Archive

3D Printing : จุดเปลี่ยนงานออกแบบ

by  TCDC Resource Center

Description

จะเกิดอะไรขึ้นกับโลกธุรกิจและการออกแบบ...หากใครๆ สามารถสร้างแม่แบบ 3 มิติหรือผลิตตัวสินค้าได้เองที่บ้าน เมื่อโลกได้ก้าวเข้าสู่ยุคเทคโนโลยีสารสนเทศ ระบบคอมพิวเตอร์และซอฟท์แวร์ต่างมีผลอย่างยิ่งต่อการใช้ชีวิตประจำวัน การพัฒนาเหล่านี้ได้ส่งผลให้เกิดการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในโลกแห่งการผลิต จากเดิมสินค้าต่างถูกผลิตด้วยระบบหัตถกรรมภายในครัวเรือน ต่อมาถูกแปรเปลี่ยนเป็นการผลิตในโรงงานขนาดใหญ่ที่เน้นการผลิตในปริมาณมาก ระบบการผลิตแบบอุตสาหกรรมนี้ได้กลับกลายเป็นปัญหาสำหรับผู้ประกอบการรุ่นใหม่ที่ต้องการผลิตของเพียงจำนวนน้อยชิ้นหรือเป็นเพียงตัวต้นแบบ เทคโนโลยี Digital Fabrication อันได้แก่ ระบบการพิมพ์แบบสามมิติ หรือ พิมพ์แบบสามมิติ จึงกำลังเข้ามามีบทบาทสำคัญ ด้วยขนาดกะทัดรัดของเครื่องพิมพ์ ทำให้ผู้ผลิตรายย่อยสามารถผลิตแม่แบบหรือแม้กระทั่งตัวสินค้า ผ่านซอฟท์แวร์ที่สามารถทำเองได้ง่ายภายในบ้าน อีกทั้งสามารถผลิตรูปแบบผลิตภัณฑ์ที่มีความเป็นไปได้ในด้านโครงสร้างมากกว่าการผลิตรูปแบบเดิม ในอนาคตอันใกล้เมื่อศักยภาพของเครื่องมือสามารถนำพาจินตนาการไปได้กว้างไกลขึ้น จุดบรรจบของการออกแบบกับความเป็นจริงคงเป็นไปได้ไม่ไกลเกินจริง

Subject

3d printing / digital fabrication / tcdcarchive

Details

Released 2 October 2013
File Format text/html
Print

3D Printing : จุดเปลี่ยนงานออกแบบ

(นิทรรศการ)
เวลา: 2 ตุลาคม - 15 ธันวาคม 2556
สถานที่: ห้องสมุดเฉพาะด้านการออกแบบ TCDC

จากจุดเริ่มของเครื่องปั่นด้าย Spinning Jenny ของ James Hargreaves สิ่งประดิษฐ์ต้นแบบซึ่งได้พัฒนาสู่เครื่องทอผ้าพลังงานไอน้ำที่สามารถทอผ้าได้เร็วกว่าการใช้มือหมุนถึง 200 เท่า จัดได้ว่าเป็นตัวแทนของนวัตกรรมแห่งศตวรรษที่19 ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกระบวนการผลิตดั้งเดิมแบบชิ้นต่อชิ้นให้เข้าสู่ระบบอุตสาหกรรมซึ่งเน้นความรวดเร็วและปริมาณ หากแต่สายพานอุตสาหกรรมได้นำมาซึ่งเงื่อนไขในการผลิตทั้งเรื่องปริมาณขั้นต่ำรวมถึงการขาดเอกลักษณ์ด้วยชิ้นงานแบบแม่พิมพ์ซ้ำ เมื่อคอมพิวเตอร์ซึ่งเริ่มต้นจากการเป็นเพียงเครื่องคิดคำนวณสถิติได้เข้าสู่ตลาดในช่วงปี 80 จนพัฒนาเปลี่ยนแปลงวิธีประมวลผลจากแบบอะนาล็อกสู่ระบบดิจิทัลช่วยให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ซึ่งเป็นช่วงที่ Chuck Hull แห่งบริษัท 3D Systems Corporation เริ่มต้นวิธีออกแบบเชิงทดลองและสร้างสรรค์เครื่องพิมพ์สามมิติโดยมีนักคิด นักออกแบบรุ่นใหม่ๆ สานต่อรูปแบบการผลิตนี้เรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน

โดยระบบ 3D Printing หรือการพิมพ์แบบสามมิติได้ช่วยทลายข้อจำกัดหลายๆ ข้อของนักออกแบบรายย่อยไป ด้วยการย้ายกระบวนการผลิตหลักจากระบบเครื่องจักรกลสู่ระบบดิจิทัลผ่านเทคโนโลยี Additive Manufacturing หรือ 3D Printing ซึ่งผู้ผลิตรายย่อยไม่จำเป็นต้องจ่ายเงินทุนจำนวนมากเพื่อจ้างโรงงานทำต้นแบบสินค้า และยังสามารถควบคุมการผลิตแม่แบบด้วยตัวเอง เพียงออกแบบและสร้างดิจิทัลไฟล์จากโปรแกรมที่ใช้กับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เพื่อป้อนสู่กระบวนการพิมพ์ชิ้นงานด้วยระบบการฉีดทับซ้อนแบบชั้นต่อชั้นจนเป็นรูปทรงที่ต้องการ นอกจากการอำนวยประโยชน์สำหรับนักออกแบบรายย่อยหรือนักออกแบบหน้าใหม่แล้ว เทคโนโลยี 3D Printing ยังช่วยให้การผลิตชิ้นงานที่ซับซ้อนในการผลิตกลายเป็นผลงานจริงได้ ตัวอย่างเช่น ขั้นตอนการตัดวัสดุที่ไม่จำเป็นต้องคำนึงเรื่องขนาดของแผ่น และลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากกรรมวิธีการประกอบ ซึ่งทำให้สามารถผลิตสินค้าได้โดยไร้รอยต่อและลดช่องว่างระหว่างวัสดุที่ต้องเชื่อมเข้าหากัน โดยที่ผลิตภัณฑ์ยังจะสามารถเคลื่อนไหวและหักมุมได้โดยใช้วัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน

3D Printing นวัตกรรมการผลิตที่สามารถเปลี่ยนระบบการผลิตของโลกจากระบบอุตสาหกรรมมาเป็นระบบการผลิตที่สามารถผลิตได้เองภายในครัวเรือน โดยศักยภาพเหล่านี้ได้สร้างความเป็นไปได้มหาศาลในธุรกิจสร้างสรรค์สำหรับอนาคตอันใกล้นี้

