การพิมพ์ 3 มิติคืออะไร

การพิมพ์ 3 มิติคืออะไร

การพิมพ์ 3 มิติคืออะไร แนวคิดของการพิมพ์ 3 มิติ ถูกวางโดย David EH Jones ในปี 1974 อย่างไรก็ตาม วิธีการ และวัสดุสำหรับการสร้างแบบจำลอง ยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างทั่วถึง

คำว่า ‘การพิมพ์ 3 มิติ’ ครอบคลุมกระบวนการ และเทคนิคมากมาย ที่มีความสามารถหลากหลาย สำหรับการผลิตชิ้นส่วน และผลิตภัณฑ์ในวัสดุที่แตกต่างกัน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้ กระบวนการเหล่านี้ ได้พัฒนาไปอย่างมาก และขณะนี้ สามารถมีบทบาทสำคัญในการใช้งานต่าง ๆ ได้

บทความภาพรวมนี้ มีจุดมุ่งหมายเพื่อสรุปกระบวนการต่าง ๆ ของการพิมพ์ 3 มิติ รวมถึงอนาคตของการพิมพ์ 3 มิติในตลาด ดังนี้

1. ความหมายของการพิมพ์ 3 มิติ

ซึ่งการพิมพ์ 3 มิติ หรือที่เรียกว่า การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ เป็นกระบวนการสร้างวัตถุทางกายภาพ จากแบบจำลองดิจิทัล 3 มิติ หรือแบบจำลอง CAD มันเกี่ยวข้องกับเทคนิคต่าง ๆ ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งวัสดุถูกเชื่อมต่อ หรือแข็งตัวเพื่อสร้างวัตถุจริง

โดยทั่วไป วัสดุ (เช่น เม็ดผง หรือโมเลกุลของเหลว ที่ถูกหลอมรวมเข้าด้วยกัน) จะถูกเพิ่มทีละชั้นในระดับมิลลิเมตร นี่คือเหตุผลที่การพิมพ์ 3 มิติ ที่เรียกอีกอย่างว่า กระบวนการผลิตแบบเติมเนื้อ

ในปี 1990 เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติ เรียกว่า การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบด้านสุนทรียศาสตร์ หรือการใช้งานเท่านั้น ตั้งแต่นั้นมา เราก็ได้มีการพัฒนามาไกลมาก

ซึ่งเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ในปัจจุบัน มีความก้าวหน้ามากพอ ที่จะสร้างโครงสร้าง และรูปทรงที่ซับซ้อน ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยตนเอง

สำหรับความแม่นยำ ช่วงวัสดุ และความสามารถในการทำซ้ำของการพิมพ์ 3 มิติ ได้เพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่เราสามารถสร้างได้แทบทุกอย่าง ตั้งแต่ต้นแบบอย่างง่าย ไปจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ซับซ้อน เช่น อาคารที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ชิ้นส่วนเครื่องบิน เครื่องมือแพทย์ และแม้แต่อวัยวะเทียม โดยใช้ชั้น เซลล์ของมนุษย์

2. เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติ ทำงานอย่างไร

ทคนิคการพิมพ์ 3 มิติ ทั้งหมด ใช้หลักการเดียวกัน คือ เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ใช้แบบจำลองดิจิทัล (เป็นอินพุต) และเปลี่ยนเป็นวัตถุ 3 มิติจริง โดยการเพิ่มชั้นวัสดุทีละชั้น

ซึ่งเป็นวิธีที่แตกต่างจากกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม เช่น การฉีดขึ้นรูป และการตัดเฉือน CNC ที่ใช้เครื่องมือตัดต่าง ๆ เพื่อสร้างโครงสร้างที่ต้องการจากบล็อก ที่เป็นของแข็ง อย่างไรก็ตาม การพิมพ์ 3 มิติ ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือตัด คือ วัตถุถูกผลิตขึ้นโดยตรงบนแพลตฟอร์มที่สร้างขึ้น

การพิมพ์ 3 มิติคืออะไร

กระบวนการเริ่มต้นด้วยโมเดล 3 มิติดิจิทัล (พิมพ์เขียวของวัตถุ) ซอฟต์แวร์ (เฉพาะสำหรับเครื่องพิมพ์) จะแบ่งโมเดล 3 มิติ ออกเป็นเลเยอร์ 2 มิติบาง ๆ จากนั้น จะแปลงเป็นชุดคำสั่งในภาษาเครื่องเพื่อให้เครื่องพิมพ์ดำเนินการ

ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องพิมพ์ และขนาดของวัตถุ การพิมพ์จะใช้เวลาหลายชั่วโมงจึงจะเสร็จสมบูรณ์ วัตถุที่พิมพ์มักต้องการขั้นตอนหลังการประมวลผล (เช่น การขัด แล็กเกอร์ สี หรือการตกแต่งผิวสัมผัสแบบทั่วไปอื่น ๆ) เพื่อให้ได้ผิวสำเร็จที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งต้องใช้เวลาและความพยายามมากขึ้น

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ประเภทต่าง ๆ ใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน ซึ่งประมวลผลวัสดุที่แตกต่างกันด้วยวิธีที่ต่างกัน บางทีข้อจำกัดพื้นฐานที่สุดของการพิมพ์ 3D ในแง่ของวัสดุ และการใช้งาน ก็คือ ไม่มีโซลูชันเดียวที่เหมาะกับทุกประการ

3. อนาคตของการพิมพ์ 3 มิติ

จุดมุ่งหมายของการพิมพ์ 3 มิติ คือ “a factory in everyone’s house : โรงงานในบ้านของทุกคน” อาจฟังดูแปลก แต่ก็ปฏิเสธไม่ได้ว่า การเป็นเจ้าของเครื่องจักรที่สามารถปั่นสิ่งของที่ปรับแต่งได้ไม่จำกัดในทันทีนั้น ช่างเป็นสิ่งที่น่าทึ่งมาก

เช่นเดียวกับคอมพิวเตอร์ และสมาร์ทโฟน ที่ผู้คนต่างใช้งานหลายพันล้านคน และเครื่องพิมพ์ 3 มิติ อาจทำเช่นเดียวกันสำหรับการผลิต จากข้อมูลของ GrandViewResearch ตลาดการพิมพ์ 3 มิติทั่วโลก มีมูลค่า 11.58 พันล้านดอลลาร์ ในปี 2562 และคาดว่าจะสูงถึง 33 พันล้านดอลลาร์ ในปี 2570 (ที่อัตราการเติบโต 14% ต่อปี)

ปัจจัยที่คาดว่าจะขับเคลื่อนการเติบโตของตลาด ได้แก่ การวิจัย และพัฒนาเชิงรุก และความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการใช้งานการสร้างต้นแบบจากหลากหลายอุตสาหกรรม โดยเฉพาะยานยนต์ การบิน และอวกาศ การป้องกันประเทศ และการดูแลสุขภาพ เป็นต้น

Credit

อ่านบทความน่าสนใจเพิ่มเติม