ติดต่อเรา & ชำระเงิน คลิก!!! (Contact us & Payment)

ภาษาไทย
  • ภาษาไทย
  • English
  • 日本語
ตะกร้าสินค้า (0)


เปรียบเทียบเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ: FDM vs SLA vs SLS

โพสต์โดย FIT THAI เมื่อ

เมื่อเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ — ทั้งฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และวัสดุ — มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องพิมพ์ 3 มิติได้เปลี่ยนจากเทคโนโลยีสำหรับผู้เริ่มต้นหรือกลุ่มทดลอง มาเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการออกแบบ วิศวกรรม และการผลิตในแทบทุกอุตสาหกรรม

Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithography (SLA) และ Selective Laser Sintering (SLS) คือเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ 3 ประเภทที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในตลาดปัจจุบัน ตลอดทศวรรษที่ผ่านมา นวัตกรรมได้เร่งการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทำให้ทั้งสามเทคโนโลยีนี้สามารถเข้าถึงได้ง่ายขึ้นสำหรับภาคธุรกิจ อย่างไรก็ตาม การเลือกเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่เหมาะสมจากตัวเลือกที่มีอยู่มากมาย ยังคงเป็นเรื่องที่ท้าทาย

ในคู่มือสำหรับผู้ซื้อฉบับสมบูรณ์นี้ เราจะพาคุณไปเจาะลึกเทคโนโลยี FDM, SLA และ SLS (หรือที่เรียกกันว่า ระบบเส้นพลาสติก เรซิ่น และผง) พร้อมเปรียบเทียบในด้านคุณภาพชิ้นงาน วัสดุที่รองรับ การใช้งาน เวิร์กโฟลว์ ความเร็ว ต้นทุน และปัจจัยอื่น ๆ เพื่อช่วยให้คุณตัดสินใจได้ว่าเทคโนโลยีใดเหมาะสมที่สุดสำหรับธุรกิจของคุณ

การพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM คืออะไร

Fused Deposition Modeling (FDM) หรือที่เรียกว่า Fused Filament Fabrication (FFF) หรือการพิมพ์ 3 มิติด้วยเส้นพลาสติก (Filament 3D Printing) เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ถูกใช้งานมากที่สุดในระดับผู้บริโภค และเป็นรูปแบบที่คนทั่วไปคุ้นเคยมากที่สุด โดยหลายคนมักจะนึกถึงการพิมพ์ 3 มิติในลักษณะของการ “ฉีดกาวร้อน” เพื่อสร้างชิ้นงานทีละชั้น

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM มักเป็นเทคโนโลยีแรกที่หลายคนได้รู้จัก ปัจจุบันเป็นเครื่องพิมพ์ที่พบได้บ่อยที่สุดในโรงเรียนระดับประถมและมัธยมศึกษา รวมถึงใน makerspace ของมหาวิทยาลัยหลายแห่ง สำหรับธุรกิจด้านการออกแบบ วิศวกรรม และการผลิต เครื่องพิมพ์ FDM มักถูกใช้เพื่อสร้างโมเดล Proof of Concept อย่างรวดเร็ว เพื่อให้ทีมออกแบบสามารถเห็นภาพตรงกัน ก่อนจะพัฒนาไปสู่ต้นแบบที่เน้นการใช้งานจริงมากขึ้น

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM มีให้เลือกหลากหลายขนาดและระดับราคา ความเรียบง่ายของเทคโนโลยีและเวิร์กโฟลว์การพิมพ์ ทำให้ FDM เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับผู้ที่ต้องการเริ่มต้นใช้งานการพิมพ์ 3 มิติ โดยไม่ต้องลงทุนสูง อย่างไรก็ตาม ความเรียบง่ายและราคาที่เข้าถึงได้ มักแลกมากับคุณภาพและสมรรถนะของชิ้นงาน ซึ่งสำหรับผู้ที่ต้องการคุณสมบัติด้านการใช้งานจริง เช่น ความแข็งแรงสม่ำเสมอทุกทิศทาง (Isotropy) ความสามารถในการกันน้ำ หรือพื้นผิวที่เรียบเนียน เทคโนโลยี SLA และ SLS จะเป็นทางเลือกที่เหนือกว่าอย่างชัดเจน

การพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA คืออะไร

Stereolithography (SLA) เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเทคโนโลยีแรกของโลก ซึ่งถูกคิดค้นขึ้นตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1980 แม้จะเป็นเทคโนโลยีที่เก่าแก่ที่สุด แต่ SLA กลับใช้เวลานานกว่า FDM ในการแพร่หลายและเป็นที่รู้จักในวงกว้าง เนื่องจากราคาที่มักสูงกว่า และกระบวนการพิมพ์ที่มีความซับซ้อนมากกว่าเล็กน้อย

Stereolithography หรือที่เรียกกันว่า การพิมพ์ 3 มิติด้วยเรซิ่น (Resin 3D Printing) คือกระบวนการที่ใช้แหล่งกำเนิดแสงในการฉายลงบนเรซิ่นเหลว เพื่อทำให้เรซิ่นแข็งตัวทีละชั้น แหล่งกำเนิดแสงในยุคแรกคือเลเซอร์ แต่ในปัจจุบันได้พัฒนาไปใช้เป็นโปรเจกเตอร์แสงดิจิทัลในเครื่องพิมพ์แบบ DLP หรือใช้หลอด LED ในเครื่องพิมพ์แบบ MSLA หรือ LCD กล่าวโดยสรุป เครื่องพิมพ์เรซิ่น 3 มิติในปัจจุบันทั้งหมดถือเป็นเครื่องพิมพ์แบบ Stereolithography แม้ว่าคำว่า “SLA” จะมักถูกใช้เรียกเฉพาะเครื่องที่ใช้เลเซอร์ในการบ่มเรซิ่นก็ตาม

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA สามารถผลิตชิ้นงานที่มีผิวเรียบเนียนกว่า ค่าความคลาดเคลื่อนต่ำกว่า และความแม่นยำเชิงมิติสูงกว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติรูปแบบอื่น ๆ เครื่องพิมพ์ประเภทนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานต้นแบบเชิงฟังก์ชัน (Functional Prototyping) เนื่องจากสามารถให้รูปลักษณ์และสมรรถนะใกล้เคียงกับชิ้นงานที่ผลิตด้วยการฉีดขึ้นรูป (Injection Molding) รวมถึงเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นงานใช้งานจริงและอุปกรณ์ช่วยการผลิต (Tooling) ด้วยคุณภาพพื้นผิวที่ยอดเยี่ยมและวัสดุที่มีคุณสมบัติให้เลือกหลากหลายอย่างมาก

หนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยี SLA คือความหลากหลายของวัสดุที่รองรับ และขอบเขตการใช้งานที่วัสดุเหล่านี้สามารถตอบโจทย์ได้ ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนยางหุ้มคลัตช์ (Clutch Boot) ชิ้นนี้ ถูกพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Formlabs Form 4 แบบ MSLA โดยใช้วัสดุ Silicone 40A Resin ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLA มีพื้นผิวที่เรียบเนียนมาก ค่าความคลาดเคลื่อนต่ำอย่างยิ่ง และความแม่นยำเชิงมิติสูง จึงทำให้ SLA เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานที่ต้องการความละเอียดและความแม่นยำสูง เช่น โมเดลเพื่อการบูรณะฟัน (Restorative Models) ในงานทันตกรรม

 

