3D Printing ทำงานอย่างไร

ลองนึกภาพปืนกาวร้อนที่ควบคุมโดยหุ่นยนต์ที่ใช้พลาสติกแทนกาวและคุณมีพื้นฐานของเครื่องพิมพ์ 3D เส้นพลาสติกจะถูกป้อนเข้าสู่หัวพิมพ์ซึ่งถูกทำให้ร้อนขึ้นเพื่อละลายวัสดุ หัวพิมพ์เคลื่อนที่ไปมาอย่างแม่นยำมากในสามมิติและวางสายพลาสติกลงบนเตียงพิมพ์บนโต๊ะที่พิมพ์ เครื่องพิมพ์ทำสิ่งนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกสร้างพลาสติกขึ้นมาหลายชั้นจนเป็นส่วนสามมิติ.

ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยโมเดล 3 มิติ

วัตถุทุกชิ้นที่พิมพ์บนเครื่องพิมพ์ 3D เริ่มต้นด้วยแบบจำลองสามมิติ สิ่งเหล่านี้มักจะทำในโปรแกรม CAD ที่ออกแบบมาสำหรับการทำงานกับโมเดล 3 มิติในโลกจริงเช่น TinkerCAD, Fusion360 หรือ Sketchup นี่เป็นสิ่งที่แตกต่างไปเล็กน้อยกับวิธีการสร้างแบบจำลอง 3 มิติสำหรับภาพยนตร์หรือเกมแม้ว่าคุณจะสามารถพิมพ์ตัวเลขที่มีรายละเอียดมากจากซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลอง 3 มิติแบบดั้งเดิม.

ข้อดีอย่างหนึ่งของเครื่องพิมพ์ 3D คือสามารถพิมพ์ได้เกือบทุกอย่าง บางรุ่นมีความซับซ้อนมากจนไม่สามารถทำได้ด้วยเทคนิคการผลิตแบบดั้งเดิมเช่นการขึ้นรูปหรือการกำหนดเส้นทาง CNC และนั่นคือสิ่งที่เครื่องพิมพ์ 3D นำไปสู่ อย่างไรก็ตามพวกเขาไม่ได้ใช้เพียงแค่การสร้างรูปทรงเรขาคณิตแฟนซีเพราะมันมักจะถูกกว่าสำหรับแผนก R & D ของโรงงานขนาดใหญ่ในการพิมพ์แบบจำลองเดียวในพลาสติกแทนที่จะเป็นโรงงานทั้งหมดเพื่อให้ได้ชิ้นงานจริง นี่เรียกว่าการทำต้นแบบสร้างร่างคร่าวๆเพื่อช่วยทดสอบสำเนาสุดท้ายโดยไม่ต้องเสียเวลาและวัสดุที่มีค่า.

การแบ่งโมเดลสำหรับการพิมพ์

เนื่องจากเครื่องพิมพ์ไม่เข้าใจวิธีการใช้ตาข่ายสามมิติที่ซับซ้อนและเปลี่ยนเป็นรูปแบบที่พิมพ์ออกมาโมเดล 3D จะต้องถูกถอดรหัสเป็นข้อมูลที่เครื่องพิมพ์สามารถเข้าใจได้ กระบวนการนี้เรียกว่าการแบ่งส่วนเนื่องจากใช้การสแกนของแต่ละชั้นของแบบจำลองและบอกเครื่องพิมพ์ว่าควรย้ายหัวพิมพ์อย่างไรเพื่อสร้างแต่ละชั้น มันทำด้วยความช่วยเหลือของตัวแบ่งส่วนข้อมูลโปรแกรมที่จัดการทั้งหมดนี้ให้คุณเช่น CraftWare หรือ Astroprint.