Additive Manufacturing คืออะไรและทำงานอย่างไร

Additive Manufacturing ชื่อเดิมที่ใช้เรียก 3D Printing ในวงการอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นขั้นตอนกระบวนการทำงานของเครื่องพิมพ์สามมิติแบบ “Additive” คือวิธีการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ เริ่มต้นจากการนำวัตถุดิบมาหลอมละลายแล้วหล่อขึ้นรูปใหม่ โดยใช้วิธีการฉีดซ้อนทับกันทีละชั้นขึ้นไปเรื่อยๆ เริ่มจากฐานล่างสุดก่อนจนครบเป็นรูปทรงสามมิติตามที่กำหนด ในส่วน “Manufacturing” คือชั้นของวัสดุซึ่งได้ผ่านการกำหนด ออกแบบ และทำซ้ำ ผ่านกระบวนการที่ตั้งเป็นระบบไว้แล้ว เสมือนกับการหั่นรูปทรงเดิมที่ต้องการออกเป็นชั้นบางๆ ทีละมิลลิเมตร แล้วนำมาประกอบซ้อนทับเข้าด้วยกัน จากวิธีการดังกล่าวจึงสามารถออกแบบและสร้างสรรค์ให้เกิดรูปทรงที่มีความหลากหลายมากกว่าระบบการผลิตแบบดั้งเดิมที่จะต้องนำวัสดุเป็นแผ่นๆ มาตัดเป็นชิ้นส่วนต่างๆ เพื่อประกอบเข้าหากันตามแบบที่กำหนด กระทั่งรูปแบบการผลิตก็แตกต่างจากการผลิตด้วยการใช้เครื่องจักรทั่วไปที่ทำการตัดและเจาะวัสดุรูปทรงออกจากวัสดุเริ่มต้นจนเหลือชิ้นส่วนที่ไม่ได้ใช้งานจำนวนมาก การทำงานด้วยเครื่อง 3D Printing จึงเป็นการลดเศษเหลือของวัสดุออกจากระบบการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเครื่องพิมพ์สามมิติเครื่องแรกนั้นถูกผลิตขึ้นตั้งแต่ปี ค.ศ.1984 โดย Chuck Hull จากบริษัท 3D Systems Corporation ซึ่งคุณสมบัติพิเศษที่ทำให้ระบบการผลิตแบบ 3D Printing โดดเด่นและแตกต่างจากการผลิตแบบดั้งเดิม คือ การรวมเป็นหนึ่งเดียวกันของขั้นตอนการดีไซน์และการผลิต ที่ชุดคำสั่งจะถูกส่งตรงจากเครื่องคอมพิวเตอร์ไปสู่การหลอมวัตถุดิบและขึ้นรูปทรงออกมาเป็นฟอร์มสามมิติได้ดังใจนักออกแบบ

ส่วนขนาดของเครื่อง 3D Printing มีตั้งแต่ขนาดเล็กสุดที่สามารถพกพาไว้ในกระเป๋าสะพายได้ ไปจนถึงขนาดใหญ่ที่ต้องอาศัยรถบรรทุกขนาดเล็กขนส่ง ในด้านราคาเองก็เช่นเดียวกันเครื่องพิมพ์ราคาถูกสุดเริ่มต้นด้วยราคาไม่กี่ร้อยเหรียญไปจนถึงครึ่งล้านเหรียญสหรัฐ

3D Printing ข้อดีที่มากกว่า

แม้การคาดเดาการเติบโตของผู้ผลิตชิ้นงานออกแบบด้วยวิธี 3D Printing จะทำได้ยาก แต่จากการสำรวจนักออกแบบในหลากหลายประเภทธุรกิจสร้างสรรค์ ต่างมองเห็นข้อดีและข้อได้เปรียบมากมายจากการเลือกใช้ 3D Printing

เบาเกินคาด

โดยปกติแล้ว เครื่องจักรหรือเครื่องพิมพ์โดยทั่วไปจะผลิตได้เฉพาะชิ้นงานที่มีขนาดเล็กกว่าตัวเครื่องพิมพ์เท่านั้น แต่เนื่องจากระบบการผลิตแบบ 3D Printing เป็นการฉีดวัสดุลงไปทีละชั้นด้วยหัวฉีด จึงสามารถผลิตชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่โดยไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่กว้างสำหรับวางตัวเครื่อง นอกจากนี้วิธีการผลิตที่ควบคุมให้สร้างรูปทรงเฉพาะในบริเวณที่ต้องการทำให้เกิดรูกลวงด้านใน จึงไม่ก่อให้เกิดวัสดุเหลือใช้ แตกต่างจากวิธีหล่อขึ้นรูปธรรมดาที่จะต้องทำให้เกิดเป็นรูปทรงทึบตันก่อนแล้วจึงคว้านออก วัสดุที่ใช้ยังเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบา ทำให้ชิ้นงานที่ออกมามีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับรูปแบบดั้งเดิม

ทุกความซับซ้อนเป็นไปได้

ปัญหารูปฟอร์มที่ต้องการผลิตมีความยากและซับซ้อนส่งผลให้ราคาในการทำแม่แบบเพิ่มขึ้นตามตามไปด้วย แต่ 3D Printing ซึ่งเป็นวิธีการขึ้นรูปวัตถุแบบชั้นต่อชั้นจึงลบขั้นตอนหล่อแบบออกไป ทั้งยังเป็นการเพิ่มความสามารถในการสร้างงานที่มีรูปทรงซับซ้อนได้จากทั้งภายนอกและภายในของตัววัตถุ ช่วยประหยัดเวลา การสรรหาแรงงานฝีมือที่มีคุณภาพ และลดต้นทุนในการผลิต

