3D Printing ช่วยซ่อมชิ้นส่วนหรือปรินท์อะไหล่ทดแทน
หลายครั้งที่เราเลือกที่จะใช้ 3D Printing เทคโนโลยีนี้ในการขึ้นต้นแบบ (Prototype) เป็นชิ้นงานตัวอย่างในการดูดีไซต์ รูปร่าง การเคลื่อนไหว และอื่นๆ ไม่เพียงเท่านี้ 3D Printing ยังสามารถเลือกมาใช้ในการทำชิ้นงานทดแทน หรือใช้แทนเพียงชั่วคราวก่อน ขึ้นอยู่กับวัสดุและองค์ประกอบอื่นๆ ที่จำเป็นในการเลือกใช้ เรามาดูตัวอย่างการใช้ 3D Printing ในการปรินท์ชิ้นส่วนเพื่อใช้ทดแทนอะไหล่กันครับ
ชิ้นส่วนต่างๆ ของเครื่องจักรย่อมมีอายุการใช้งานของตัวเอง เมื่อใช้ไปนานๆ ก็ต้องเกิดความเสียหายและต้องเปลี่ยนอะไหล่เป็นธรรมดา แต่จะทำอย่างไรถ้าไม่มีอะไหล่ให้เปลี่ยน เช่น อะไหล่มีราคาแพงมาก ซึ่งไม่คุ้มกับการซื้อมาเปลี่ยน, ใช้เวลานานกว่าอะไหล่จะส่งมา, หรือเครื่องจักรตกรุ่นไปมากทำให้บริษัทผู้ผลิตยกเลิกการผลิตอะไหล่ไปแล้ว เป็นต้น แต่ถ้าเรามี 3D Printer กับความรู้ด้านการเขียน CAD ก็สามารถสร้างอะไหล่มาใช้เองได้อย่างง่ายดาย
กรณีตัวอย่างที่จะมาทำอะไหล่กันวันนี้ คือ เครื่องทำไอศกรีม ซึ่งฟันเฟืองที่ใช้ขับเพลาหมุนสำหรับกวนไอศกรีมหัก ทำให้การกวนไอศกรีมมีการกระตุกในขณะทำงาน
เมื่อทราบชิ้นงานที่เป็นปัญหาแล้ว ก็นำชิ้นงานนั้นมาสร้างโมเดลสามมิติ โดยขั้นตอนการสร้างนั้นหากเป็นชิ้นงานที่เป็นรูปทรงเรขาคณิต ก็สามารถวัดขนาดด้วยเวอร์เนียแล้วเขียนโมเดลขึ้นมาให้ได้ หรือถ้ามี 3D Scanner ก็สามารถสแกนชิ้นงานแล้วนำไฟล์สแกนมาแก้ไขส่วนที่ขาดหายไปได้ สำหรับกรณีตัวอย่างจะใช้วิธีการวัดขนาดด้วยเวอร์เนีย แล้ววาดโมเดลสามมิติในโปรแกรม SOLIDWORKS อีกทีหนึ่ง เพราะชิ้นงานเป็นวงกลมที่สามารถวัดขนาดได้ง่ายและใช้เวลาในการขึ้นรูปน้อยกว่าการสแกน
นอกจากการวัดขนาดด้วยเวอร์เนียแล้ว เราสามารถนำรูปถ่ายเข้ามาเพื่อเขียนชิ้นงานตามรูปได้ด้วย ทำให้ตำแหน่งที่เป็นโค้ง ซึ่งวัดขนาดได้ยากสามารถเขียนงานขึ้นมาได้
ชิ้นงานที่วาดขึ้นจะทำให้เหมือนจริงหรือวาดให้แข็งแรงขึ้นก็ได้ ยกตัวอย่างเช่น แกนของฟันเฟืองในภาพ สำหรับชิ้นงานจริงจะกลวงตรงแกนกลาง เพื่อลดเนื้อพลาสติกที่ต้องใช้ในงานฉีด แต่ในการทำ 3D Printing อาจจะทำเป็นแกนตันเพื่อให้พิมพ์ชิ้นงานได้เร็วและแข็งแรงขึ้นก็ได้
เมื่อได้ไฟล์สามมิติแล้วก็นำไปเข้าโปรแกรมของเครื่อง 3D Printer เพื่อสร้าง Support และสร้าง G-Code สำหรับสั่งงานเครื่อง 3D Printer
สามารถพิมพ์ชิ้นงานพร้อมกันหลายๆ ชิ้นเพื่อเตรียมไว้เป็นอะไหล่สำรองก็ได้
สิ่งสำคัญในการตั้งค่าการพิมพ์ คือ เราต้องทราบว่าชิ้นงานที่จะพิมพ์ขึ้นมาจะต้องรับภาระกรรมมากน้อยแค่ไหน เนื่องจากโดยปกติแล้วงานพิมพ์สามมิติจะไม่ได้สร้างชิ้นงานตัน แต่ภายในจะกลวงเพื่อลดเนื้อชิ้นงานและเวลาที่ต้องใช้ในการพิมพ์ ดังนั้นหากเราต้องการชิ้นงานที่มีความแข็งแรงมากขึ้น ก็ต้องพิจารณาการตั้งค่าต่างๆ ดังต่อไปนี้
- Shell หรือจำนวนชั้นที่ผิวนอกของชิ้นงาน ยิ่งมีจำนวนมากก็ยิ่งมีความแข็งแรง
- Infill หรือระดับการเติมเนื้อของชิ้นงาน ยิ่งมีมากก็จะยิ่งมีความแข็งแรง นอกจากนี้ Infill ยังมีรูปร่างแบบต่างๆ ซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรง ความเร็วในการพิมพ์ และความสวยงามอีกด้วย (รูปแบบของ Infill ขึ้นอยู่กับโปรแกรม Slice ที่ใช้แปลงโมเดลสามมิติ เป็น G-Code ว่ามีแบบใดให้เลือกบ้าง)
ชิ้นงานที่พิมพ์เสร็จแล้วจะมี Support ติดอยู่ จึงต้องแกะ Support ออกและขัดผิวชิ้นงานเพื่อให้ผิวเรียบขึ้น เมื่อนำไปใช้งานจะได้ไม่เสียดสีกับชิ้นงานเดิมจนทำให้ชิ้นงานเดิมเสียหายเร็วขึ้น
เพียงเท่านี้เราก็สามารถใช้เครื่องทำไอศกรีมต่อได้โดยที่ไม่ต้องทิ้งหรือซื้อเครื่องให้เพียงเพราะขาดเฟืองไปแค่ตัวเดียวแล้ว หากเรานำเทคโนโลยีเข้ามาปรับและประยุกต์ใช้ในการดำเนินชีวิตก็ช่วยให้การใช้ชีวิตของเราสะดวกและง่ายมากยิ่งขึ้น และในปัจจุบันนี้การใช้ 3D Printing ก็เป็นเรื่องใกล้ตัวมากๆ ไม่แน่ว่าเทรโนโลยีนี้อาจจะมีส่วนเข้ามาช่วยเพิ่มเติมเต็มศักยภาพให้กับคุณมากยิ่งขึ้น
ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติม : 3D Printing, SOLIDWORKS