การพิมพ์ 3 มิติมีอยู่ทั่วไปในทุกวันนี้ ผู้คนใช้มันเพื่อสร้างทุกสิ่งตั้งแต่ผลิตภัณฑ์ต้นแบบไปจนถึงเครื่องยนต์ไอพ่น และทุกสิ่งในระหว่างนั้น แต่เครื่องพิมพ์ 3D ทำงานอย่างไรกันแน่ เครื่องจักรมหัศจรรย์เหล่านี้สร้างวัตถุสามมิติที่มีรูปร่างแทบทุกชนิดได้อย่างไรในเวลาไม่กี่ชั่วโมง หากคุณเคยสงสัยเกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ แสดงว่าคุณโชคดี ต่อไปนี้เป็นบทสรุปง่ายๆ ของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้กันมากที่สุดสี่เทคโนโลยีที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน
เอฟดีเอ็ม
การสร้างแบบจำลองการทับถมแบบหลอมรวม (FDM)
การสร้างแบบจำลองการสะสมเส้นใยหรือที่เรียกว่าการผลิตเส้นใยแบบหลอมละลายเป็นการพิมพ์ 3 มิติประเภทที่พบบ่อยที่สุด อย่างน้อยก็ในส่วนของผู้บริโภค หากคุณเคยเห็นเครื่องพิมพ์ 3D ด้วยตนเองมาก่อน มีโอกาสค่อนข้างดีที่เป็นเครื่องพิมพ์ FDM
วิดีโอแนะนำ
ในด้านการใช้งานแล้ว เครื่อง FDM โดยเฉลี่ยของคุณทำงานเหมือนกับปืนกาวร้อนที่ควบคุมโดยหุ่นยนต์ (ที่น่าสนใจก็คือ จริงๆ แล้ว FDM ถูกคิดค้นขึ้นอย่างไร ย้อนกลับไปในทศวรรษ 1980!) วัสดุที่เป็นของแข็งเข้าไปที่ปลายด้านหนึ่ง และถูกดันผ่านหัวฉีดร้อน ละลาย และสะสมเป็นชั้นบางๆ สิ่งนี้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำอีกจนกระทั่งวัตถุสามมิติปรากฏขึ้น ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแทนที่จะใช้กาว
เครื่องพิมพ์ 3 มิติ โดยทั่วไปจะใช้เส้นใยเทอร์โมพลาสติก เช่น ABS หรือ PLA พลาสติกที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมโดยเฉพาะเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาให้หลอมละลายและกลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิเฉพาะเจาะจง แต่กลับคืนสู่สถานะของแข็งหลังจากเย็นตัวลงเพียงไม่กี่องศาที่เกี่ยวข้อง
- เครื่องพิมพ์ 3D ที่ดีที่สุดราคาต่ำกว่า 500 เหรียญ
- วาล์วช่วยหายใจที่พิมพ์ 3 มิติช่วยโรงพยาบาลในอิตาลีที่ได้รับผลกระทบจากไวรัสโคโรนา
- หุ่นยนต์สี่ขาที่พิมพ์แบบ 3 มิตินี้พร้อมที่จะใช้งาน Spot ในราคาที่ต่ำกว่า
พูดง่ายๆ ก็คือการพิมพ์ FDM 3D นั้นเป็นการพิมพ์ 2D ซ้ำแล้วซ้ำเล่า ในแต่ละครั้งที่เลเยอร์เสร็จสมบูรณ์ หัวฉีดจะเลื่อนขึ้นเล็กน้อย (หรือบางครั้งฐานจะเลื่อนลง) และเลเยอร์ถัดไปจะถูกพิมพ์ทับไว้ด้านบน ในที่สุด หลังจากที่ชั้นหลายร้อยหรือหลายพันชั้นซ้อนกัน ผลลัพธ์ที่ได้คือวัตถุ 3 มิติ
SLA/DLP
การพิมพ์หินสามมิติ (SL / SLA)