อิสระไร้รอยต่อทุกรูปทรง

ความสามารถของเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติที่มีความแม่นยำสูงและมีความละเอียดในระดับเล็กสุดถึง 0.1 มิลลิมิเมตร ทำให้ 3D Printing สามารถสร้างรูปทรงที่มีความถูกต้องตามแบบที่กำหนดและมีกลไกที่ซับซ้อนอยู่ภายใน เช่น สปริง หรือ ข้อต่อ ได้ในการพิมพ์คราวเดียว วัตถุที่ได้ออกมาจากการผลิตสามารถขยับ เคลื่อน และมีกลไกอยู่ภายในโครงสร้างเปรียบเหมือนแขนขาร่างกายของมนุษย์ โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการผลิตแยกชิ้นส่วนและติดประกอบ จึงสามารถลดความผิดพลาดจากกระบวนการประกอบลดการใช้วัสดุที่ไม่จำเป็น และลดค่าแรงสำหรับแรงงานฝีมือต่อประกอบ สิ่งจำเป็นในการสร้างงานจาก 3D Printing จึงมีแค่แผ่นพิมพ์เขียวและวัตถุดิบเริ่มต้นเท่านั้น

ไม่เกี่ยงเวลา ไม่ร้องหาทักษะ

ระบบการพิมพ์สามมิติสามารถส่งข้อมูลรายละเอียดของรูปทรงสามมิติจากโปรแกรมออกแบบ เช่น 3D CAD Data สู่เครื่องพิมพ์ได้โดยตรง และสามารถสั่งผลิตออกมาเป็นวัตถุได้ทันที ถึงแม้ว่าระบบการพิมพ์แบบสามมิติจะช่วยลดขั้นตอนในระบบสายพานการผลิตและแรงงานในส่วนงานควบคุมการผลิตลงได้ แต่อย่างไรก็ดีการสร้างดิจิทัลไฟล์จำเป็นต้องอาศัยนักพัฒนาและผู้เชี่ยวชาญเพื่อทำให้งานออกมามีประสิทธิภาพ ถือเป็นช่องว่างของระบบการผลิตแบบ 3D Printing ที่รอการพัฒนาอยู่

ผลิตได้ตามใจในจำนวนที่ต้องการ

ระบบ 3D Printing ไม่จำเป็นต้องมีการขึ้นรูปด้วยแม่แบบ และไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือในการประกอบ การผลิตด้วยวิธี 3D Printing จึงช่วยทลายข้อจำกัดของการผลิตแบบโรงงานที่จำเป็นต้องมีปริมาณขั้นต่ำและสินค้าแต่ละชิ้นยังสามารถผลิตให้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวด้วยรูปฟอร์มที่สามารถทำได้ใกล้เคียงกับรูปทรงตามธรรมชาติมากที่สุด

เข้ากันได้ดีกับทุกวัสดุ

การพิมพ์สามมิติสามารถผลิตชิ้นงานด้วยวัสดุหลากหลายภายในรูปทรงเดียวกัน โดยปกติการคว้าน ตัด และหลอมรวมของวัสดุที่ต่างกันจะสามารถทำได้ยาก ด้วยเครื่อง 3D Printing ผลงานหนึ่งชิ้นจะสามารถผลิตด้วยวัสดุที่แตกต่างกันมากกว่าหนึ่งวัสดุด้วยเครื่องมือชิ้นเดียว วัสดุที่นิยมใช้พิมพ์สามมิติมีตั้งแต่ พีพีพลาสติก ผงไนล่อน เรซิน โลหะหนักอย่างสเตนเลส ทองเหลือง ทองแดง ยาง หรือแม้กระทั่งผงทราย

