Direct Digital Manufacturing (DDM)

อะไรคือ DDM?

เป็นเวลากว่า 20 ปีที่เทคโนโลยีแห่งอนาคตเริ่มขยับเข้ามาใกล้ตัวเรามากขึ้น สำหรับเทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อ หรือ Additive Manufacturing ที่ก่อนหน้านี้เราได้รู้จักกับการสร้างชิ้นงานต้นแบบอย่างรวดเร็วหรือ Rapid Prototyping ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกรรมวิธีการผลิตแบบ Additive Manufacturing หากถามถึงความแตกต่าง เมื่อเทียบกับกรรมวิธีการผลิตแบบเดิมที่ใช้กันโดยทั่วไป เช่น การกัด กลึง ไส และเครื่องจักร CNC นั้น การผลิตแบบ Additive Manufacturing ก็คือการที่เราสร้างข้อมูลในรูปแบบ 3D Digital Data จากนั้นทำการถ่ายโอนข้อมูลไปสู่ตัวเครื่องที่ทำหน้าที่ผลิต ที่จะทำการสร้างชิ้นงานออกมาเป็นรูปทรงวัตถุ 3 มิติได้โดยตรง ให้เหมือนกันต้นทางที่เราออกแบบไว้ ในปัจจุบันนี้ก็มีหลายเทคโนโลยีให้เลือกใช้ ไม่ว่าจะเป็น FDM, SLA, SLS, MJM, Ink Jet และอื่นๆ

ซึ่งทุกเทคโนโลยีต่างก็ใช้เทคนิคการสร้างรูปทรงแบบ Layer by Layer และชนิดของวัสดุที่ใช้สร้างชิ้นงาน และจุดเด่นที่สำคัญเป็นการผลิตที่ปราศจากแม่พิมพ์ต่างๆ ไม่มีการหล่อ การ Machine ด้วยเครื่องจักรอันยุ่งยากและวุ่นวาย และไม่มีของเสียในกระบวนการ จากรูปแบบการทำงานที่กล่าวมาจึงถูกบริษัท Stratasys นำมาประยุกต์ใช้เป็นเทคนิคการผลิตแบบใหม่ที่เรียกว่า Direct Digital Manufacturing หรือ DDM ซึ่งก็คือการผลิตสิ่งของต่างๆ โดยตรงจากข้อมูล 3D Digital Data ผ่านเครื่องที่ใช้เทคโนโลยี Additive Manufacturing แล้วออกมาเป็นวัตถุสิ่งของที่เราต้องการ

Stratasys ผู้ริเริ่มและนำมาใช้งานอย่างจริงจัง ได้ทำการจำแนกกรรมวิธีการใช้งาน DDM ได้เป็น 3 กลุ่มดังนี้
● ผลิตออกมาเป็นชิ้นงานเพื่อนำไปใช้งานจริง หรือเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อจำหน่ายจริง โดยอาจสร้างออกมาชิ้นเดียว หรือหลายๆ ชิ้นแล้วมาประกอบกันเป็นสินค้าหรือชิ้นงานนั้นก็ได้ จากนั้นอาจมีการตกแต่ง ทำสี หรือชุบเคลือบต่างๆเพื่อให้ดูสวยงาม หรือตามประโยชน์ใช้สอย (ภาพที่ 1)

● สร้างเครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อช่วยในการผลิตสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ก่อนออกจำหน่ายต่อไป (ภาพที่ 2)

● สร้างตัวแม่พิมพ์เพื่อการผลิตต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น แม่พิมพ์ฉีดพลาสติก แม่พิมพ์เป่า แม่พิมพ์ขึ้นรูปโลหะแผ่น หรือแม่พิมพ์เพื่อผลิต Pattern สำหรับงานหล่อโลหะ (ภาพที่ 3)

เราลองมาดูตัวอย่างการนำ DDM ไปใช้งานจริงของบริษัทชั้นนำระดับโลกอย่าง BMW

Direct Digital Manufacturing at BMW

       DDM ได้กลายมาเป็นมาตรฐานใหม่ในการบวนการผลิตของโรงงาน BMW AG ในเมือง Regensburg ประเทศเยอรมัน ซึ่งแต่เดิมเทคโนโลยี FDM ของบริษัท Stratasys เป็นองค์ประกอบสำคัญในขั้นตอนการออกแบบรถยนต์ของบริษัท เพื่อให้ได้รถยนต์ต้นแบบที่สมบูรณ์ในทุกๆมิติ ทั้งในส่วนของรูปทรง การทำงานตาม Function งานต่างๆ ที่ได้ออกแบบไว้ จนในปัจจุบันได้มีการขยายการใช้งานให้ครอบคลุมไปยังหน่วยงานอื่นๆที่เล็งเห็นประโยชน์ของเทคโนโลยีนี้ ไม่ว่าจะเป็นในส่วนของสายการผลิต แผนกที่สร้างเครื่องมือ เครื่องใช้ใหม่ๆเพื่อสนับสนุนการทำงานของโรงงาน

        อีกทั้งแผนกสร้าง Jig & Fixture ก็ได้ใช้ DDM ในการสร้าง Hand tools หลายรูปแบบ เพื่องานประกอบและตรวจเช็คในสายการผลิต BMW ได้พิจารณาถึงศักยภาพการทำงานของเทคโนโลยีที่ DDM สามารถทำงานได้ดีกว่าการทำงานแบบเดิม ซึ่งอาจอธิบายได้ 2 รูปแบบ คือ

● ด้านประสิทธิภาพที่ได้จากการออกแบบ ในการสร้างเครื่องมือต่างๆมาใช้งานนั้น จากเดิมที่มีข้อจำกัดเรื่อง Machine และความสามารถของเทคโนโลยี ปัจจุบัน DDM ทำให้รูปทรงเปลี่ยนไปเพราะสามารถออกแบบได้ตรงตามความต้องการของการใช้งาน ทั้งการออกแบบให้จับถือได้อย่างง่ายดาย กระชับถนัดมือ รวมถึงน้ำหนักของ Hand Tools ที่เบาลงจากเดิมที่ทำด้วยโลหะแล้วมีปัญหาเรื่องความเมื่อยล้าของผู้ใช้งานที่ต้องยกเครื่องมือหนักๆ ใช้งานทุกวัน
● ด้านการลดต้นทุนในการทำงาน เพราะ DDM ช่วยลดค่าใช้จ่ายในขั้นตอนการผลิต ด้านเอกสาร เช่น แบบ Drawing ต่างๆ ที่ไม่ต้องเสียเวลาในการเขียนแบบที่แสดงรายละเอียดสำหรับสร้างชิ้นส่วนเป็นรายชิ้น ซึ่งเป็นงานที่ยุ่งยาก และเสียเวลา แต่ลดงานในส่วนนี้ไปได้เพราะรูปทรงและการผลิตที่เปลี่ยนไป จำนวนชิ้นที่ลดลง ส่วนประกอบที่ลดลงหมายถึงค่าใช้จ่ายที่ลดลง

Article by Suchon Phrphrig