ประเภทของการพิมพ์ 3 มิติ

การพิมพ์ 3 มิติกำลังกลายเป็นอนาคตของยุคการผลิต มีชื่อเรียกอีกอย่างว่าการผลิตแบบเพิ่มเนื้อ (additive Manufacturing) เป็นคำศัพท์ในร่มที่ครอบคลุมเทคโนโลยีการผลิตหลายอย่างที่สร้างชั้นชิ้นส่วน-โดย-ชั้น โดยรวมแล้ว จนถึงตอนนี้มีการระบุและกำหนดกระบวนการผลิตสารเติมแต่งเจ็ดประเภท

แบบจำลองการสะสมตัวแบบผสม (FDM)

FDM หรือที่เรียกว่า fused filament fabrication (FFF) เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในปัจจุบัน

วิธีทำงานของ FDM คือการใส่หลอดไส้เข้าไปในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ และป้อนเข้าไปในหัวฉีดของเครื่องพิมพ์ในหัวอัดรีด หัวฉีดของเครื่องพิมพ์ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ จากนั้นมอเตอร์จะดันไส้หลอดผ่านหัวฉีดที่ให้ความร้อน ทำให้เกิดการหลอมละลาย จากนั้นเครื่องพิมพ์จะเคลื่อนหัวรีดตามพิกัดที่กำหนด โดยวางวัสดุที่หลอมเหลวลงบนฐานรองพิมพ์ ซึ่งจะเย็นลงและแข็งตัว เมื่อเลเยอร์เสร็จสิ้น เครื่องพิมพ์จะวางอีกชั้นหนึ่งลงไป ขั้นตอนการพิมพ์ข้าม-ส่วนนี้ทำซ้ำ โดยสร้างชั้น-บน-ชั้นจนกว่าวัตถุจะก่อตัวขึ้นอย่างสมบูรณ์

FDM มีข้อดีหลายประการ ประการแรก FDM เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่เร็วที่สุดในการพิมพ์ 3 มิติ เนื่องจากชิ้นส่วนที่ผลิตด้วย FDM จะพร้อมใช้งานภายในไม่กี่นาทีหรือสองสามชั่วโมง ประการที่สอง FDM มีความสามารถในการปรับขนาดได้ดีเยี่ยม - ซึ่งสามารถปรับขนาดได้อย่างง่ายดายในทุกขนาด ส่งผลให้มีอัตราส่วนขนาด-ถึง-ต้นทุนต่ำ เครื่องพิมพ์ FDM ถูกผลิตให้ใหญ่ขึ้นและราคาถูกลงอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากต้นทุนชิ้นส่วนต่ำและการออกแบบที่เรียบง่ายที่เกี่ยวข้อง ประการที่สาม FDM เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเพียงเทคโนโลยีเดียวที่ใช้เทอร์โมพลาสติกเกรดการผลิต- ดังนั้นรายการพิมพ์จึงมีคุณสมบัติทางกล ความร้อนและเคมีที่ดีเยี่ยม

เทคโนโลยี FDM แพร่หลายในปัจจุบัน และใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ผู้ผลิตรถยนต์ ผู้ผลิตอาหาร และผู้ผลิตของเล่น

Stereolithography (SLA)

SLA เป็นนวัตกรรมการพิมพ์ 3 มิติแรกของโลกที่ Chuck Hull เปิดตัวในปี 1986 และแม้กระทั่งในปัจจุบัน SLA ยังคงเป็น-เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่คุ้มค่าที่สุด-ที่มีให้ใช้งานเมื่อต้องการชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงมากหรือพื้นผิวเรียบ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดจะเกิดขึ้นเมื่อนักออกแบบใช้ประโยชน์จากข้อดีและข้อจำกัดของกระบวนการผลิต

เครื่องพิมพ์ SLA ไม่ทำงานเหมือนเครื่องพิมพ์เดสก์ท็อปทั่วไปที่พ่นหมึกปริมาณหนึ่งลงบนพื้นผิว เครื่องพิมพ์ SLA 3D ทำงานกับพลาสติกเหลวมากเกินไปซึ่งหลังจากนั้นครู่หนึ่งจะแข็งตัวและกลายเป็นวัตถุแข็ง หลังจากที่พลาสติกแข็งตัว ขั้นตอนของเครื่องพิมพ์จะหยดลงในถังเศษเสี้ยวของมิลลิเมตร และเลเซอร์จะสร้างชั้นอีกชั้นหนึ่งจนกว่าการพิมพ์จะเสร็จสิ้น หลังจากพิมพ์เลเยอร์แล้ว ต้องล้างรายการโดยใช้ตัวทำละลายแล้วใส่ในเตาอบอัลตราไวโอเลตเพื่อให้การประมวลผลเสร็จสมบูรณ์

โดยทั่วไป SLA สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำของมิติสูงมากและมีรายละเอียดที่ซับซ้อน และชิ้นส่วนที่ทำจาก SLA นั้นมีพื้นผิวที่เรียบมาก จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างต้นแบบด้วยภาพ อย่างไรก็ตาม ชิ้นส่วน SLA โดยทั่วไปมีความเปราะบางและไม่เหมาะสำหรับต้นแบบที่ใช้งานได้จริง คุณสมบัติทางกลและรูปลักษณ์ของชิ้นส่วน SLA จะลดลงเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อชิ้นส่วนถูกแสงแดด

เรซิน ซึ่งเป็นชนิดของแสง-พอลิเมอร์เทอร์โมเซ็ตที่ทำปฏิกิริยาได้ เป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการพิมพ์ SLA 3D เรซินหลายชนิดมีจำหน่ายในท้องตลาด รวมทั้งเรซินมาตรฐาน เรซินวิศวกรรม เรซินทันตกรรมและทางการแพทย์ และเรซินแบบหล่อได้

การเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือก (SLS)

การสร้างวัตถุด้วยเทคโนโลยีการหลอมรวมของผงเตียงและผงโพลีเมอร์นั้นโดยทั่วไปเรียกว่าการเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบคัดเลือก (SLS) กระบวนการนี้ได้รับการพัฒนาและจดสิทธิบัตรในทศวรรษ 1980 โดย Carl Deckard - ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรีที่ University of Texas - และศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล Joe Beaman

Objects printed with SLS are made with powder materials, most commonly plastics, such as nylon, which are dispersed in a thin layer on top of the build platform inside an SLS machine. A laser, which is controlled by a computer that tells it what object to "print," pulses down on the platform, tracing a cross{{0}}section of the object onto the powder. The laser heats the powder either to just below its boiling point (sintering) or above its boiling point (melting), which fuses the particles in the powder together into a solid form. Once the initial layer is formed, the platform of the SLS machine drops — usually by less than 0.1mm — exposing a new layer of powder for the laser to trace and fuse together. This process continues again and again until the entire object has been printed. When the object is fully formed, it is left to cool in the machine before being removed.

ความแตกต่างที่โดดเด่นที่สุดระหว่าง SLS และ SLA คือมันใช้วัสดุที่เป็นผงในถังมากกว่าเรซินเหลวในลูกบาศก์ เหมือนที่ SLS ทำ นอกจากนี้ SLS ยังไม่จำเป็นต้องใช้โครงสร้างรองรับอื่นๆ เนื่องจากวัตถุที่พิมพ์นั้นล้อมรอบด้วยผงที่ไม่ผ่านการเผา