3D Printing กับขอบเขตการใช้งาน

วงการเครื่องพิมพ์สามมิติมีการเติบโตอย่างรวดเร็ว ส่วนหนึ่งมาจากเทคโนโลยีขั้นสูงที่เข้ามามีบทบาทอย่างกว้างขวางตั้งแต่ด้านการออกแบบ ส่งต่อข้อมูลไป-กลับ การติดตามผลลัพธ์ที่ทันใจและแก้ไขได้รวดเร็วยิ่งขึ้น การใช้งาน 3D Printing ที่เกิดขึ้นในโลกยุคปัจจุบันจึงมีความหลากหลายด้านการใช้งานมากขึ้น

สินค้าไลฟ์สไตล์

ระบบอุตสาหกรรมที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อรองรับความต้องการจำนวนมากของตลาด แต่ข้อเสียคือถูกลดทอนรายละเอียดของชิ้นงานลงด้วยระบบสายพาน โดยปรับเปลี่ยนจากทักษะช่างฝีมือแบบปัจเจกบุคคลให้กลายเป็นชิ้นงานเหมือนจำนวนมากจากแม่พิมพ์ตัวเดียว เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติจึงนำข้อดีในระบบทำมือผนวกกับระบบอุตสาหกรรมที่เน้นความฉับไวมาปรับใช้กับรูปแบบการผลิตสินค้าภายในระบบเดียวตัวอย่างเช่น งานออกแบบเครื่องประดับที่ถูกออกแบบโดยดีไซเนอร์ชาวอังกฤษ Catherine Wales ที่นำเครื่องพิมพ์สามมิติมาช่วยออกแบบเอกลักษณ์ส่วนบุคคลให้แสดงออกมาในตัวเครื่องประดับ เช่น เขากวาง ขนนก หรือแม้แต่สุ่มกระโปรง เป็นการเพิ่มมูลค่าของสินค้าด้วยคุณภาพของการสร้างสรรค์ให้เหมาะสมกับผู้บริโภคแต่ละคนมากยิ่งขึ้น

เครื่องมือ

การผลิตผลงานที่เกี่ยวข้องกับโลหะหนัก เป็นงานที่ต้องใช้ความแม่นยำสูง อีกทั้งการผลิตในปัจจุบันเสียวัสดุตั้งต้นเหลือทิ้งเป็นจำนวนถึง 90 % เพื่อตัดแต่งให้ได้รูปฟอร์มตามต้องการเพียง 10 % การหาวิธีลดการใช้วัสดุที่ไม่จำเป็นจึงเป็นส่วนที่เปิดโอกาสให้เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติสามารถลดภาระค่าใช้จ่ายในการผลิตได้ อีกทั้งยังสามารถสร้างเครื่องมือที่มีรูปทรงและประโยชน์ใช้สอยที่ซับซ้อนด้วยราคาสมเหตุสมผล กระทั่งเรื่องการซ่อมแซมเครื่องมือที่ชำรุดที่ไม่สามารถหาอะไหล่มาแทนได้ โดยไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องมือหรืออุปกรณ์ทั้งชุด

ยานยนต์

นอกจากข้อได้เปรียบที่เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติสามารถสร้างชิ้นส่วนไร้รอยต่อที่มีน้ำหนักเบา จบภายในชิ้นเดียว และสามารถสร้างรูปทรงที่มีความสลับซับซ้อนที่อยู่นอกเหนือข้อจำกัดของการผลิตในรูปแบบแกน X และแกน Y ดั้งเดิมแล้ว ยังจัดเป็นเทคโนโลยีที่ถูกนำไปใช้กับการออกแบบเทคโนโลยียานยนต์ด้วยเหตุผลที่ว่าสามารถลดขั้นตอนการผลิตบนสายพาน ที่ทำให้เกิดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่สภาพแวดล้อม เช่น การออกแบบรถแข่งและการออกแบบยานพาหนะที่มีราคาแพง อีกทั้งยังตัดทอนขั้นตอนในการขนย้ายชิ้นส่วนจากที่หนึ่งไปสู่อีกที่หนึ่งอีกด้วย

