รู้ก่อน!! เลือกซื้อวัสดุ (Material) งานพิมพ์ 3 มิติ ที่เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรม

การเลือก วัสดุงานพิมพ์ 3 มิติ สำหรับงานอุตสาหกรรม (Material) เป็นปัจจัยที่สำคัญไม่แพ้กันกับการเลือกเครื่อง 3D Printer (หากต้องการข้อมูลการเลือกซื้อ 3D Printer สามารถอ่านได้ที่นี่ : การเลือกซื้อ 3D Printer ที่เหมาะกับอุตสาหกรรมขนาดเล็ก)

เครื่อง 3D Printer แต่ละรุ่นแต่ละแบรนด์รองรับ วัสดุ หรือ Material ที่ไม่เหมือนกัน การใช้งานต่างกัน ในบทความนี้เราจะมาสรุปให้ดูกันว่าวัสดุแบบไหน เหมาะกับงานประเภทไหนบ้าง

1. งานต้นแบบ (Prototyping)

ในขั้นตอนกระบวนการผลิตงานออกแบบ ถือว่าเป็นด่านแรกที่ต้องนำเสนอผลงาน และไอเดียให้ได้มากที่สุด เพื่อให้ตอบโจทย์กับกลุ่มเป้าหมาย ซึ่งในยุคปัจจุบันผู้บริโภคมีความต้องการที่หลากหลาย และเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ผู้ผลิตจึงต้องปรับตัวให้เท่าทันกับความต้องการของตลาด นักออกแบบยุคนี้จึงต้องนำเสนองานที่เข้าถึงได้ง่าย รวดเร็ว และเห็นภาพชัดเจน

การนำเทคโนโลยี 3D Printer เข้ามาสนับสนุนในช่วงของ Concept Design ช่วยให้นักออกแบบสามารถออกแบบได้อย่างสวยงามไร้ขีดจำกัด สามารถปริ้นต์ชิ้นงานต้นแบบ หรือ Prototype เพื่อให้สัมผัสชิ้นงานแบบเสมือนจริง พร้อมตรวจสอบ และสามารถปรับแก้ไขได้อย่างถูกต้อง อีกทั้งยังช่วยให้ลูกค้าเข้าถึงผลิตภัณฑ์ของเราได้ง่ายขึ้น จับต้องได้ เห็นรูปลักษณ์ และลักษณะของการใช้งาน พร้อมทั้งยังสามารถเห็นข้อผิดพลาด และแก้ไขได้ก่อนที่จะไปสู่ขั้นตอนการผลิต ช่วยลดขั้นตอนการทำงาน และยังช่วยประหยัดงบประมาณได้อีกด้วย

Application

Concept Modeling
Design Verification
Functional Prototype Validation

วัสดุที่เหมาะสม และนิยมใช้งาน (Material)

PLA : วัสดุที่ได้จากส่วนผสมวัตถุทางธรรมชาติ เช่น ส่วนประกอบของข้าวโพด กลิ่นน้อยเน้นใช้ผลิตชิ้นงานต้นแบบ ขึ้นรูปง่าย ใช้ความร้อนไม่สูง มีคุณสมบัติ แข็ง แต่เปราะ ไม่ทนต่อแรงบิด แรงดึง ไม่เหมาะกับงานกลางแจ้ง
ABS : วัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม มีความแข็งแรง คงทน ขึ้นรูปงาน มีความยืดหยุ่น และทนความร้อนได้ดีกว่า PLA เน้นใช้ในการขึ้นรูปชิ้นงาน ต้นแบบ รวมไปถึง ชิ้นงาน หรือ อุปกรณ์ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมได้จริง เช่น Jig&Fixture, Tooling

(ข้อมูลเสริม : วัสดุที่ใช้ในอุตสาหกรรมส่วนมากนิยมใช้ ABS แต่สำหรับงานปริ้นต์ 3D Printer เครื่องทั่วไป (เครื่องราคาย่อมเยา) ที่ไม่รองรับระบบ Heat Chamber (ระบบที่ควบคุมอุณหภูมิขณะปริ้นต์ให้มีคุณภาพ) จะทำให้ปริ้นต์วัสดุ ABS ได้ยาก วัสดุ PLA จะขึ้นรูปง่ายกว่า และราคาถูกกว่า)