ตัวแบ่งส่วนข้อมูลจะจัดการกับ“ การเติม” ของโมเดลสร้างโครงสร้างโครงตาข่ายภายในโมเดลที่มั่นคงเพื่อให้มีเสถียรภาพมากขึ้น นี่คือหนึ่งในพื้นที่ที่เครื่องพิมพ์ 3D ส่องแสง - พวกเขาสามารถพิมพ์วัสดุที่แข็งแกร่งมากด้วยความหนาแน่นต่ำโดยการสร้างช่องอากาศภายในโมเดลและทำให้มันเบากว่ามาก.

อีกสิ่งหนึ่งที่ตัวแบ่งส่วนข้อมูลคือคอลัมน์สนับสนุน เนื่องจากเครื่องพิมพ์ไม่สามารถวางพลาสติกบนอากาศบาง ๆ ได้จึงต้องสร้างคอลัมน์สนับสนุนเพื่อให้เครื่องพิมพ์เชื่อมช่องว่าง สิ่งเหล่านี้สามารถถอดออกได้ แต่ใช้ในกระบวนการพิมพ์เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ยุบ.

เมื่อตัวแบ่งส่วนข้อมูลเสร็จแล้วมันจะส่งข้อมูลไปยังเครื่องพิมพ์ 3D เพื่อเริ่มกระบวนการพิมพ์.

รอเป็นเวลานาน

เมื่อเครื่องพิมพ์เริ่มต้นคุณจะสังเกตเห็นปัญหาหลักของการพิมพ์ 3 มิติในวันนี้: มันช้าอย่างน่ากลัว ในขณะที่เครื่องพิมพ์ 2D สามารถพิมพ์หนังสือทั้งเล่มในเวลาไม่กี่นาที แต่การพิมพ์ 3 มิติส่วนใหญ่จะใช้เวลาหลายชั่วโมงหากไม่ใช่วันเพื่อทำการพิมพ์ให้เสร็จ และหากคุณทำข้อผิดพลาดการตั้งค่ากำหนดค่าตัวแบ่งส่วนข้อมูลผิดหรือกระแทกเข้ากับบิตคุณอาจสูญเสียการพิมพ์ทั้งหมด.

มีเทคโนโลยีที่เร็วกว่าบางอย่างที่ทำให้กระเด็นในอุตสาหกรรมเช่น Carbon M1 ซึ่งใช้เลเซอร์ยิงเข้าไปในเตียงของเหลวและดึงการพิมพ์ออกมาจากมันเร่งกระบวนการให้เร็วขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่เครื่องพิมพ์ประเภทนี้มีความซับซ้อนกว่าหลายเท่ามีราคาแพงกว่าและใช้กับพลาสติกได้จนถึงปัจจุบันเท่านั้น.

ดังนั้นฉันควรซื้อเครื่องพิมพ์ 3 มิติ?

หากคุณไม่สนใจในการออกแบบและพิมพ์ชิ้นส่วนแน่นอนว่าคุณจะไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องพิมพ์ 2D ที่น่าเบื่อของคุณในไม่ช้า.

เครื่องพิมพ์ที่ผู้บริโภคส่วนใหญ่จะซื้อมักจะพิมพ์ด้วยพลาสติกแม้ว่าจะมีเครื่องพิมพ์ (และแพง) แปลกใหม่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมที่สามารถพิมพ์ได้สวยมาก มีแม้กระทั่งเครื่องพิมพ์ 3D ที่สามารถพิมพ์เนื้อเทียมได้ เทคโนโลยีมีการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วและมีนัยสำคัญในหลายอุตสาหกรรม สักวันหนึ่งแน่นอนคุณจะสามารถพิมพ์อาหารกูร์เมต์จากเครื่องพิมพ์อาหารที่กินได้ แต่จนกว่าจะถึงวันนั้นมันยังคงเป็นงานอดิเรกและอุปกรณ์อุตสาหกรรม.

แต่ถึงกระนั้นด้วยราคาที่ลดลงตลอดเวลามันอาจเป็นงานอดิเรกที่สนุกโดยเฉพาะถ้าคุณสร้างอะไรก็ตามที่มีการใช้โมเดลพลาสติกขนาดเล็ก.

เครดิตรูปภาพ: Kaca Skokanova / Shutterstock