อุตสาหกรรม

ระบบอุตสาหกรรมได้นำเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติมาใช้ด้วยเหตุผลด้านความแม่นยำในการผลิตแบบระบบเลเซอร์นำร่อง เมื่อนำมาประกอบกับเทคโนโลยีการสแกนวัตถุ ยิ่งจะสามารถทำให้วงการออกแบบก้าวไปได้ไกลกว่าที่เป็นอยู่ด้วยรูปฟอร์มที่ไม่จำกัดและการสร้างวัตถุที่มีความสมจริงมากยิ่งขึ้น นอกจากจะช่วยลดภาระค่าใช้จ่ายที่เกิดการซื้อและผลิตด้วยเครื่องจักรขนาดใหญ่แล้ว การเพิ่มความรวดเร็วในการผลิตถือเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ทำให้เทคโลโนยีชิ้นนี้มีโอกาสที่จะเติบโตได้ไกล เช่น สามารถนำไปใช้ในการสร้างหุ่นยนต์และผลิตภัณฑ์ที่ต้องการใช้ความแม่นยำสูง เป็นต้น

การแพทย์

เนื่องจากร่างกายของมนุษย์มีความแตกต่างกันและมีเอกลักษณ์ที่ไม่เหมือนกันเลยแม้แต่บุคคลเดียว ระบบการผลิตแบบอุตสาหกรรมที่ผลิตผลงานมีลักษณะเหมือนกันไปทั้งหมดจึงไม่สามารถที่จะใช้วิเคราะห์และวิจัยการรักษาโรคส่วนบุคคลได้ รวมถึงอุปกรณ์ตัวอย่างเพื่อใช้ในการผ่าตัดที่ต้องการความละเอียดในการวิเคราะห์สูง ความสามารถของเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติจึงมีบทบาทเข้ามาสนับสนุนเทคโนโลยีทางการแพทย์ ไม่ว่าจะเป็นโมเดลตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์ทางทันตกรรม โมเดลที่ถอดแบบออกมาเพื่อการศัลยกรรมกระดูก รวมทั้งการสร้างอวัยวะเทียมสำหรับใช้ในอนาคต

อากาศยาน

ระบบการพิมพ์สามมิติเป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่ได้ถูกนำไปทดลองภายในยานอวกาศเพื่อสำรวจดาวเคราะห์อื่นๆ เพื่อการสนับสนุนเทคโนโลยีอากาศยาน ด้วยคุณสมบัติที่สามารถสร้างชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบาและปราศจากขั้นตอนการประกอบ การนำเครื่องจักรขนาดกระเป๋าอย่าง 3D Printing ไปมีส่วนช่วยในการออกแบบเครื่องยนต์ ชิ้นส่วนภายในเครื่องบิน อากาศยานที่ไร้นักบิน หรือแม้แต่การสร้างอาคารบนดวงจันทร์ด้วยวัสดุที่มีอยู่แล้วบนดวงจันทร์เองโดยไม่ต้องการการขนถ่ายจากโลกไป จึงเป็นเรื่องที่เป็นไปได้ในอีกไม่กี่ศตวรรษข้างหน้า

กระบวนการผลิตของ 3D Printing

ถึงแม้ 3D Printing จะมีชื่อเรียกภาษาไทยว่าการพิมพ์สามมิติ แต่ระบบการทำงานของเครื่องพิมพ์ต่างจากเครื่องพิมพ์สองมิติธรรมดาอย่างชัดเจน โดยเฉพาะการย่อส่วนเครื่องจักรขนาดใหญ่ให้สามารถตั้งอยู่ที่บ้านได้อย่างสบาย โดยกระบวนการการพิมพ์ของเทคโนโลยี 3D Printing มีหลายขั้นตอนกว่าจะมาถึงการออกคำสั่งให้เครื่องพิมพ์ในการผลิตชิ้นงานออกมาเป็นวัตถุและแปรสภาพมาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้

