รู้จัก 3D Printer ระบบเส้น FDM เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่น่าจับตามอง

เรียนรู้เกี่ยวกับ 3D Printer ระบบ FDM (Fused Deposit Modeling) ที่ให้ความเร็วสูงในการพิมพ์ ใช้งานง่าย และเหมาะสำหรับผู้ใช้งานทุกระดับ พร้อมข้อมูลวัสดุและประโยชน์ที่ควรรู้

การพิมพ์ 3 มิติ หรือ 3D Printer นั้นไม่ใช่เรื่องใหม่แต่อย่างใด เนื่องจากในปี 2024 นี้ เทคโนโลยีได้ก้าวหน้าไปมาก โดยเฉพาะในส่วนของระบบเส้นพลาสติก FDM (Fused Deposit Modeling) ซึ่งเป็นระบบที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เพราะมีราคาที่ถูก ใช้งานง่าย และปลอดภัย ในบทความนี้เราจะมาทำความรู้จักกับเทคโนโลยีนี้แบบเจาะลึก และดูว่ามีประโยชน์อย่างไรต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมและการใช้งานส่วนบุคคล

Key Takeaways

1. FDM (Fused Deposit Modeling) เป็นระบบการพิมพ์ 3 มิติที่ได้รับความนิยมที่สุด เพราะใช้งานง่าย ปลอดภัย และราคาไม่แพง
2. วัสดุที่ใช้ในการพิมพ์ มีหลากหลายชนิด โดย PLA , ABS และ PETG เป็นที่นิยมมากที่สุด เนื่องจากคุณสมบัติที่เหมาะกับงานพิมพ์ 3 มิติ
3. ประเภทของเครื่องพิมพ์ FDM มีทั้งเครื่องโครงเปิด (DIY) และเครื่องโครงปิด โดยแต่ละประเภทมีจุดเด่นและข้อจำกัดที่ต่างกัน
4. การใช้งาน 3D Printer ระบบ FDM ครอบคลุมทั้งงานอุตสาหกรรม งานออกแบบสินค้า งานอดิเรก และการศึกษา ทำให้เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะกับทุกกลุ่มผู้ใช้งาน
5. ข้อดีของระบบ FDM คือราคาไม่แพง การดูแลรักษาง่าย และสามารถใช้งานได้ทันทีหลังการพิมพ์ไม่ต้องมา Post Process

FDM คืออะไร?

3D Printer คือเครื่องมือที่สามารถสร้างชิ้นงานสามมิติได้โดยใช้กระบวนการที่เรียกว่า Additive Manufacturing หรือการสร้างวัสดุโดยการเพิ่มเติมทีละชั้น ซึ่งระบบ FDM นั้นเป็นหนึ่งในกระบวนการที่นิยมที่สุด เนื่องจากมีความปลอดภัยและง่ายต่อการใช้งาน

FDM ย่อมาจาก Fused Deposit Modeling หรือที่บางแห่งเรียกว่า FFF (Fused Filament Fabrication) กระบวนการทำงานของ FDM นั้นคือการหลอมพลาสติกให้เป็นของเหลว แล้วฉีดพลาสติกนั้นออกมาเพื่อสร้างชิ้นงานเป็นชั้นๆ โดยเริ่มจากการทำความร้อนเพื่อหลอมพลาสติกในฟิลาเมนต์ (Filament) ซึ่งจะไหลออกมาจากหัวฉีดของเครื่องและถูกวาดออกมาเป็นชั้นๆ จนกระทั่งกลายเป็นชิ้นงานสามมิติ

ระบบ FDM กับ 3D Printer อื่นๆ

นอกจากระบบ FDM ยังมีระบบการพิมพ์ 3 มิติอื่นๆ ที่น่าสนใจเช่นกัน

• SLA (Stereolithography) : การพิมพ์โดยใช้แสงเลเซอร์ทำให้น้ำเรซิ่นแข็งตัว
• SLS (Selective Laser Sintering) : การพิมพ์ด้วยการเชื่อมผงพลาสติกหรือโลหะด้วยเลเซอร์
• Multijet : ระบบที่พัฒนาเพิ่มเติมจากการพิมพ์แบบ Inkjet

อย่างไรก็ตาม ระบบ FDM ยังคงเป็นที่นิยมมากที่สุด เนื่องจากราคาไม่แพงและใช้งานง่ายกว่าเมื่อเทียบกับระบบอื่นๆ

ข้อดีและข้อด้อยของระบบ FDM

ข้อดี

• ระบบ FDM เป็นระบบที่ถูกที่สุด ทำให้เหมาะสำหรับผู้ใช้งานทุกระดับ
• วัสดุฟิลาเมนต์มีหลากหลายชนิด และราคาไม่แพง
• มีกลุ่มผู้ใช้งานขนาดใหญ่ที่แชร์เทคนิคและเคล็ดลับการใช้งานอยู่ตลอด
• เป็นระบบที่ปลอดภัย แถมยังสามารถใช้งานได้สำหรับเด็ก
• เมื่อพิมพ์เสร็จแล้วสามารถใช้งานได้ทันทีโดยไม่ต้องทำ Post Process เพิ่มเติม