วัสดุที่ใช้กับการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA ถูกออกแบบและพัฒนาขึ้นโดยเฉพาะ ซึ่งแตกต่างจากเทอร์โมพลาสติกมาตรฐานที่ใช้กันทั่วไปในเทคโนโลยีการพิมพ์แบบ FDM และ SLS ข้อได้เปรียบหลักประการหนึ่งของ SLA คือความหลากหลายของวัสดุที่รองรับ โดยผู้ผลิตได้พัฒนาสูตรโฟโตโพลิเมอร์เรซิ่นสำหรับ SLA ให้มีคุณสมบัติทางแสง ทางกล และทางความร้อนที่หลากหลาย เพื่อให้ใกล้เคียงกับเทอร์โมพลาสติกระดับทั่วไป ระดับวิศวกรรม และระดับอุตสาหกรรม รวมถึงรองรับงานเฉพาะทางที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษ เช่น การหน่วงไฟ การป้องกันไฟฟ้าสถิต หรือความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

คุณสมบัติที่หลากหลายเหล่านี้ เมื่อรวมเข้ากับความแม่นยำและคุณภาพผิวที่ยอดเยี่ยมของชิ้นงานจากเทคโนโลยี SLA ทำให้สามารถนำไปใช้งานได้ในแทบทุกอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ การผลิตสินค้าอุปโภคบริโภค การแพทย์ ทันตกรรม และอีกหลากหลายสาขา

การพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS คืออะไร

Selective Laser Sintering (SLS) เป็นเทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) ที่นิยมใช้มากที่สุดสำหรับงานอุตสาหกรรม ได้รับความไว้วางใจจากวิศวกรและผู้ผลิตในหลากหลายอุตสาหกรรม ด้วยความสามารถในการผลิตชิ้นงานที่แข็งแรงและใช้งานได้จริง

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS ใช้เลเซอร์กำลังสูงในการหลอมผงโพลิเมอร์ขนาดเล็กให้เชื่อมติดกัน ผงวัสดุที่ยังไม่ถูกหลอมจะทำหน้าที่พยุงชิ้นงานระหว่างการพิมพ์ ทำให้ไม่จำเป็นต้องสร้างโครงสร้างซัพพอร์ตเพิ่มเติม คุณสมบัตินี้ทำให้ SLS เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการพิมพ์ชิ้นงานที่มีรูปทรงซับซ้อน เช่น โครงสร้างภายใน ชิ้นงานที่มีร่องย้อน (Undercut) ผนังบาง หรือรายละเอียดเชิงลบ (Negative Features) รวมถึงเหมาะกับการผลิตในปริมาณมาก เนื่องจากแท่นพิมพ์ที่รองรับตัวเองได้ ชิ้นงานสามารถจัดเรียงซ้อนกัน (Nest) ภายในห้องพิมพ์ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ช่วยให้สามารถเพิ่มปริมาณการผลิตได้ แม้ใช้เครื่องพิมพ์เพียงเครื่องเดียว

ชิ้นงานที่ผลิตด้วยเทคโนโลยี SLS มีคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยม โดยมีความแข็งแรงใกล้เคียงกับชิ้นงานที่ผลิตด้วยการฉีดขึ้นรูป (Injection Molding) วัสดุที่ใช้กันมากที่สุดใน SLS คือไนลอน ซึ่งเป็นเทอร์โมพลาสติกระดับวิศวกรรมที่มีสมบัติเชิงกลสูง ไนลอนมีน้ำหนักเบา แข็งแรง และยืดหยุ่นได้ดี อีกทั้งยังทนต่อแรงกระแทก สารเคมี ความร้อน แสง UV น้ำ และสิ่งสกปรก นอกจากนี้ วัสดุยอดนิยมอื่น ๆ สำหรับการพิมพ์ SLS ยังรวมถึงไนลอนคอมโพสิต โพลีโพรพิลีน (PP) และ TPU แบบยืดหยุ่น

การพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำต้นแบบเชิงฟังก์ชัน (Functional Prototyping) และเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าแทนการฉีดขึ้นรูป (Injection Molding) สำหรับการผลิตในปริมาณน้อย หรือการผลิตช่วงรอยต่อก่อนเข้าสู่การผลิตจริง (Bridge Manufacturing) เทคโนโลยี SLS ยังทำให้สามารถผลิตชิ้นงานใช้งานจริง (End-Use Products) ได้โดยตรง แม้ในวัสดุที่มีความยืดหยุ่น เช่น สายนาฬิกาชิ้นนี้ ซึ่งพิมพ์จากวัสดุ TPU 90A Powder ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS รุ่น Fuse 1+ 30W

