คุยกับเรา
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ — รวมถึงฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และวัสดุการพิมพ์ — ได้พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ทำให้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเปลี่ยนจากการเป็นอุปกรณ์สำหรับผู้เริ่มใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ มาเป็นส่วนสำคัญในกระบวนการออกแบบ วิศวกรรม และการผลิตในทุกอุตสาหกรรม
เครื่องพิมพ์ 3 มิติประเภท FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithography) และ SLS (Selective Laser Sintering) เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ที่ได้รับความนิยมสูงสุดในตลาด นวัตกรรมในเทคโนโลยีเหล่านี้ได้เร่งตัวขึ้นอย่างมากในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ทำให้ทั้งสามเทคโนโลยีเข้าถึงธุรกิจต่าง ๆ ได้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม การเลือกใช้โซลูชันการพิมพ์ 3 มิติที่หลากหลายและแข่งขันกันในตลาดอาจเป็นเรื่องท้าทาย
ในคู่มือการเลือกซื้อฉบับสมบูรณ์นี้ เราจะพาคุณสำรวจรายละเอียดของเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM, SLA และ SLS (ซึ่งเรียกตามวัสดุที่ใช้ว่า เส้นพลาสติก เรซิน และผง) โดยเปรียบเทียบในด้านคุณภาพการพิมพ์ วัสดุที่รองรับ การใช้งาน กระบวนการทำงาน ความเร็ว ต้นทุน และปัจจัยอื่น ๆ เพื่อช่วยคุณตัดสินใจเลือกเทคนิคที่เหมาะสมที่สุดสำหรับธุรกิจของคุณ.
FDM 3D Printing คืออะไร?
Fused Deposition Modeling (FDM) หรือที่รู้จักในชื่อ Fused Filament Fabrication (FFF) เป็นประเภทการพิมพ์ 3 มิติที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในระดับผู้บริโภค และยังเป็นเทคโนโลยีที่คนทั่วไปสามารถจดจำได้ง่าย เนื่องจากวิธีการพิมพ์ที่คล้ายกับ "ปืนกาวร้อน" ที่ใช้สร้างชิ้นงานทีละชั้น
เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM มักเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับหลาย ๆ คนที่สนใจในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ เครื่องพิมพ์ประเภทนี้เป็นที่นิยมใช้ในโรงเรียนระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา (K-12) รวมถึงในพื้นที่สร้างสรรค์งาน (Makerspace) ของมหาวิทยาลัยหลายแห่ง สำหรับธุรกิจในด้านการออกแบบ วิศวกรรม และการผลิต เครื่องพิมพ์ FDM มักถูกใช้เพื่อสร้างโมเดลต้นแบบอย่างรวดเร็ว (Proof of Concept) ที่ช่วยให้ทีมออกแบบเห็นภาพและตัดสินใจก่อนจะพัฒนาเป็นต้นแบบที่มีความสมบูรณ์และใช้งานได้จริงมากขึ้น
เครื่องพิมพ์ FDM มีให้เลือกหลากหลายขนาดและราคาตามความต้องการ ความเรียบง่ายของเทคโนโลยีการพิมพ์และกระบวนการทำงานทำให้ FDM เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับผู้ที่ต้องการเริ่มต้นกับการพิมพ์ 3 มิติ โดยไม่ต้องลงทุนสูง อย่างไรก็ตาม เครื่องพิมพ์ FDM มักแลกความเรียบง่ายและราคาย่อมเยาว์กับคุณภาพและประสิทธิภาพของชิ้นงาน สำหรับผู้ที่ต้องการชิ้นงานที่มีสมรรถนะสูง เช่น ความสามารถในการกันน้ำ ความสม่ำเสมอในทุกทิศทาง (Isotropy) หรือพื้นผิวที่เรียบเนียน เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA และ SLS จะเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าอย่างมาก.
SLA 3D Printing คืออะไร?