ข้อด้อย

• ความละเอียดของชิ้นงานต่ำกว่าระบบการพิมพ์อื่นๆ เช่น SLA
• ไม่เหมาะสำหรับการพิมพ์ชิ้นงานขนาดเล็กที่ต้องการความละเอียดสูง

ประเภทของเครื่องพิมพ์ FDM

3D Printer ระบบ FDM นั้นมีหลายประเภท ซึ่งสามารถแบ่งตามโครงสร้างและการขับเคลื่อนหัวฉีดได้ดังนี้

1. แบ่งตามการเคลื่อนที่ของหัวฉีด
   • Cartesian : โครงสร้างที่เคลื่อนที่ตามแกน X, Y และ Z
   • Delta : โครงสร้างที่ใช้สามแกนในการควบคุมการเคลื่อนที่ของหัวฉีด
   • Robotic : ระบบที่ใช้การควบคุมแบบแขนกล
2. แบ่งตามการขับของเส้นพลาสติก
   • Direct Drive : การขับเคลื่อนเส้นพลาสติกโดยตรงจากมอเตอร์ที่อยู่ใกล้หัวฉีด
   • Bowden: ระบบที่ใช้ท่อลำเลียงเส้นพลาสติกก่อนถึงหัวฉีด

ในปัจจุบัน การแบ่งประเภทแบบเดิมเริ่มไม่นิยมแล้ว เราจึงสามารถแบ่งเครื่องพิมพ์ FDM เป็นสองประเภทหลัก คือ เครื่องแบบ DIY (โครงเปิด) และเครื่องประกอบเสร็จ (โครงปิด)

เครื่องพิมพ์แบบโครงเปิดและโครงปิด

• เครื่องพิมพ์โครงเปิด (DIY) : เป็นเครื่องพิมพ์ที่ราคาถูกที่สุด เนื่องจากผู้ใช้งานต้องประกอบเครื่องเอง เหมาะสำหรับผู้ที่มีงบประมาณจำกัดและต้องการเรียนรู้วิธีการประกอบเครื่อง
• เครื่องพิมพ์โครงปิด : มีราคาสูงกว่า แต่ได้รับการประกอบมาเรียบร้อยแล้ว พร้อมใช้งานได้ทันที เหมาะสำหรับผู้ที่ต้องการความสะดวกในการใช้งาน และความทนทานในระยะยาว

วัสดุฟิลาเมนต์ที่ใช้ในการพิมพ์ FDM

วัสดุที่ใช้ในระบบ FDM เรียกว่า ฟิลาเมนต์ (Filament) ซึ่งมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1.75 มิลลิเมตร วัสดุที่นิยมใช้มากที่สุดมีอยู่ 3 ชนิด ได้แก่

• PLA (Polylactic Acid) : วัสดุชีวภาพที่ทำจากกากการเกษตร มีความปลอดภัยสูงและพิมพ์ได้ง่าย
• ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) : วัสดุที่แข็งแรงและทนทาน แต่มีข้อเสียคือเรื่องกลิ่นและความเป็นพิษเมื่อถูกหลอม
• PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol-modified) : วัสดุที่มีความโปร่งใส ทนทาน และยืดหยุ่น เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแข็งแรงและความทนทาน

ประโยชน์ของการใช้ 3D Printer ระบบ FDM

การใช้งาน 3D Printer ระบบ FDM มีหลากหลายประโยชน์ ไม่ว่าจะเป็น

• งานอดิเรกและการสร้างรายได้ : การใช้ 3D Printer เพื่อสร้างโมเดล หรืองาน DIY
• การสร้างต้นแบบ : ในอุตสาหกรรมการออกแบบสินค้า การใช้ 3D Printer ช่วยให้สามารถสร้าง Prototype ได้อย่างรวดเร็วและประหยัดต้นทุน
• การศึกษาแบบ STEMLAB : หลายโรงเรียนเริ่มมีการใช้ 3D Printer ในการสอนนักเรียนในการออกแบบและสร้างชิ้นงาน เพื่อให้เข้าใจวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรมมากขึ้น

สรุป

3D Printer ระบบ FDM จึงเป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย ด้วยคุณสมบัติที่เข้าถึงได้ง่าย ปลอดภัย และประหยัด ทำให้เหมาะสำหรับผู้ใช้งานทุกระดับ ไม่ว่าจะเป็นงานอุตสาหกรรม งานออกแบบสินค้า หรืองานอดิเรก นอกจากนี้ ยังมีวัสดุที่หลากหลายให้เลือกใช้ ทำให้การพิมพ์ 3 มิติด้วย FDM เป็นทางเลือกที่คุ้มค่าและน่าจับตามองในอนาคต