ASA : มีคุณสมบัติเช่นเดียวกันกับวัสดุ ABS แต่สามารถทดต่อแสง UV ได้ดีกว่า เหมาะกับการขึ้นรูปชิ้นงานที่ต้องโดนแสงแดด หรือใช้งานในที่กลางแจ้ง
TPU : มีคุณสมบัติในด้านการยืดหยุ่นสูง, ทนทานต่อการขูดขีด, ทนต่อแรงกระแทก และทนต่อสารเคมีหลายชนิด นิยมใช้กันมากในอุตสหกรรมการผลิตต่างๆ เน้นผลิตชิ้นงาน ทั่วๆ ไป ชิ้นงานต้นแบบ จนไปถึงชิ้นงานที่ใช้งานจริงในอุตสาหกรรม
Resin : วัสดุเรซิ่นมีคุณสมบัติ แข็งแต่เปราะ เน้นชิ้นงานที่ต้องการความเรียบ ผิวชิ้นงานสวย วัสดุเรซิ่น มีหลากหลายประเภท ซึ่งคุณสมบัติเฉพาะต่างๆ ก็จะแตกไปตามแต่ละแบบ เช่น ทนความร้อนสูง แบบใส แบบสี มีความเป็น Flexible หรือ มีความยืดหยุ่น เน้นใช้งานได้หลากหลายประเภท ตั้งแต่ชิ้นงานต้นแบบไปจนถึงงานอุตสาหกรรม

ตัวอย่างการนำไปใช้งาน (Case)

2. เครื่องมือที่ช่วยในการผลิต (Manufacturing Tools)

ในอุตสาหกรรมการผลิต การผลิต Tools ถือว่าเป็นปัจจัยสำคัญที่จะเข้ามาช่วยสนับสนุนในกระบวนการผลิตให้มีมาตรฐาน และมีประสิทธิภาพ ซึ่งภาระที่ผู้ประกอบการจะต้องแบกรับในส่วนของการเพิ่มต้นทุนในการสต๊อคพาร์ทที่ผลิตในจำนวนมากๆ เพื่อให้ได้ราคาต่อชิ้นที่ถูกลง และเมื่อมีการเปลี่ยน Model ส่งผลให้การปรับเปลี่ยน Tools เช่นเดียวกัน แต่ในยุคปัจจุบันที่มีเทคโนโลยี 3D Printing เข้ามาช่วยในการทำ Mass Customize สามารถปริ้นต์พาร์ทน้อยชิ้นได้ แม้จะมีการเปลี่ยน Model ใหม่ ก็สามารถผลิตพาร์ทได้เร็วขึ้นกว่าเดิม ช่วยลดต้นทุน และไม่ต้องสต๊อคพาร์ทอีกด้วย

ผู้ประกอบการบางรายอาจจ้างหรือนำเข้าพาร์ทจากต่างประเทศ ซึ่งในช่วงโควิด 19 อาจส่งผลในเรื่องของ Supply Chain ไม่สามารถส่งพาร์ทได้ ทำให้ขาดทรัพยากรณ์ในการผลิต ซึ่งเทคโนโลยี 3D Printing สามารถเข้ามาช่วยได้ เพียงแค่มี 3D Model ก็สามารถปริ้นต์พาร์ท หรือ Tools ต่างๆ ได้ ลดการพึ่งพา Supplier

ยิ่งในปัจจุบันนี้เทคโนโลยี 3D Printer สามารถรองรับการปริ้นต์ที่หลากหลาย และมีเครื่องสำหรับการปริ้นต์ชิ้นงานระดับอุตสาหกรรม ในงบประมาณที่จับต้องได้ อาทิเช่น MakerBot รุ่น Method X จาก Stratasys ที่นอกจากจะสามารถรองรับวัสดุได้มากกว่า 27 ชนิดแล้ว ยังสามารถใช้หัวปริ้นต์แบบ Open Material ที่รองรับวัสดุจากแบรนด์อื่นๆ ได้อย่างไม่จำกัด

Application

Manufacturing Aids
Composite & Sacrificial Tooling
Injection Molding
Tooling
Jigs&Fixtures
Gripper

วัสดุที่เหมาะสม และนิยมใช้งาน (Material)