Stereolithography หรือที่รู้จักกันในชื่อการพิมพ์ 3 มิติแบบเรซิน เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแรกของโลก ถูกคิดค้นขึ้นในช่วงปี 1980 แม้จะเป็นเทคโนโลยีแรกเริ่ม แต่การยอมรับและการใช้งาน SLA อย่างแพร่หลายกลับช้ากว่า FDM เนื่องจากมีราคาที่สูงกว่าและกระบวนการพิมพ์ที่ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย
SLA หมายถึงกระบวนการที่ใช้แหล่งกำเนิดแสงเพื่อบ่ม (Cure) เรซินเหลวให้แข็งตัวทีละชั้น ในอดีตใช้แสงเลเซอร์เป็นหลัก แต่ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาโดยใช้โปรเจ็กเตอร์ดิจิทัลในเครื่องพิมพ์ DLP หรือหลอดไฟ LED ในเครื่องพิมพ์ MSLA หรือ LCD อย่างไรก็ตาม ทุกเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ใช้เรซินในปัจจุบันยังคงอยู่ในกลุ่มของ Stereolithography แม้ว่าคำนี้มักถูกใช้เฉพาะกับเครื่องที่ใช้เลเซอร์ในการบ่มเรซิน
คุณสมบัติและการใช้งานของ SLA 3D Printing
- คุณภาพชิ้นงานที่เหนือกว่า: เครื่องพิมพ์ SLA สามารถผลิตชิ้นงานที่มีพื้นผิวเรียบเนียน ความแม่นยำสูง และความเที่ยงตรงในมิติที่ดีกว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแบบอื่น
- เหมาะสำหรับต้นแบบที่ใช้งานได้จริง: ชิ้นงานที่ผลิตด้วย SLA สามารถจำลองรูปลักษณ์และคุณสมบัติการใช้งานของชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยการฉีดพลาสติก (Injection Molding) ได้อย่างใกล้เคียง
- การผลิตชิ้นงานที่ใช้งานจริงและเครื่องมือ: ด้วยพื้นผิวที่มีคุณภาพสูงและคุณสมบัติวัสดุที่หลากหลาย SLA จึงเหมาะสำหรับการสร้างผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและอุปกรณ์เครื่องมือ
เทคโนโลยี SLA เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการผลิตชิ้นงานที่ต้องการคุณภาพสูง เช่น การออกแบบต้นแบบที่มีรายละเอียด การผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป และการสร้างเครื่องมือในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย.
SLS 3D Printing คืออะไร?
Selective Laser Sintering (SLS) เป็นเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในงานอุตสาหกรรม โดยได้รับความไว้วางใจจากวิศวกรและผู้ผลิตในหลายอุตสาหกรรม เนื่องจากสามารถผลิตชิ้นส่วนที่แข็งแรงและใช้งานได้จริง
เครื่องพิมพ์ SLS ใช้เลเซอร์กำลังสูงในการหลอมละลายอนุภาคผงโพลิเมอร์ขนาดเล็กเข้าด้วยกัน ผงที่ไม่ได้หลอมจะช่วยพยุงชิ้นงานระหว่างกระบวนการพิมพ์ ทำให้ไม่จำเป็นต้องสร้างโครงรองรับเฉพาะ (Support Structure) จึงเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นงานที่มีรูปทรงซับซ้อน เช่น ฟีเจอร์ภายใน องศาอันเดอร์คัท ผนังบาง และส่วนที่มีลักษณะเว้า นอกจากนี้ การพิมพ์ SLS ยังรองรับการผลิตในปริมาณมากได้ เนื่องจากผงรองรับในเตียงพิมพ์สามารถช่วยให้จัดวางชิ้นงานในรูปแบบ "ซ้อน" ได้ ทำให้สามารถเติมเต็มพื้นที่การพิมพ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มปริมาณการผลิตได้แม้ใช้เครื่องพิมพ์เพียงเครื่องเดียว
คุณสมบัติของชิ้นงานจาก SLS
- ชิ้นงานที่ได้มีคุณสมบัติทางกลยอดเยี่ยม แข็งแรงเทียบเท่ากับชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยการฉีดพลาสติก (Injection Molding)
- วัสดุที่ใช้มากที่สุดคือ ไนลอน (Nylon) ซึ่งเป็นพลาสติกวิศวกรรมที่ได้รับความนิยมสูง เนื่องจากมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม เช่น น้ำหนักเบา แข็งแรง ยืดหยุ่น และทนทานต่อแรงกระแทก สารเคมี ความร้อน แสง UV น้ำ และฝุ่น
- วัสดุอื่น ๆ ที่ใช้ในการพิมพ์ SLS ได้แก่ ไนลอนผสม (Nylon Composites), โพลีโพรพิลีน (PP) และ TPU (Thermoplastic Polyurethane) ซึ่งเป็นวัสดุที่ยืดหยุ่น
ด้วยความสามารถในการผลิตชิ้นงานที่ซับซ้อน แข็งแรง และรองรับปริมาณการผลิตได้สูง เทคโนโลยี SLS จึงเป็นตัวเลือกยอดนิยมในอุตสาหกรรมการออกแบบ วิศวกรรม และการผลิต.
ธุรกิจส่วนใหญ่ที่ใช้การพิมพ์ 3 มิติในกระบวนการทำงานอย่างสม่ำเสมอมักพึ่งพาเทคโนโลยีมากกว่าหนึ่งประเภท เช่นเดียวกับเครื่อง CNC หรือเครื่องฉีดพลาสติก เครื่องพิมพ์ 3 มิติมักถูกมองว่าเป็นเครื่องมือที่หลากหลายในกล่องเครื่องมือของวิศวกร นักออกแบบ และผู้ผลิต โดยมี "เครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับงานที่เหมาะสม" ขึ้นอยู่กับความต้องการของชิ้นงานและขั้นตอนในกระบวนการ
เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM, SLA และ SLS มีความโดดเด่นในด้านที่แตกต่างกัน และจะให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเมื่อใช้ร่วมกันในลักษณะเสริมกันเพื่อรองรับการทำงานในแต่ละส่วนของกระบวนการ.