 

การผสมผสานระหว่างต้นทุนต่อชิ้นที่ต่ำ ประสิทธิภาพการผลิตที่สูง และวัสดุที่มีความพร้อมและได้รับการยอมรับในอุตสาหกรรม ทำให้เทคโนโลยี SLS เป็นตัวเลือกยอดนิยมในหมู่วิศวกรสำหรับการทำต้นแบบเชิงฟังก์ชัน (Functional Prototyping) และเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าแทนการฉีดขึ้นรูป (Injection Molding) สำหรับการผลิตในปริมาณน้อยหรือการผลิตช่วงรอยต่อก่อนเข้าสู่การผลิตจริง (Bridge Manufacturing)

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เวิร์กโฟลว์ของ SLS และระดับราคาสำหรับการเริ่มต้นใช้งานได้เข้าถึงง่ายขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้ธุรกิจจำนวนมากเลือกนำเทคโนโลยี SLS มาใช้งานภายในองค์กร (In-house) เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับซัพพลายเชน ลดการพึ่งพาภายนอก และเร่งกระบวนการจากการทำต้นแบบไปสู่การผลิตจริงให้รวดเร็วยิ่งขึ้น

FDM vs. SLA vs. SLS: เปรียบเทียบเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบเส้นพลาสติก (Filament), เรซิ่น (Resin) และผง (Powder)

ธุรกิจส่วนใหญ่ที่ลงทุนใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ มักไม่ได้เลือกใช้เพียงเทคโนโลยีเดียว แต่จะใช้มากกว่าหนึ่งรูปแบบ เนื่องจากแต่ละเทคโนโลยีมีจุดเด่นและข้อจำกัดที่แตกต่างกัน เวิร์กโฟลว์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจึงมักเป็นการมองแต่ละเทคโนโลยีเป็น “เครื่องมือ” ที่เลือกใช้ให้เหมาะสมกับสถานการณ์และลักษณะงานที่แตกต่างกัน

สำหรับธุรกิจที่ต้องการเลือกใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเพียงประเภทเดียวให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของตน มีปัจจัยสำคัญหลายประการที่ควรพิจารณา โดยหัวข้อต่อไปนี้คือสรุปปัจจัยหลักที่ควรนำมาใช้ในการตัดสินใจเลือกระหว่างเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM, SLA และ SLS

หัวข้อ

FDM (Fused Deposition Modeling)

SLA (Stereolithography)

SLS (Selective Laser Sintering)

ความละเอียด (Resolution)

★★☆☆☆

★★★★★

★★★★☆

ความแม่นยำ (Accuracy)

★★★★☆

★★★★★

★★★★★

คุณภาพผิว (Surface Finish)

★★☆☆☆

★★★★★

★★★★☆

อัตราการผลิต (Throughput)

★★★☆☆

★★★★☆

★★★★★

งานซับซ้อน (Complex Designs)

★★★☆☆

★★★★☆

★★★★★

ความง่ายในการใช้งาน (Ease of Use)

★★★★★

★★★★★

★★★★☆

ข้อดี (Pros)

เครื่องและวัสดุราคาประหยัดรวดเร็วและง่ายสำหรับชิ้นงานขนาดเล็ก/เรียบง่าย

คุ้มค่าความแม่นยำสูงผิวเรียบเนียนพิมพ์เร็วรองรับงานฟังก์ชันหลากหลาย

ชิ้นงานแข็งแรง ใช้งานจริงได้อิสระด้านการออกแบบสูงไม่ต้องใช้ซัพพอร์ต

ข้อจำกัด (Cons)

