เครื่องพิมพ์สามมิติ: พวกมันทำงานอย่างไร?

บทนำ

การพิมพ์ 3 มิติสับที่เป็นที่รู้จักกันในชื่อการผลิตแบบเพิ่มขึ้นได้เปลี่ยนวิธีการสร้างวัตถุต้องนี้ การผลิตสมัยเก่าที่มักจะตัดวัสดุออกจากชิ้นส่วน การพิมพ์ 3 มิติก็ทำวัตถุชิ้นถูกสร้างขึ้นมาทีละชั้น วิธีนี้อนุญาตให้สร้างรูปร่างและโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งไม่สามารถผลิตได้ หรือค่าใช้จ่ายสูงมากการศึกษาเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถเปิดโล่งมากมายของความสร้างสรรค์และนวัตกรรม ในบล็อกนี้เราจะพูดถึงพื้นฐาน ส่วนประกอบที่สำคัญ กระบวนการ วิธี วัสดุและการประยุกต์ใช้ของการพิมพ์ 3 มิติ

พื้นฐานของการพิมพ์ 3 มิติ

โดยแก่นแท้ของมัน การพิมพ์ 3 มิติเป็นกระบวนการที่สร้างวัตถุสามมิติจากแฟ้มดิจิทัล เทคโนโลยีนี้พึ่งพาการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ (CAD) อย่างมาก ที่ซึ่งการออกแบบถูกสร้างขึ้นด้วยซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลอง 3 มิติ ซึ่งโมเดลดิจิทัลนี้จะแปลเป็นรูปแบบที่สามารถพิมพ์ได้ที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติเข้าใจ

เครื่องพิมพ์จะอ่านแฟ้มและวางชั้นของวัสดุตลาดรจนกระทั่งวัตถุได้รับรูป ริ้วแต่ละชั้นเป็นชั้นชิ้นบางของวัตถุสุดท้ายเหมือนกับการสร้างอาคารทีละชั้นยกเว้นว่าที่ระดับจุลภาคความแม่นยำและความหลากหลายของกระบวนการนี้ทำให้การพิมพ์ 3 มิติเป็นตัวเลือกที่น่าสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่การดูแลสุขภาพจนถึงการบินและอวกาศ

ส่วนประกอบหลักของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เพื่อให้เครื่องพิมพ์ 3 มิติทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ พวกมันจะพึ่งพาส่วนประกอบที่สำคัญหลายประการ:

1. แท่นพิมพ์: ผิวที่วางวัตถุได้รับการพิมพ์ มันต้องระดับพอสมควรเพื่อความแม่นยำของชั้น
2. หัวฉีด: รับผิดชอบในการให้ความร้อนและฝากวัสดุ มันเล่นบทสำคัญในการนิยามความแม่นยำของชั้น
3. มอเตอร์สเต็ปเปอร์: มอเตอร์เหล่านี้ควบคุมการเคลื่อนไหวในแกน X, Y, และ Z การางชั้น
4. ฟิลาเมนต์: นี่คือวัสดุที่ใช้สำหรับการพิมพ์ ซึ่งอาจเป็นพลาสติก เรซิน โลหะหรือการบัญญัติ

ร่วมกัน ส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานพร้อมกันเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์สุดท้าย

กระบวนการพิมพ์ 3 มิติ

จักรเสกไฟล์ดิจิทัลเป็นวัตถุทางกายภาพประกอบหลายขั้นตอน:

การออกแบบโมเดล 3 มิติ

ขั้นตอนแรกคือการสร้างหรือรับโมเดล 3 มิติแบบดิจิทัลสามารถทำได้ซอฟต์แวร์ CAD ต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนและข้อกำหนดของการออกแบบทางเลือกยอดนิยมได้แก่ Tinkercad, Blender, และ Autodesk Fusion 360

การตัดโมเดล 3 มิติ

เมื่อโมเดลพร้อม มันจะต้องถูก ’ตัด’ ซอฟต์แวร์การตัดจะตัดโมเดล 3 มิติเข้าชั้นชั้นแนวนอนบาง ๆ ให้เครื่องพิมพ์แผนที่แต่ละชั้นเพื่อพิมพ์ตามลำดับ โปรแกรมอย่าง Cura หรือ PrusaSlicer มักใช้เพื่อการนี้

การตั้งค่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติของคุณ

ก่อนการพิมพ์ เครื่องต้องถูกปรับวาง และแท่นพิมพ์ต้องถูกปรับระดับ ฟิลาเมนต์จะโหลดเข้าในเครื่องพิมพ์อุณหภูมิที่ปรับตามวัสดุที่ใช้หลังการเตรียมการเหล่านี้ เครื่องพิมพ์สามารถเริ่มงานของมันทีละชั้นสร้างวัตถุเป็นรูปเป็นร่าง

วิธีการพิมพ์ 3 มิติที่แตกต่างกัน

เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติที่หลากหลายลองตรงที่แตกต่างกันได้ที่ต้องการการดูประเภททั่วไปที่สุด:

การขึ้นรูปล่อนพลาสติก (FDM)

