50นตยสาร สสวท
เครองพมพสามมตเปนหนยนตอตสาหกรรมประเภทหนง (Rapid Prototype: RP) ทมกำาเนดมานาน 30 กวาปแลว แตนยมใชกนเพยงในบรษทขนาดใหญ หรอ ในหองปฏบตการ และเพงไดรบความนยม อยางแพรหลายเมอประมาณ ค.ศ. 2009 นเอง เครองพมพสามมต เปนววฒนาการ หรอนวตกรรมทางเทคโนโลยการพมพทไดรบ การยกระดบใหสงขนมาอกขนหนงจากเทคโนโลยการพมพธรรมดา อธบายใหเขาใจไดงายคอกระบวนการพมพทเราคนเคยและใชอยตงแตในอดตมาจนถงปจจบน เปนการพมพลกษณะสองมตในแนวตด-ขวาง (cross section) หรอ ตามแกน X-Y ลงบนพนผวทเปนวสดแผนราบเรยบ เชน กระดาษ กระจก แผนพลาสตก หรอผนผา และภาพทไดเปนรปแบบ
สวฒน วงษจำาปา • ผชำานาญดานเทคนค ฝายออกแบบและพฒนาอปกรณ สสวท • e-mail: [email protected]นานาสาระและขาวสาร
3D Printing สดยอดนวตกรรมทางเทคโนโลยการพมพ (ตอนท1)
ภาพ 2 แสดงทศทางการเคลอนทของหวเครองพมพและวสดในงานพมพระบบสามมต ในแนวแกน X,Y,Zทมา http://www.print3dd.com
ภาพ 1 เครองพมพสามมต (Rapid Prototype)ทมา https://www.youtube.com/watch?v=CUWXNZ3Gx4g
สองมต คอมความกวางและความยาว แตในการพมพสามมตเราสามารถพมพวตถทมรปทรงแสดงใหเหนความกวาง ความยาวและความสง ในขนตอนการพมพคอหวเครองพมพจะเคลอนทไดเพมอกหนงแนวคอ แนวแกน Z จากเดมทมเพยงแนวแกน X-Y เทานน ดงภาพ 2
ขอมลเพมเตม
bit.ly/207-v5
51 ปท 45 ฉบบท 207 กรกฏาคม - สงหาคม 2560
โดยหวฉดเครองพมพจะเลอนขน-ลงในแนวแกน Z ของฐานเครองพมพ ทำาใหเกดมตทสาม ระบบการพมพดงกลาวสามารถใชพมพตกตา ลกบอล แกวนำา ชนสวนเครองจกรกลในงานอตสาหกรรม หรออวยวะเทยมในวงการแพทย ซงสามารถนำาไปใชทดแทนหรอใชไดเหมอนของจรงแทบทกประการ ดงตวอยางภาพ 3 และ ภาพ 4
ทานทราบหรอไมวาเครองพมพสามมต ท�างานอยางไร
ทมา http://www.technewsworld.com/story/83035.html
ภาพ 3 ขนตอนการออกแบบชนสวนและสรางอวยวะเทยมทดแทนขาเปดทมา https://www.cnet.com/news/amputee-goose-gets-a-new-3d-printed-leg-and-foot https://3dprint.com/56182/goose-3d-printed-leg/
1. รางแบบ/เขยนแบบ 2. สรางไฟลดจทลสามมต 3. ชนสวนทพมพดวยระบบสามมต 4. ขาเปดเทยม/วสดทดแทน
ภาพ 4 ผลตชนสวนเครองจกรและผลตภณฑตางๆทมา https://www.autodesk.com/solutions/3d-printing https://all3dp.com/1/free-stl-files-3d-printer-models-3d-print-files-stl-download/ https://www.applicadthai.com/articles/3d-printing-กบชวต-3d-printing-technology-life/