ขั้นตอนการทำโมเดล

การปั้นรูปทรงในโปรแกรมออกแบบในคอมพิวเตอร์หรือ CAD Computer Aided Design เป็นขั้นตอนแรกในการเปลี่ยนจินตนาการให้ออกมาเป็นรูปเสมือนบนหน้าจอ สามารถทำได้ 2 วิธีด้วยกัน ได้แก่ Manually modeling การปั้นฟอร์มทีละส่วนด้วยโปรแกรมสำหรับทำการขึ้นรูปสามมิติโดยตรงและอีกวิธีคือ Generative modeling ซึ่งเป็นการปั้นฟอร์มด้วยการสร้างชุดคำสั่งที่ใช้วิธีการคำนวณทางคณิตศาสตร์แล้วจึงส่งเข้าโปรแกรมสำหรับแปลงไฟล์ให้สามารถทำ 3D Printing ได้ หลังจากนั้นโปรแกรมจะค่อยๆ เฉือนรูปทรงตั้งต้นออกเป็นชั้นบางๆ ตามความละเอียดของเครื่องพิมพ์แต่ละเครื่อง ซึ่งการเฉือนเป็นชั้นๆ นี้จะถูกทำโดยโปรแกรมที่ใช้งานเฉพาะกับเครื่องพิมพ์นั้นๆ

ขั้นตอนการพิมพ์

ก่อนที่จะกำหนดสั่งพิมพ์ โปรแกรมของเครื่องพิมพ์จะแปลงข้อมูลจากข้อมูลดิจิทัลในรูปแบบของ ไฟล์ .STL ไปเป็นภาษากลางที่ใช้สื่อสารระหว่างข้อมูลดิจิทัลและเครื่องพิมพ์ เรียกว่า ภาษา G-Code ซึ่ง เป็นข้อมูลที่ทำการบอกตำแหน่งการเคลื่อนที่ของหัวพิมพ์ในแนวแกน X แกน Y และแกน Z ความละเอียดของการพิมพ์จะถูกกำหนดด้วยขนาดความละเอียดของวัสดุที่ใช้ เช่น ผงไนล่อนหรือ พลาสติกที่หลอมละลายได้อย่างพีพีพลาสติก ซึ่งแต่ละวัสดุจะให้ความละเอียดของงานพิมพ์ที่แตกต่างกันในระดับหน่วยตั้งแต่ 0.1 มิลลิเมตรไปจนถึง 100 ไมครอน

ขั้นตอนการตกแต่งผิว

ขั้นตอนสุดท้ายของการทำงานพิมพ์สามมิติ คือ การตกแต่งผิว ชิ้นงานที่ได้ออกมาจากเครื่องพิมพ์สามมิติจะมีความไม่สมบูรณ์อยู่บ้าง ซึ่งแตกต่างกันไปตามลักษณะของวัสดุที่ใช้ เช่น พีพีพลาสติก จะมีรอยเส้นคล้ายใยแมงมุมของเศษพลาสติกที่หลอมละลายเกาะอยู่ ผงไนลอน จะมีฝุ่นผงที่เป็นตัวค้ำยันเกาะรอบชิ้นงาน ดังนั้นก่อนจะนำวัตถุที่ได้จากเครื่องพิมพ์ไปใช้ในงานจริง ผู้ผลิตจะต้องทำการตกแต่งผิวให้พร้อมสำหรับการใช้งานก่อน ซึ่งอาจจะรวมถึงการทำสี เคลือบเงาหรือเคลือบสี เพื่อให้ผิววัสดุพร้อมสำหรับการใช้งานและเพิ่มความคงทนแข็งแรงของวัสดุ

โลกยุคใหม่กับ 3D Printing

เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติมีแนวโน้มที่จะทำให้ตลาดการซื้อขายสินค้าเกิดการเปลี่ยนแปลง โดยเปลี่ยนจากวิธีการผลิตสินค้าแบบโรงงานขนาดใหญ่ซึ่งมีข้อเสียตรงที่ไม่ได้ลงรายละเอียดของชิ้นงาน สู่ตลาดของการซื้อ-ขายดิจิทัลไฟล์ของสินค้าแทน โดยหากลูกค้าสนใจสินค้าชิ้นใดก็ตาม สามารถรับบริการดาวน์โหลดไฟล์ไปใช้กับเครื่องพิมพ์สามมิติในสตูโอเล็กๆ หรือบ้านแต่ละหลังได้ หรือสามารถนำไปยังร้านที่รับพิมพ์งานสามมิติได้ในทันที