SLA และ DLP เป็นสองด้านของเหรียญเดียวกัน SLA (ภาพสามมิติ) และ DLP (การฉายภาพด้วยเลเซอร์แบบดิจิทัล) ต่างก็ใช้แสงเพื่อ "ขยาย" วัตถุในแหล่งเรซินที่ไวต่อแสง ความแตกต่างก็คือ SLA ทำงานโดยการฉายเลเซอร์ซึ่งเป็นจุดเล็กๆ ของแสงที่เข้มข้น ไปทั่วบริเวณที่กำหนดเพื่อทำให้เลเซอร์แข็งตัวและสร้างชั้นขึ้นมา ในทางตรงกันข้าม เครื่อง DLP จะรักษาทุกพื้นที่ของชั้นไปพร้อมๆ กัน โดยการฉายแสงลงบนเรซินในรูปของชั้นนั้น
โดยไม่คำนึงถึงข้อกำหนดทางเทคนิค โดยทั่วไปแล้ว เครื่องจักร SLA/DLP จะทำงานในลักษณะเดียวกัน ในการเริ่มต้น ฐานพิมพ์ของเครื่องพิมพ์จะถูกหย่อนลงในสระเรซินเหลว และหยุดเพียงเศษเสี้ยวมิลลิเมตรก่อนที่จะถึงด้านล่าง อย่างไรก็ตาม แผ่นฐานนี้มีความโปร่งใสโดยสมบูรณ์ ซึ่งช่วยให้แสงส่องผ่านด้านล่างได้ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น เรซินเหลวใดๆ ที่โดนแสงโดยตรงจะแข็งตัว ซึ่งจะกลายเป็นชั้นแรกของวัตถุและหลอมรวมเข้ากับฐานรองพิมพ์ หลังจากนั้น แผ่นฐานพิมพ์จะขยับขึ้นไม่กี่ไมครอน (ซึ่งดึงเรซินเหลวเข้าไปอยู่ข้างใต้มากขึ้น) และกระบวนการก็เริ่มต้นอีกครั้ง ในลักษณะนี้ วัตถุจะถูกสร้างขึ้นทีละชั้นจากล่างขึ้นบน
เอสแอลเอส
การเผาผนึกด้วยเลเซอร์ (LS / SLS)
การพิมพ์ SLS ทำงานแตกต่างจาก FDM และ SLA อย่างมาก ในการสร้างวัตถุ เครื่องจะฉายแสงเลเซอร์เหนือผงที่มีความละเอียดมาก เพื่อหลอมอนุภาคเข้าด้วยกันจนกลายเป็นชั้นที่บางและแข็งตัว จากนั้นเครื่องจะกวาดผงฝุ่นเพิ่มเติมไปที่ด้านบนของชั้นนั้น (ฝังอย่างมีประสิทธิภาพ) และทำซ้ำขั้นตอนนี้จนกว่าการพิมพ์จะเสร็จสมบูรณ์
วัตถุการพิมพ์ในลักษณะนี้มีข้อดีที่แตกต่างกันหลายประการ ใช้งานได้กับวัสดุหลากหลายประเภท สามารถพิมพ์ส่วนที่ยื่นออกมาและช่วงขยายขนาดใหญ่ได้โดยไม่ต้องใช้วัสดุรองรับ และชิ้นส่วนที่ผลิตก็มีคุณภาพสูงมาก เครื่องพิมพ์ SLS สามารถสร้างวัตถุที่เกือบจะดีเท่ากับชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นผ่านการฉีดขึ้นรูป การกัด และกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมอื่นๆ
ข้อเสียเพียงอย่างเดียว? เครื่องพิมพ์ SLS มีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับเครื่องพิมพ์ FDM และ SLA/DLP เนื่องจากเลเซอร์พลังงานสูงที่สามารถหลอมอนุภาคที่มีขนาดเล็กมากเข้าด้วยกันได้นั้นมีราคาค่อนข้างแพงในการเริ่มต้น โดยทั่วไปแล้ว แม้แต่เครื่องพิมพ์ SLS ที่ถูกที่สุดก็มีราคาสูงถึง 200,000 ดอลลาร์ — และ คนระดับสูง สามารถมีราคาเป็นล้านได้อย่างง่ายดาย ที่กล่าวว่ามีอยู่ไม่กี่ บริษัท กำลังทำงานเพื่อ ทำให้เทคโนโลยีนี้เป็นประชาธิปไตย และทำให้เข้าถึงได้มากขึ้น ดังนั้นจึงมีโอกาสที่เครื่องพิมพ์ SLS อาจจะมีจำหน่ายสำหรับมือสมัครเล่นและผู้บริโภค ในอนาคตอันใกล้นี้.