ความแม่นยำและรายละเอียดต่ำอิสระด้านการออกแบบจำกัด

วัสดุบางชนิดไวต่อการรับแสง UV เป็นเวลานาน

ผิวค่อนข้างหยาบเล็กน้อยตัวเลือกวัสดุจำกัด

การใช้งาน (Applications)

โมเดลแนวคิดต้นแบบรวดเร็วต้นแบบเชิงฟังก์ชันอุปกรณ์ช่วยการผลิต

โมเดลแนวคิดต้นแบบรวดเร็วต้นแบบเชิงฟังก์ชันRapid Toolingอุปกรณ์ช่วยการผลิตการผลิตจำนวนน้อย/ช่วงรอยต่อ/สั่งทำงานทันตกรรมและการแพทย์ต้นแบบและหล่อเครื่องประดับโมเดลและพร็อพ

ต้นแบบรวดเร็วต้นแบบเชิงฟังก์ชันการผลิตจำนวนน้อย/ช่วงรอยต่อ/สั่งทำอุปกรณ์ช่วยการผลิตที่ทนทานอุปกรณ์การแพทย์ อวัยวะเทียม และออร์โธติกส์

ขนาดงานพิมพ์ (Print Volume)

สูงสุด 300 × 300 × 600 มม.(เครื่องตั้งโต๊ะ/ตั้งพื้นขนาดเล็ก)

สูงสุด 353 × 196 × 350 มม.(เครื่องตั้งโต๊ะ/ตั้งพื้นขนาดเล็ก)

สูงสุด 165 × 165 × 300 มม.(เครื่องอุตสาหกรรมขนาดตั้งโต๊ะ)

วัสดุ (Materials)

เทอร์โมพลาสติกมาตรฐาน เช่น ABS, PLA และสูตรผสมต่าง ๆ

เรซิ่นหลายชนิด (เทอร์โมเซต): มาตรฐาน, ระดับวิศวกรรม (คล้าย ABS/PP, ยืดหยุ่น, ทนความร้อน, แข็งผสมแก้ว), หล่อ, ทันตกรรม/การแพทย์ (Biocompatible), ซิลิโคนแท้, เซรามิก

เทอร์โมพลาสติกระดับวิศวกรรม: Nylon 12, Nylon 11, ไนลอนผสมแก้ว/คาร์บอน, PP, TPU

การฝึกอบรม (Training)

เล็กน้อยสำหรับการตั้งค่างาน การใช้งาน และการเก็บงาน; ปานกลางสำหรับบำรุงรักษา

Plug & Play; ฝึกเล็กน้อยด้านการตั้งค่างาน บำรุงรักษา ใช้งาน และเก็บงาน

ระดับปานกลางสำหรับการตั้งค่างาน บำรุงรักษา ใช้งาน และเก็บงาน

สภาพแวดล้อม (Facility Requirements)

ห้องปรับอากาศ หรือควรมีระบบระบายอากาศเฉพาะ

เครื่องตั้งโต๊ะ/ตั้งพื้นขนาดเล็ก ใช้ในออฟฟิศได้

เวิร์กช็อป มีพื้นที่ปานกลางสำหรับระบบตั้งโต๊ะ

อุปกรณ์เสริม (Ancillary Equipment)

ระบบถอดซัพพอร์ต (ละลายน้ำได้—อัตโนมัติได้ในบางรุ่น), เครื่องมือเก็บงาน

เครื่องล้างและเครื่องอบหลังพิมพ์ (อัตโนมัติได้), เครื่องมือเก็บงาน

สถานีจัดการผงและทำความสะอาดชิ้นงาน

ค่าเครื่อง (Equipment Costs)

เริ่ม ~200 ดอลลาร์ (ชุดคิท/งบประหยัด)ระดับมืออาชีพ 2,000–8,000 ดอลลาร์อุตสาหกรรมตั้งแต่ ~15,000 ดอลลาร์

เรซิ่นราคาประหยัด 200–1,000 ดอลลาร์SLA มืออาชีพ 2,500–10,000 ดอลลาร์ขนาดใหญ่ 5,000–25,000 ดอลลาร์