ABS (Industry Grade) : วัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม มีความแข็งแรง คงทน ขึ้นรูปงาน มีความยืดหยุ่น และทนความร้อนได้ดีกว่า PLA เน้นใช้ในการขึ้นรูปชิ้นงาน ต้นแบบ รวมไปถึง ชิ้นงาน หรือ อุปกรณ์ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมได้จริง เช่น Jig&Fixture, Tooling
ABS-CF10 (Industry Grade) : มีคุณสมบัติเหมือนกับวัสดุ ABS แต่เพิ่มในส่วนของ Cabon Fiber เข้าไปในเส้นพลาสติก ซึ่งจะทำให้ค่าคุณสมบัติต่างๆ ของวัสดุ มีความแข็งแรง รับแรง คงทนมากขึ้น หรือในบางกรณีสามารถใช้แทนในส่วนของงานอลูมิเนียมได้ ข้อดี คือ มีน้ำหนักที่เบากว่า นิยมใช้กับงานประเภท Jig&Fixture, Gripper Robot, Tooling
PC : หรือ PolyCabonate มีคุณสมบัติแข็งแรง คงทน เหนียว รับแรงกระแทก หรือแรงยึดได้ ทนต่อความร้อนได้สูงถึง 110 องศา หรือมากกว่า เน้นใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องรับแรง เช่น Jig&Fixture, Support Jig, ตัวยึดล็อกต่างๆ ใน line การผลิต
PC-ABS : เป็นวัสดุที่ผสมผสานระหว่าง PC (Polycabonate) และ ABS ทำให้มีคุณสมบัติ แข็ง เหนียว มีความยืดหยุ่นได้ดีกว่า PC แต่จะมีความเปราะบาง และทนอุณหภูมิได้น้อยกว่า PC
Nylon12 : มีคุณสมบัติ แข็งแรงทนทาน ทนต่อแรงดึง แรงกด มีความยืดหยุ่นในตัว ทนต่อการเสียดสีได้ดี ทนอุณหภูมิได้ สูงถึง 150 องศา ใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ ในบางกรณีสามารถใช้งานแทน POM หรือ วัสดุเดิมที่ใช้ในอุตสาหกรรมได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะการออกแบบ และการนำไปใช้งาน
Nylon12CF : เป็นวัสดุคอมโพสิท มีคุณสมบัติคล้ายกันกับ Nylon12 มีความแข็งแรงทนทาน ทนต่อสารเคมี ด้วยการเพิ่มวัสดุ CabonFiber ลงในเนื้อวัสดุที่เป็นเส้น ซึ่งจะทำให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น แต่จะยืดหยุ่นได้น้อยลง ใช้งานกันในอุตสาหกรรมสามารถใช้งานแทน POM หรือ Aluminium ได้ มีน้ำหนักที่เบา
Resin (High Temp Material, Digital Material) : เป็นวัสดุ Resin ที่ใช้กันในทางอุตสาหกรรม ขึ้นรูปแล้ว มีผิวที่เรียบเนียน เน้นใช้งานที่ต้องทนต่ออุณหภูมิสูงๆ เหมาะกับการทำ Tooling เช่น Soft Mold, Insert Mold ในเชิงงานต้นแบบ หรือการผลิตแบบ Low Volume

ตัวอย่างการนำไปใช้งาน (Case)

Manufacturing Aids
Tooling

Jigs&Fixtures

Injection Molding

Gripper

3. ชิ้นส่วนที่ช่วยในการผลิต (Production Part)

การผลิตในอุตสาหกรรมมีหลายรูปแบบทั้งงานฉีดขึ้นรูป งานหล่อ การกัด ซึ่งในแต่ละรูปแบบก็เหมาะกับการผลิตที่แตกต่างกันออกไปในแต่ละประเภท อีกทั้งยังมีปัจจัยในเรื่องของความต้องการของผู้บริโภคเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว การเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ หรือการพัฒนาผลิตภัณฑ์ให้ไวกว่าคู่แข่ง ก็ต้องปรับขั้นตอนการผลิตให้สอดรับกับความต้องการเหล่านั้นด้วย ซึ่งเทคโนโลยี 3D Printing จะเข้ามาช่วยการผลิตในส่วนของ Production Part

ลดขั้นตอนการทำงาน ออกแบบเสร็จส่งไฟล์ปริ้นต์ได้ทันที
ลดเวลาจากการทำ Mold จากเดิมเป็นสัปดาห์หรือเดือน เหลือเพียงชั่วโมงหรือนาที
ต้นทุนการผลิตลดลง ซึ่งวิธีการแบบเดิมจะมีต้นทุนที่สูง
ใช้ชิ้นงานจากเครื่อง 3D Printer ทดแทนชิ้นงานเดิมได้
สามารถปรับและแก้ไขแบบได้ ปริ้นต์ใหม่ใช้ระยะเวลาน้อยกว่าทำ Mold
เพิ่มขีดจำกัดในการออกแบบ ปริ้นต์ชิ้นงานที่มีความซับซ้อนได้
รองรับการผลิตแบบจำนวนน้อยชิ้นได้ (Low Volume Manufacturing)

Application

On Demand Service
Production Machinery & Expert Services
Robotics / Infinite Build for Large Parts
Certification for Specific Materials

วัสดุที่เหมาะสม และนิยมใช้งาน (Material)