ตัวอย่างการใช้งานจริงของการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ FDM, SLA และ SLS ร่วมกัน
- Brose
ใช้เทคโนโลยี FDM, SLA และ SLS ในการผลิตตั้งแต่ต้นแบบชิ้นส่วนยานยนต์ในระยะเริ่มต้น ไปจนถึงการผลิตชิ้นส่วนสำหรับการประกอบเบาะรถยนต์ในปริมาณมากกว่า 250,000 ชิ้น - Labconco
ใช้เทคโนโลยี SLA, FDM และ SLS ในการผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่ใช้งานจริง เครื่องมือประกอบ (Tooling) จิ๊ก (Jigs) ฟิกซ์เจอร์ (Fixtures) และต้นแบบผลิตภัณฑ์ วิศวกรผลิตภัณฑ์ Brent Griffith ใช้เครื่องพิมพ์ FDM เพื่อลดต้นทุนในการสร้างต้นแบบ ก่อนที่จะพิมพ์ด้วย SLA หรือ SLS สำหรับชิ้นส่วนที่ใช้งานจริงในอุปกรณ์หรือห้องปฏิบัติการของพวกเขา - Hyphen
ใช้เครื่องพิมพ์ FDM สำหรับการตรวจสอบการออกแบบอย่างรวดเร็ว และใช้เครื่องพิมพ์ SLA ซีรีส์ Form สำหรับการผลิตเครื่องมือและชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำสูงและแรงเสียดทานต่ำ ส่วนเครื่องพิมพ์ SLS ซีรีส์ Fuse ถูกใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงกดดันหรือมีโครงสร้างที่ต้องการความแข็งแรงสูง เช่น ชิ้นส่วนที่รองรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือโครงสร้างของเครื่องจักร - Vital Auto
Anthony Barnicott ผู้จัดการห้องปฏิบัติการ ใช้เครื่องพิมพ์ FDM ขนาดใหญ่ 14 เครื่อง, เครื่องพิมพ์ SLA ซีรีส์ Form ขนาดใหญ่ 3 เครื่อง และเครื่องพิมพ์ SLS ซีรีส์ Fuse 5 เครื่อง ในการผลิตต้นแบบที่ใช้งานได้จริง และชิ้นส่วนสำหรับการตรวจสอบการออกแบบรถยนต์ต้นแบบ (Concept Cars) ให้กับแบรนด์ชื่อดัง เช่น McLaren, Volvo, Nissan, Lotus และอื่น ๆ - Black Diamond
ใช้การพิมพ์ SLS ด้วยเครื่อง Fuse Series และวัสดุ Nylon 12 Powder ในการผลิตส่วนประกอบของอุปกรณ์ปีนเขาที่จะถูกทดสอบในสภาพแวดล้อมจริงบนภูเขา Wasatch ก่อนลงทุนในแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก (Injection Molding Tool) ทีมงานยังใช้เครื่องพิมพ์ SLA ซีรีส์ Form ในการตรวจสอบการออกแบบชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เช่น หมวกนิรภัย ซึ่งต้องการพื้นผิวที่เรียบเนียนและคุณภาพระดับใช้งานจริง - Foil Drive
ผู้ผลิตไฮโดรฟอยล์จากออสเตรเลีย ใช้เครื่องพิมพ์ SLS ซีรีส์ Fuse ในการผลิตกล่องหุ้มมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับใช้งานใต้น้ำ ในปริมาณ 100-2000 ชิ้น โดยวัสดุ Nylon 12 Powder สามารถทนต่อการใช้งานหนักในสภาพแวดล้อมของชุดใบพัดใต้น้ำ นอกจากนี้ Foil Drive ยังใช้เครื่องพิมพ์ SLA ซีรีส์ Form พร้อมเรซิน Tough 2000 และ Rigid 10K ในการผลิตใบพัดและใบพัดกระแสที่สามารถประกอบและถอดออกได้ ซึ่ง SLA เหมาะสมสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูงในชิ้นส่วนขนาดเล็ก
บทสรุป: การใช้งาน FDM, SLA และ SLS ร่วมกันช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นในกระบวนการออกแบบและผลิต ทำให้ธุรกิจสามารถเลือกเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละขั้นตอนและความต้องการเฉพาะของชิ้นงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
แหล่งที่มา : FDM vs. SLA vs. SLS: 3D Printing Technology Comparison
