” clr=”#dd3333″ bgclr=”#ffffff”]
Additive Manufacturing อุตสาหกรรมการผลิตแบบเติมเนื้อ คือ การผลิตชิ้นงานแบบเพิ่มเนื้อ หรือที่หลายคนรู้จักกันในชื่อ Rapid Prototyping สำหรับการสร้างชิ้นงานต้นแบบ ในปัจจุบันเราจะเรียก Additive Manufacturing ว่า การผลิตโดยเทคโนโลยี 3D Printing
เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีเดิม หรือ Subtractive Manufacturing ซึ่งเป็นการผลิตแบบนำก้อนวัสดุมาทำการกัด กลึง เจาะ เอาชิ้นเนื้อออก เพื่อให้ได้ชิ้นงานตามต้องการ แน่นอนว่าข้อจำกัดสำคัญ คือ การออกแบบและของเสียจากกระบวนการผลิต
แต่สำหรับ Additive Manufacturing เป็นการขึ้นรูปชิ้นงานจาก 3D Data เกิดขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาหลักของการผลิตแบบ Subtractive Manufacturing โดยมีประโยชน์หลัก 4 ข้อ คือ…
1. Design Freedom ไม่ว่ารูปร่างไหน รูปทรงอะไร จะซับซ้อนแค่ไหน Additive Manufacturing ทำได้หมด! ที่สำคัญคือการลดจำนวนชิ้นส่วน ลดการประกอบ สามารถรวมชิ้นงานให้เป็นชิ้นเดียวได้
2. Better Design ลดความผิดพลาดในการออกแบบ
- Concept varification การตรวจสอบชิ้นงานและนำไปปรับแต่งก่อนทำการผลิตจริง
- Design Validation ตรวจดูความหนา บาง สูง ต่ำ ของชิ้นงานจริงที่ได้ออกแบบ ให้มีความเหมาะสม
- Functional Performance ทดสอบการทำงานของชิ้นงานก่อนทำการผลิตจริง
3. Faster Design เพราะ Product life cycle ที่เปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว หากเราปรับปรุงกระบวนการผลิตได้รวดเร็วขึ้น ก็จะสามารถตอบสนองต่อความต้องการในตลาดได้ทัน แน่นอนว่าเทคโนโลยี Additive Manufacturing ในปัจจุบันนี้ไปไกลถึงการทำ End to End Design จบภายในเครื่องเดียวได้แล้ว
4. Cheaper Production เพราะไม่ต้องมีเครื่องมือ ไม่มีโมล เน้นการผลิตแบบ Low volume และการจัดการ Stock แบบ Digital inventory เก็บ Data ไว้บน Cloud
เทคโนโลยี Additive Manufacturing
ในปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตแบบ Additive Manufacturing อุตสาหกรรมการผลิตแบบเติมเนื้อ ถูกพัฒนาอย่างรวดเร็วให้ทันต่อความต้องการของผู้ใช้ ทำให้เกิดเกิดความหลากหลายทั้งวัสดุหรือขั้นตอนกระบวนการสร้างชิ้นงาน ดังนี้
SLA (Stereolithography) การขึ้นรูปเรซิ่นเหลวด้วยเลเซอร์ ใช้ในงาน Prototype, Concept Modeling หรือ Casting Patterns
มีความคล้ายคลึงกับ DLPC (Digital Light Processing) แต่เปลี่ยนจากการยิงแสงเลเซอร์เป็นการใช้กล้อง Projector ฉายให้เรซิ่นเหลวแข็งตัวแทน โดย Material หลักคือ Photopolymer
ข้อเด่น
- มี Material ให้เลือกเยอะ
- Accuracy ดี
- ขนาด Build size ใหญ่
- พื้นผิวของชิ้นงานเรียบ
ข้อจำกัด
- เหนียว เลอะมือ
เทคโนโลยี FDM (Fused Deposition Modeling)
การขึ้นรูปวัสดุพลาสติกด้วยการฉีดความร้อน เป็นที่นิยมมากเพราะเป็นการใช้พลาสติกที่ไม่ผ่านการแปรรูป ทนต่อความร้อน แสงUV มีวัสดุ ESD ที่ไม่นำไฟฟ้าสถิตย์ วัสดุ Nylon12CF ที่แข็งแรงที่สุด และวัสดุ Ultem ที่ใช้ในอากาศยาน มักนำไปใช้ในงาน Functional Prototype งาน Production Part งาน Manufacturing tooling สำหรับการประกอบงาน หรืองาน Aircraft Interiors
ข้อเด่น
- เนื้อของชิ้นงานพลาสติกที่ได้จะยังคงคุณสมบัติเดิม
- ใช้ในการทดสอบการทำงานของชิ้นงาน
- สามารถทำการ Post-processed ต่อได้ (ขัด เจาะ แต่งสี CNC)
ข้อจำกัด
- Anisotropy การรับแรงในทิศทางการขึ้นรูป