การขึ้นรูปล่อนพลาสติกเป็นวิฆตัวเชื่อมั่นได้มากที่สุดและกว้างขวางมากที่สุดมันเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนพลาสติกฟิลาเมนต์และการหยอดทีละชั้น Hobbชอบและธุรกิจขนาดเล็กมักชอบโหมดนี้เนื่องจากค่าใช้จ่ายต่ำและความหลากหลาย

การสเตอรีโอลิโธกราฟี (SLA)

SLA ใช้เลเซอร์ในการรักษาเรซินเหลวเป็นพลาสติกแข็งในกระบวนการชั้น ต่อ ชั้นรู้จักความละเอียดสูงและความแม่นยำ SLA มักใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องใช้การทำงานซับซ้อนและมุมมองที่ละเอียด

Selective Laser Sintering (SLS)

SLS ใช้เลเซอร์ในการหลอมรวมอนุภาคผงเล็กๆ ต่างจาก FDM และ SLA, SLS ไม่ต้องมีโครงสร้างรองรับ มันเหมาะสำหรับการผลิตวัตถุที่แข็งแกร่งและมีรูปทรงทางเรขาคณิตซับซ้อนซึ่งใช้กว้างขวางในอุตสาหกรรม

วัสดุที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติ

การเลือกใช้วัสดุสามารถส่งผลกระทบมากมายต่อประสิทธิภาพและการปรากฏของวัตถุที่พิมพ์ วัสดุทั่วไปประกอบด้วย:

• PLA (Polylactic Acid): ย่อยสลายได้ง่ายและพิมพ์ง่ายแต่ความทนทานน้อยกว่า
• ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene): ทนทานและแข็งแรงแต่ต้องใช้สภาพแวดล้อมที่ร้อน
• เรซิน: รายละเอียดสูงและการปิดผิวเรียบเหมาะใช้ในเครื่องพิมพ์ SLA
• โลหะ: ใช้ในอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่แข็งแรง

วัสดุพิเศษอื่นๆ เช่น ไฟเบอร์กลาส ไนลอนและแม้แต่ผลิตภัณฑ์อาหาร (ช็อคโกแลต แป้งคลุก) ยังเพิ่มขอบเขตของสิ่งที่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้

การประยุกต์ใช้การพิมพ์ 3 มิติ

ความสามารถหลากหลายของการพิมพ์ 3 มิติหมายถึงการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย รวมถึง:

• การสร้างต้นแบบ: การผลิตต้นแบบผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็วเพื่อทดสอบแนวคิดการออกแบบ
• ทางการแพทย์: เครื่องเทียมการเฉพาะตัว อุปกรณ์เสริมปลูกถ่ายและแบบจำลองกายวิภาคสำหรับการผ่าตัด
• การบินและอวกาศ: ชิ้นส่วนที่เบาสำหรับเครื่องบินและอวกาศ
• ผลิตภัณฑ์ผู้บริโภค: เครื่องประดับที่ปรับแต่ง รองเท้า และไอเท็มส่วนบุคคลอื่น ๆ
• การศึกษา: อุปกรณ์การเรียนรู้แบบมือจับสำหรับนักเรียนในสาขาต่าง ๆ

แต่ละอุตสาหกรรมใช้การพิมพ์ 3 มิติสำหรับความสามารถในการนวัตกรรม ปรับแต่งและผลิตเรขาคณิตที่ซับซ้อนในทางที่คุ้มค่า

สรุป

การพิมพ์ 3 มิติยืนอยู่ที่จุดที่บรรจบกันของความคิดสร้างสรรค์และเทคโนโลยีการกำหนดวิธีการออกแบบและผลิตผลิตภัณฑ์ไม่ว่าคุณจะเป็นมืออาชีพ มือสมัครเล่นหรือ นักศึกษา การเข้าใจกลไกของการพิมพ์ 3 มิติสามารถเปิดแนวโน้มที่ไม่จำกัดสำหรับนวัตกรรม.

คำถามที่พบบ่อย

ข้อดีหลักของการพิมพ์แบบ 3D คืออะไร?

การพิมพ์แบบ 3D ช่วยให้การทำต้นแบบรวดเร็ว ผลิตรูปทรงที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพในเชิงต้นทุน และปรับแต่งได้ตามความต้องการ มีความยืดหยุ่น ลดของเสีย และเร่งเวลาเข้าสู่ตลาดสำหรับผลิตภัณฑ์ใหม่ ๆ

ใช้เวลานานเท่าใดในการพิมพ์วัตถุ 3D?

เวลาที่ใช้จะแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับขนาดและความซับซ้อนของวัตถุ ความเร็วของเครื่องพิมพ์ และวัสดุที่ใช้ อาจใช้เวลาตั้งแต่ไม่กี่นาทีถึงหลายชั่วโมงหรือแม้แต่หลายวัน

เครื่องพิมพ์ 3D มีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาแพงหรือไม่?

ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องพิมพ์และความถี่ในการใช้งาน การดูแลรักษาประจำรวมถึงการเปลี่ยนอะไหล่ การอัปเดตซอฟต์แวร์ และค่าเส้นใย โดยทั่วไปเครื่องพิมพ์สำหรับผู้บริโภคทั่วไปมักจะมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาไม่สูงมากนัก