ABS (Industry Grade) : วัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม มีความแข็งแรง คงทน ขึ้นรูปงาน มีความยืดหยุ่น และทนความร้อนได้ดีกว่า PLA เน้นใช้ในการขึ้นรูปชิ้นงาน ต้นแบบ รวมไปถึง ชิ้นงาน หรือ อุปกรณ์ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมได้จริง เช่น Jig&Fixture, Tooling
ABS-CF10 (Industry Grade) : มีคุณสมบัติเหมือนกับวัสดุ ABS แต่เพิ่มในส่วนของ Cabon Fiber เข้าไปในเส้นพลาสติก ซึ่งจะทำให้ค่าคุณสมบัติต่างๆ ของวัสดุ มีความแข็งแรง รับแรง คงทนมากขึ้น หรือในบางกรณีสามารถใช้แทนในส่วนของงานอลูมิเนียมได้ ข้อดี คือ มีน้ำหนักที่เบากว่า นิยมใช้กับงานประเภท Jig&Fixture, Gripper Robot, Tooling
PC : หรือ PolyCabonate มีคุณสมบัติแข็งแรง คงทน เหนียว รับแรงกระแทก หรือแรงยึดได้ ทนต่อความร้อนได้สูงถึง 110 องศา หรือมากกว่า เน้นใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องรับแรง เช่น Jig&Fixture, Support Jig, ตัวยึดล็อกต่างๆ ใน line การผลิต
PC-ABS : เป็นวัสดุที่ผสมผสานระหว่าง PC (Polycabonate) และ ABS ทำให้มีคุณสมบัติ แข็ง เหนียว มีความยืดหยุ่นได้ดีกว่า PC แต่จะมีความเปราะบางและทนอุณหภูมิได้น้อยกว่า PC
Nylon12 : มีคุณสมบัติแข็งแรงทนทาน ทนต่อแรงดึง แรงกด มีความยืดหยุ่นในตัว ทนต่อการเสียดสีได้ดี ทนอุณหภูมิได้สูงถึง 150 องศา ใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ ในบางกรณีสามารถใช้งานแทน POM หรือ วัสดุเดิมที่ใช้ในอุตสาหกรรมได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะการออกแบบ และการนำไปใช้งาน
Nylon12CF : เป็นวัสดุคอมโพสิท มีคุณสมบัติคล้ายกันกับ Nylon12 มีความแข็งแรงทนทาน ทนต่อสารเคมี ด้วยการเพิ่ม วัสดุ CabonFiber ลงในเนื้อวัสดุที่เป็นเส้น ซึ่งจะทำให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น แต่จะยืดหยุ่นได้น้อยลง ใช้งานกันในอุตสาหกรรม สามารถใช้งานแทน POM หรือ Aluminium ได้ มีน้ำหนักที่เบา
Antero 800NA : เป็นวัสดุเทอร์โมพลาสติก FDM ที่มี Base เป็น PEKK (Polyetherketoneketone) เป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง ทนทานต่อสารเคมี และมีความต้านทานความร้อนสูง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานบนเครื่องบินและในอวกาศ เน้นใช้ในส่วนประกอบบนเครื่องบินที่ต้องสัมผัสกับเชื้อเพลิง น้ำมัน หรือน้ำมันไฮดรอลิค ชิ้นส่วนยานอวกาศที่ต้องการชิ้นส่วนที่ต้องทนต่อการปล่อยก๊าซออกต่ำ และทนต่อสารเคมี การใช้ Antero 800NA พร้อมเทคโนโลยี FDM ช่วยหลีกเลี่ยงของเสีย และข้อจำกัดในการออกแบบที่เกี่ยวข้องกับการผลิตวัสดุ PEKK จำนวนมากที่มีต้นทุนสูง
Ultem 1010 : เป็นวัสดุพลาสติกวิศวกรรมที่ดีมากชนิดหนึ่ง มีความทนทานสูง สามารถทนต่อความร้อนได้เป็นเวลานาน มีความเป็นฉนวนสูง และการเกิดควันต่ำมาก มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี และใช้งานต่อเนื่องได้ถึง 170 °C เหมาะสำหรับงานในเชิงอุตสาหกรรมเฉพาะด้าน อย่างเช่น Aerospace, Automotive, Medical Tool เน้นใช้งานในส่วนของการทำ Rappid Tooling เป็นชิ้นงานที่สามารถนำไปทดลองหรือใช้งานได้จริงก่อนการผลิตจริง

ตัวอย่างการนำไปใช้งาน (Case)

4 งานด้านการแพทย์ (Medical Industry)