- พื้นผิวของชิ้นงานไม่ละเอียด
- บางจุดในชิ้นงานไม่แข็งแรง
เทคโนโลยี PBF (Powder Bed Fusion)
การขึ้นรูปผงวัสดุพลาสติกหรือโลหะด้วยแหล่งพลังงาน ที่มีทั้งแสงเลเซอร์และอิเล็กตรอน มักนำไปใช้ในงาน Functional Prototyping งาน Production Part จากวัสดุโลหะ ที่ถูกนำไปงานจริง และงาน Rapid Prototyping
ข้อเด่น
- สามารถผลิตได้ทั้งชิ้นงานที่เป็นโลหะและอโลหะ
- Biocompatible ชิ้นงานสามารถสัมผัสร่างกายได้
- สามารถทำการ Post-processed ต่อได้ (ขัด เจาะ แต่งสี CNC)
ข้อจำกัด
- ระบบใหญ่ มีหลาย Unit
- ราคาสูง
เทคโนโลยี Polyjet
การขึ้นรูปด้วยการพ่นเรซิ่นเหลวไวแสง ซึ่งเป็นกลุ่ม Photopolymer เน้นงานประเภท Rapid Prototyping ที่มีความเสมือนจริง งาน Concept Modeling หรืองาน Medical Models Anatomy สำหรับฝึกนักศึกษาแพทย์ จากการวิเคราะห์ร่างกายมนุษย์ผ่านข้อมูล CT Scan
ข้อเด่น
- สามารถทำ Multiple Material และ Full colors ได้
- วัสดุสามารถสัมผัสกับร่างกายมนุษย์ได้
- เน้นงานที่ต้องการความละเอียดสูง สีสวย พื้นผิวเรียบเนียน
ข้อจำกัด
- Photopolymer ถูกขึ้นรูปด้วยแสง UV อาจมีผลต่อรูปร่างชิ้นงานในระหว่างใช้งานได้
- ชิ้นงานเปราะบาง แตกหักได้ง่าย
Metal 3D Printing การขึ้นรูปชิ้นงานจากผงโลหะด้วยกรรมวิธีต่างๆ เน้น Material กลุ่ม Alloyเป็นหลัก ดังนี้
4 Key Application
- Functional Prototyping
- Jig&Fixture
- Manufacturing Tool
- Low volume production
What’s Next in Additive Manufacturing?
1. Part on Demand สามารถสั่งพิมพ์ชิ้นงาน Online ตามต้องการ สอดคล้องกับ Mass Customization ที่สามารถสั่งพิมพ์หลายแบบได้ในการสั่งพิมพ์เพียงครั้งเดียว ซึ่งถ้าเป็นการผลิตแบบใช้แม่พิมพ์จะไม่สามารถทำได้อย่างแน่นอน
2. The future of digital factory ที่จะมีเพียงเครื่อง 3D Printer ในกระบวนการผลิตเท่านั้น
3. Shared office 3D Printer สะดวก ง่ายดาย ใครอยากใช้สามารถสั่งพิมพ์ได้เลย เหมาะกับงาน Designer
4. DFAM (Design for Additive Manufacturing) เปลี่ยนการออกแบบ Design for machine เป็น Design for Additive Manufacturing เน้นการใช้งานจริง ลดน้ำหนัก จากการไร้ข้อจำกัดในการออกแบบ
5. 3D Printing on board เนื่องจากเทคโนโลยี Additive Manufacturing สามารถสร้างทุกอย่างได้ตามต้องการในพื้นที่จำกัด และไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือมากมาย
6. Generative Design การนำ AI ช่วยวิเคราะห์และสร้างรูปทรงที่เราต้องการ จากข้อมูลที่เราป้อนให้ เช่น ขนาด จุดจับยึด แรงที่กระทำ เพื่อนำไปทำการผลิตเป็นชิ้นงานด้วย 3D Printing
แล้วเราจะนำเทคโนโลยี Additive Manufacturing มาใช้ในโรงงานของเราอย่างไร?
1. Line assembly production สามารถทำ Tooling ตัวจับชิ้นงานประกอบได้
2. R&D สามารถทำอุปกรณ์จับยึดเพื่องานต้นแบบ สำหรับทดสอบชิ้นงานที่เราออกแบบ
3. Quality Control ทำ Jig สำหรับจับชิ้นงานในการตรวจสอบ CMM
4. Packing & Logistic ทำ Jig ล็อคสำหรับการขนย้ายชิ้นงานในอยู่นิ่งกับที่ได้
5. Health & Safety
6. Equipment Gripper จับสิ่งของสำหรับแขนหุ่นยนต์
แล้วคุณล่ะ ประยุกต์ใช้เทคโนโลยี Additive Manufacturing ในงานของคุณอย่างไร?
เนื้อเรื่อง Suchon P.
เรียบเรียง Duangporn N.
อ่านเพิ่มเติม การขึ้นรูป ด้วยการเติมเนื้อ Additive Manufacturing
อ้างอิง
Desktop Metal
Rapid Prototyping
Manufacturing Tooling
3DP Services