เครองพมพสามมตคอเครองจกรทใชกระบวนการทำาใหเนอวสดกอตวเปนรปรางตามทไดออกแบบไว โดยอาศยขอมลในรปแบบดจทลเปนกระบวนการทเรยกวา Additive Process ซงการพมพจะดำาเนนไปทละชนหรอทละ layer โดยใชโปรแกรมคอมพวเตอรควบคม ระบบการพมพ ไฟลทใชกบเครองพมพเปนไฟลในรปแบบสามมต จะไมเหมอนภาพในเครองพมพระบบสองมตทพมพลงบนแผนกระดาษทวไป ขอมลภาพหรอวตถในระบบนจะถกบนทกในรปแบบไฟลดจทลทถกสรางจากโปรแกรมคอมพวเตอร เชน AutoCAD, SolidWorks, 3Ds Max, Inventer
52นตยสาร สสวท
เมอสรางโมเดลหรอชนงานในรปของไฟลดจทลแลวกจะมการนำาไฟลนนไปทำาการ slice หรอตดเปนชนๆ (layer)ออกมาใหเปนแผนบางๆ คลายการหนกอนขนมปงออกเปนชนบางๆ เพอใหเครองพมพสามมตพมพแผนบางๆนนเรยงซอน ทบตอกนทละชน จนปรากฏเปนวตถในลกษณะสามมตเหมอนชนงานจรงตามทไดออกแบบไว ดงภาพ 5 ทแสดงกระบวนการสรางไฟลดจทลแบบสามมต เพอพมพชนงาน 3D Object
1. ออกแบบชนงานดวย
Computer Aided Design (CAD)
2. บนทกไฟล
รปแบบดจทล
3. ท�าการแบงไฟล Model
ออกเปนทละ layer
4.พมพชนงานดวยเครองพมพสามมตและ
ไดชนงานส�าเรจตามทออกแบบไว
ภาพ 5 ขนตอนการสรางไฟลดจทลแบบสามมต เพอพมพชนงานทมา http://www.siamreprap.com/2015/10/what-is-3d-printer, http://www.applicadthai.com/articles/article-3dprinter/
ทมา https://3dprintingindustry.com/wp-content/uploads/2014/09/ebam-3d-printer.jpg
ส ง ทต องคำานงถงมากทสดสำาหรบการออกแบบผลตภณฑ ในขนตอน การผลตตนแบบกอนลงมอผลตจรงคอ คำานวณตนทนทเกยวของ เชน ราคาตอหนวย ราคาเครองจกร และคาแรงงาน ถาชนงานนนมความซบซอนมาก กจะทำาใหตนทนการผลตมคามาก แตดวยเทคโนโลยการผลตสมยใหมสงเหลาน จะ ไม ได เป นป ญหา อกต อ ไป ซ งหมายความวา เราไมจำาเปนตองสราง แมพมพ (mould) เหมอนวธผลตแบบเดม การผลตชนงานทม จำ านวน ชนส วน ในปรมาณมาก จำาเปนตองมแมพมพ หลายแบบ เพอกำาจดปญหาดงกลาว เราตองอาศยความเจรญกาวหนาทาง เทคโนโลย วธการออกแบบ กระบวนการพมพ
เหตใดจงตองใชการพมพแบบสามมต
53 ปท 45 ฉบบท 207 กรกฏาคม - สงหาคม 2560
1. ฝาครอบใบอานคาวดมม 360 องศา
2. ตวยดกระจกเงาสะทอน
3. ตวยดเสนวสดส�าหรบทดสอบ
4. ตวยดหวแสงเลเซอร
และแทงแกว
ภาพ 6 ตวอยางงานพมพชนสวนเครองทดสอบแรงดงวสด (Uniaxial tensile test)
ภาพ 7 ตวอยางงานประกอบชนสวนเครองทดสอบแรงดงวสด (Uniaxial tensile test)ทมา ฝายออกแบบและพฒนาอปกรณ / สาขาฟสกส / สสวท.
และเครองพมพระบบสามมต การสรางโมเดลเสมอนจรงกอนการผลต จะชวยลดขนตอนการผลต ลดราคา ลดแรงงาน ลดความยงยากในการผลตและลดขนตอนการประกอบไดเปนอยางด ทสำาคญไปกวานนคอเราสามารถแกไขแบบ ปรบปรง รปราง และรปทรงใหตรงความตองการในขนตอนการออกแบบดวยโปรแกรมคอมพวเตอรไดอยางงายดาย เนองจากการทำางาน มความสะดวกมากขนหลายเทาตว ภาพ 6, 7 เปนตวอยางงานพมพชนสวนสอทดลองในวชาฟสกสซงไดรบการออกแบบ และพฒนาโดยฝายออกแบบและพฒนาอปกรณ สสวท.