ต้องยอมรับว่าเทคโนโลยี 3D Printing มีส่วนเข้ามาสนับสนุนทางการแพทย์เป็นอย่างมาก เพราะเทคโนโลยี 3D Printing สามารถปริ้นต์ชิ้นงานที่มีความใกล้เคียง หรือว่าเสมือนของจริง ทั้งขนาด รูปร่าง สี และความละเอียดต่างๆ เพื่อใช้ในเรื่องของการเรียนการสอน งานวิจัย รวมถึงการวิเคราะห์เคสต่างๆ เพื่อการรักษา ถึงแม้ว่าวัสดุของ 3D Printing อาจจะยังไม่สามารถเข้าไปทดแทนอวัยวะภายในร่างกายได้ แต่ก็สามารถใช้กับส่วนของภายนอกได้ อาทิเช่น ทำขาเทียบ ทำแขนเทียม หรือ แม้กระทั้งนำไปใช้กับสัตว์อย่าง น้องหมา น้องแมว ที่ไม่มีขา ได้อีกด้วย

วัสดุที่เหมาะสม และนิยมใช้งาน (Material)

MED610, MED620 : เป็นวัสดุเกรด Bio Compatible มีความโปร่งใส ซึ่งได้รับการรองรับทางการแพทย์ สำหรับการสัมผัสทางร่างกาย วัสดุถูกออกแบบมาสำหรับใช้ทั้งทางการแพทย์และทันตกรรม สำหรับการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับผิวหนังสามารถใช้ได้เป็นระยะเวลานานกว่า 30 วัน การใช้งานที่ต้องสัมผัสกับเนื้อเยื้อ หรือ กระดูก ใช้งานได้สูงสุด 24 ชม. นิยมใช้ได้หลากหลาย เช่น สำหรับ MED610 เน้นการทำ Orthodontic Appliances, Delivery, Positioning Trays และ Surgical Guides สำหรับ MED620 เน้นการทำ Veneer Try-ins และ Diagnostic Wax-ups
MED625FlX : เป็นวัสดุเกรด Bio Compatible มีความยืดหยุ่น ซึ่งได้การรับรองทางการแพทย์แล้วว่าสามารถใช้งานในช่องปากมนุษย์ได้ชั่วคราว นิยมใช้สำหรับการทำ Orthodontic Indirect Bonding Trays and Implant Gingival Masks
Anatomy (BoneMatrix, GalMatrix, TissueMatrix) : เป็นวัสดุที่มีพื้นฐานจากเรซิ่นที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในงานการทำโมเดล หรือแบบจำลองที่มีความเสมือนจริง ทั้งรูปลักษณ์ ผิวสัมผัส สี ให้ความรู้สึกเหมือนของจริง เพื่อใช้ทางการแพทย์ เป็นสื่อการเรียนการสอน ช่วยให้แพทย์เห็นภาพมากขึ้น หรือใช้เพื่อการเตรียมการผ่าตัด จำลองการผ่าตัดได้ก่อนการผ่าตัดจริง เช่น การทำแบบจำลองที่เป็นเนื้อเยื่อ ส่วนต่างๆ แบบจำลองการผ่าตัดกระดูก หรือแบบส่วนต่างๆ ของร่างกาย

ตัวอย่างการนำไปใช้งาน (Case)

Medical Model
Orthodontics
Implant
Anatomy (BoneMatrix, GalMatrix, TissueMatrix)

การนำเทคโนโลยีเข้ามาช่วยส่งเสริม และเพิ่มศักยภาพในการทำงาน เข้ามาช่วยสนับสนุนในขั้นตอนการผลิตนั้น การเลือก Material เป็นองค์ประกอบสำคัญในการปริ้นต์เพื่อให้ได้วัสดุตามที่ต้องการ แต่อีกปัจจัยที่สำคัญไม่แพ้กันก็คือตัวเครื่อง 3D Printer ที่ต้องได้มาตรฐานและมีคุณภาพด้วยเช่นเดียวกัน เพื่อส่งเสริมให้ชิ้นงานออกมาสมบูรณ์แบบ และสามารถใช้งานได้จริง

การนำ Material มาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิต ไม่ได้มีเพียงเท่านี้ สำหรับท่านใดที่ต้องการศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมสามารถสอบถามเข้ามาได้ที่ 095-365-6871 หรือชมผ่าน www.applicadthai.com

ข้อมูลการเลือกซื้อ 3D Printer สามารถอ่านได้ที่นี่ : การเลือกซื้อ 3D Printer ที่เหมาะกับอุตสาหกรรมขนาดเล็ก)