 มิลลิเมตร (0.002 นิ้วถึง 0.006 นิ้ว) หลังจากนั้น ใบมีดที่เคลือบเรซินเหลวจะเคลื่อนอย่างรวดเร็วทั่วภาพตัดขวางและเคลือบอีกชั้นด้วยวัตถุดิบเหลว พื้นผิวของเหลวชั้นใหม่นี้จะสัมผัสกับแสงเลเซอร์และผนึกเข้ากับชั้นก่อนหน้าจนสำเร็จเป็นชิ้นงานสามมิติที่สมบูรณ์ Stereolithography requires the use of supporting structures which serve to attach the part to the elevator platform. – ประโยคนี้แปลเองนะ 

    เทคโนโลยีนี้ถูกคิดค้นขึ้นในปี 1986 โดยชาร์ลส์ ฮัลล์ที่ได้ก่อตั้ง บริษัท 3D System ขึ้นในเวลาเดียวกันอีกด้วย 

การประยุกต์ใช้งาน (Application)

การพิมพ์สามมิติสามารถนำมาประยุกต็ใช้ได้กับงานออกแบบเสมือนจริง CAD งานหล่อโลหะ งานสถาปัตยกรรม การศึกษา ภูมิศาสตร์ สาธารณสุข งานด้านบันเทิง การค้าปลีก

นอกจากนี้ ยังรวมถึงการฟื้นฟูซากดึกดำบรรพ์ การจำลองวัตถุโบราณล้ำค่าในประวัติศาสตร์ การฟื้นฟูกระดูกและส่วนต่างๆของร่างกายในนิติวิทยาศาสตร์ และการฟื้นฟูความเสียหายอย่างหนักจากหลักฐานที่ได้มาจากการตรวจสอบอาชญากรรมในที่เกิดเหตุ

 ในปี 2007 การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติได้ถูกแนะนำให้ใช้สำหรับการแสดงศิลปะ โดยศิลปินได้ใช้เครื่องพิมพ์สามมิติในงานรูปแบบต่างๆมากมาย

 ในปี 2010 เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติได้รับการศึกษาโดยองค์กรเทคโนโลยีชีวภาพและสถาบันการศึกษาสำหรับการใช้งานที่อาจะเป็นไปได้ในงานวิศวกรรมเนื้อเยื่อ โดยการผลิตชิ้นส่วนของร่างกายและอวัยวะจากเทคโนโลยีการพิมพ์ ชั้นของเซลล์ที่มีชีวิตได้ถูกฝากไว้ในเจลอันเป็นเสมือนสื่อกลางและได้ถูกสร้างขึ้นช้าๆเพื่อก่อเป็นโครงสร้างสามมิติ โดยได้มีการทำวิจัยอย่างต่อเนื่องอาทิ การพิมพ์อวัยวะ การพิมพ์ชีวภาพ และวิศวกรรมเนื้อเยื่อโดยใช้คอมพิวเตอร์เข้ามาช่วย

 

 

ติดตามเราได้ที่ !!
Posted in Uncategorized.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>