ในปัจจุบัน เริ่มมีกลุ่มออนไลน์หลายกลุ่มตั้งเป็นแหล่งตลาดซื้อ-ขายสินค้าประเภทดิจิทัลไฟล์สำหรับการทำงาน 3D Printing กันแล้ว ตัวอย่างเช่น Thingiverse.com และ Shapeways.com โดยที่ผู้ผลิตรายย่อยสามารถออกแบบสินค้าได้ด้วยตัวเองแล้วทำการอัพโหลดเข้าสู่เว็บไซต์ออนไลน์เหล่านี้และตั้งราคาเพื่อที่จะให้ผู้บริโภครายอื่นมาจับจ่ายใช้สอยซื้อสินค้าดิจิทัลเหล่านี้และนำไปพิมพ์ด้วยตัวเองที่บ้านได้

แต่ผลที่ตามมาของระบบการซื้อขายสินค้าออนไลน์ก็คือ ปัญหาเรื่องการคุ้มครองสิทธิ์และทรัพย์สินทางปัญญา อย่างไรก็ตาม ระบบตลาดออนไลน์รูปแบบนี้ได้มีการนำร่องของการซื้อขายสื่อออนไลน์มาก่อนแล้ว เช่น การซื้อขายเพลงจาก iTune Store หรือตลาดออนไลน์อื่นๆ จึงค่อนข้างมีโอกาสในการสร้างความมั่นใจให้นักออกแบบและผู้ผลิตสินค้ารายย่อยว่า ทรัพย์สินทางปัญญาของตนจะถูกคุ้มครองอย่างถูกต้องตามกฎหมาย ซึ่งระบบการซื้อขายข้อมูลออนไลน์แบบนี้จะทำให้รูปแบบการซื้อขายสินค้าเปลี่ยนแปลงไปทีละขั้น และในอนาคตที่โลกของเราก้าวไปถึงขั้นที่ว่า ไม่มีการผลิตในรูปแบบอุตสาหกรรมอีกต่อไป

ก้าวต่อไปของ 3D Printing

นิทรรศการเครื่องพิมพ์สามมิติ Industrial Revolution 2.0: how the material world will newly materialize ซึ่งถูกจัดขึ้นที่ Victory and Albert Museum ในกรุงลอนดอน ประเทศสหราชอาณาจักร เสร็จสิ้นไปเมื่อปี 2011 ภัณฑารักษ์ของ V&A Murray Moss ได้แสดงทรรศนะเกี่ยวการการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นในอนาคตของเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติเพื่อความยั่งยืนว่า

“ผลการเปลี่ยนแปลงที่น่าสนใจของการใช้เทคโนโลยี 3D Printing ก็คือ สินค้าจะถูกผลิตออกมาในรูปแบบของดิจิทัลไฟล์ซึ่งจะถูกออกแบบจากส่วนใดของโลกก็ได้ โดยจะมีคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือในการส่งผ่านข้อมูลอย่างไม่รู้จบ ด้วยเหตุนี้การผลิตชิ้นงานจึงไม่มีพรมแดนอีกต่อไป ผลลัพธ์ที่ตามมาก็คือ ระบบการขนส่งสินค้า ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากยานพาหนะที่ใช้ในการขนส่งก็จะลดลงไปเรื่อยๆ รวมถึงปัญหาการกักตุนสินค้าจะหายไป สิ่งตามมาหลังจากนั้น ก็คือ สภาพแวดล้อมจะดีขึ้น ปริมาณ คาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศก็จะลดลง”

Related To This Item

สื่ออื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

You May Also Like

แนะนำสื่ออื่นๆ ที่น่าสนใจ

Your Recent Views

สื่ออื่นๆ ที่คุณเพิ่งดู