54นตยสาร สสวท
บรรณานกรมกตรดา หรำารศม และ ชมพร แววโนร. มตใหมของการพมพดวยการพมพ 3 มต. สบคนเมอ 21 พฤศจกายน 2559, จาก https://sites.google.com/a/bumail.net/3dprintingdimension/bthkhadyx/.งานพมพขาเทยม. สบคนเมอ 16 พฤศจกายน 2559, จาก http://www.cnet.com/news/amputee-goose-gets-a-new-3d-printed-leg-and-foot/.ชนดของเครองพมพสามมต. สบคนเมอ 14 พฤศจกายน 2559, จาก http://3dprinting.com/what-is-3d-printing/.ตวอยางภาพผลตภณฑ. สบคนเมอ 15 พฤศจกายน 2559, จาก http://www.108cnc.com/index.php?lay=show&ac=article&Id=539339692/.ไฟลภาพสำาหรบงานพมพสามมต. สบคนเมอ 14 พฤศจกายน 2559, จาก http:// www.it24hrs.com/2013/3d-printer-print-materials/.ภาพเครองพมพสามมต. สบคนเมอ 14 พฤศจกายน 2559, จาก http://www.print3dd.com/3d-printer/.สยามเรปแรป. สบคนเมอ 14 พฤศจกายน 2559, จาก http://www.siamreprap.com/2015/10/what-is-3d-printer/.
นเปนคำาถามททาทายและนาสนใจเปนอยางยงสำาหรบผ สนใจ นกเรยน และนกศกษา แมจะไมมความร พนฐานดานการออกแบบกราฟกทาง คอมพวเตอรสำาหรบงานพมพสามมต แตปจจยเหลานมไดเปนอปสรรคเลยถาจะนำาเครองพมพสามมตมาใชในกระบวนการเรยนการสอน เพยงแต ผ สนใจมพนฐานด านคอมพวเตอร บางเลกนอยกจะสามารถพมพชนงานดวยเครองพมพสามมตได เนองจากในกระบวนการออกแบบและว ธ การใชเครองพมพ ผออกแบบมกจะเนน การใชงานทสะดวกเปนหลกอย แลว
จงสามารถกลาวไดวาผใชเครองพมพ ไม จำา เป นต องเขยนโปรแกรมเป น ในมมกลบ ผ ท เขยนโปรแกรมเป น กไม จำาเป นต องใช เครองพมพเป น เสมอไป เพยงแตไดเรยนร หลกการ เ บ อ ง ต น ใน ร ะบบกา ร พ มพ บ า ง กจะสามารถผลตชนงานดวยเครองพมพระบบสามมตไดโดยงาย เพราะปจจบนเราสามารถดาวน โหลดโปรแกรมกราฟ กไฟล ภาพสามมตสำ า เร จรป โดยไม เ สยค าใช จ ายใดๆ ตามทม ผ ออกแบบไวในระบบอนเทอรเนตซงจะมทงแบบทต องเสยคาใชจ ายและ แบบไมเสยคาใชจายในการดาวนโหลด
ดงกลาว นนเปนการยนยนวาเราสามารถ นำา เทคโนโลยน ไปใช ในห องเรยนไดแนนอน อกทงเป นการกระทำาท สอดคล องกบแนวคดในการเรยนการสอนแบบสะเตมศกษา (STEM Education) ของ สสวท. ซงจะทำาใหผเรยน มความรและทกษะในกระบวนการคด การออกแบบ การวางแผนการผลต และชวยทำาใหเกดจนตนาการดานตางๆ ทงในหองเรยน ในชวตประจำาวนท จะนำาไปสการพฒนาอยางตอเนองอยาง ไมหยดยง สำาหรบการสรางสรรคนวตกรรมใหมๆ เพอตอบสนองความตองการตอไปในอนาคต
เครองพมพสามมตสามารถน�าไปใชในหองเรยนไดหรอไม
ภาพ 8 นกเรยนกำาลงดผลงานจากการออกแบบและพมพดวยเครองพมพสามมตทมา https://x3dprinting.co/pages/3d-printing-for-education