โพลีเจ็ท
โพลีเจ็ท: การพิมพ์ 3 มิติ
คิดถึง โพลีเจ็ท การพิมพ์เป็นการผสมผสานระหว่างการพิมพ์ FDM, SLA และการพิมพ์แบบปกติ เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท 2 มิติ. เครื่องจักรเหล่านี้จะพ่นเรซินปฏิกิริยาไวแสงหยดเล็กๆ ลงบนพื้นผิวโครงสร้าง จากนั้นจึงบ่ม (ทำให้แข็ง) ทันทีด้วยแสงอัลตราไวโอเลต จากนั้นกระบวนการนี้จะถูกทำซ้ำหลายร้อยครั้ง (หรือหลายพันครั้ง) เพื่อสร้างออบเจ็กต์ทีละชั้น ความแตกต่างที่สำคัญก็คือเครื่องโพลีเจ็ทต่างจากเครื่องพิมพ์ FDM ตรงที่สามารถฝากวัสดุจากหัวฉีดหลายอัน (ซึ่งเป็นที่มาของชื่อ) ได้ในคราวเดียว ซึ่งทำให้มีข้อดีหลายประการ
ประโยชน์ที่ใหญ่ที่สุดของโพลีเจ็ทก็คือ สามารถสร้างวัตถุด้วยสี การไล่ระดับสี และลวดลายที่หลากหลาย เครื่องโพลีเจ็ทหลายเครื่องสามารถพิมพ์ด้วยวัสดุหลายชนิดพร้อมกันได้ ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องการ สว่านไร้สาย โครงสร้างตัวเครื่องเป็นไนลอนและด้ามจับยาง เครื่องโพลีเจ็ทที่ทันสมัยเพียงพอสามารถประดิษฐ์วัตถุนั้นได้ในเซสชั่นการพิมพ์ครั้งเดียว ยิ่งไปกว่านั้น เครื่องพิมพ์โพลีเจ็ตยังมีความสามารถในการให้ความละเอียดสูงมาก มากจนยากที่จะบอกได้ว่าวัตถุที่ผลิตในเครื่องโพลีเจ็ตระดับไฮเอนด์นั้นถูกพิมพ์แบบ 3 มิติ
คุณถามอะไรด้วยเครื่องพิมพ์ 3D ที่บ้าน? ที่นี่ตรวจสอบสิ่งที่ดีที่สุดและ แนวคิดการพิมพ์ 3 มิติที่มีประโยชน์.
คำแนะนำของบรรณาธิการ
- ต้องการชุดฮาโลวีนในนาทีสุดท้ายหรือไม่? ลองดูการติดตั้งแบบ 3 มิติที่พิมพ์ได้เหล่านี้
- การพิมพ์ 3 มิติช่วยให้โรงพยาบาลสามารถทดแทนเครื่องช่วยหายใจด้วยอุปกรณ์ทั่วไปได้
- เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติสร้างวัตถุขนาดเล็กที่มีรายละเอียดสูงได้ภายในไม่กี่วินาที
- รูปปั้น David ของ Michelangelo ที่จำลองโดยการพิมพ์ 3 มิติ มีความสูงน้อยกว่า 1 มม
- โทโพโลยีที่ชาญฉลาดหมายความว่าโพลีเมอร์ที่พิมพ์แบบ 3 มิตินี้มีความทนทานพอที่จะหยุดกระสุนได้
อัพเกรดไลฟ์สไตล์ของคุณDigital Trends ช่วยให้ผู้อ่านติดตามโลกแห่งเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วด้วยข่าวสารล่าสุด รีวิวผลิตภัณฑ์สนุกๆ บทบรรณาธิการที่เจาะลึก และการแอบดูที่ไม่ซ้ำใคร