SLS ตั้งโต๊ะอุตสาหกรรม ~30,000 ดอลลาร์ (เฉพาะเครื่อง)ทั้งระบบ ~60,000 ดอลลาร์อุตสาหกรรมดั้งเดิมเริ่ม ~200,000 ดอลลาร์

ค่าวัสดุ (Material Costs)

50–150 ดอลลาร์/กก. (เส้นมาตรฐาน)100–200 ดอลลาร์/กก. (ซัพพอร์ต/วิศวกรรม)

100–200 ดอลลาร์/ลิตร (มาตรฐาน/วิศวกรรม)200–500 ดอลลาร์/ลิตร (Biocompatible)

~100 ดอลลาร์/กก. (ไนลอน)ไม่ต้องใช้ซัพพอร์ต และผงที่ไม่หลอมสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำ

แรงงาน (Labor Needs)

ถอดซัพพอร์ตด้วยมือ (อัตโนมัติได้บางส่วนในระบบอุตสาหกรรม)เก็บงานนานเพื่อคุณภาพสูง

ล้างและอบหลังพิมพ์ (อัตโนมัติได้ส่วนใหญ่)เก็บงานง่ายเพื่อลบรอยซัพพอร์ต

เวิร์กโฟลว์ง่าย/กึ่งอัตโนมัติ สำหรับทำความสะอาดและกู้คืนผง

 

ความละเอียดของชิ้นงาน

Resolution เป็นสเปกที่มักถูกเข้าใจผิดบ่อยครั้ง และวิธีการวัดก็แตกต่างกันไปตามผู้ผลิตและกระบวนการพิมพ์ 3 มิติแต่ละแบบ โดยทั่วไป Resolution หมายถึง ความสามารถของเครื่องพิมพ์ 3 มิติในการสร้างรายละเอียดที่เล็กที่สุด ระดับความประณีตของผิวงาน หรือพื้นผิวที่มีลวดลายซับซ้อน ซึ่งมักประเมินจากตัวชี้วัด เช่น ขนาดคุณลักษณะขั้นต่ำ (Minimum Feature Size) กลไกการทำงานของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติทั้งสามประเภท ได้แก่ Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithography (SLA) และ Selective Laser Sintering (SLS) ล้วนมีผลอย่างมากต่อความละเอียดของชิ้นงานที่ได้

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM สร้างชั้นงานโดยการฉีดพลาสติกหลอมเหลวผ่านหัวฉีดตามรูปทรงที่กำหนด จากนั้นเลื่อนขึ้นและวางชั้นถัดไปซ้อนบนชั้นก่อนหน้า ความละเอียดของชิ้นงานที่พิมพ์ด้วย FDM จึงขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ขนาดหัวฉีด คุณสมบัติของวัสดุที่หลอมเหลว และความแม่นยำในการควบคุมการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ทั้งในแกน XY และแกน Z ระหว่างแต่ละชั้นงาน โดยทั่วไป เครื่องพิมพ์ FDM สามารถสร้างผนังชิ้นงานที่มีความหนาประมาณ 0.8 มม. และรายละเอียดแบบนูนหรือสลักจะต้องมีความกว้างอย่างน้อยประมาณ 0.6 มม. และสูงประมาณ 2 มม. จึงจะมองเห็นได้ชัดเจน

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA สร้างชิ้นงานโดยใช้แหล่งกำเนิดแสง (เช่น เลเซอร์ โปรเจกเตอร์แสงดิจิทัล หรือหลอด LED) เพื่อฉายบ่มเรซิ่นเหลวให้แข็งตัวทีละชั้น ความละเอียดของเครื่องพิมพ์ SLA ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงประเภทของแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ รวมถึงลักษณะการกระจายแสง การฟุ้ง (bleeding) และคุณสมบัติการเกิดโพลิเมอไรเซชันของเรซิ่น โดยทั่วไปสามารถอธิบายได้ว่าเป็นความสามารถในการกำหนดรายละเอียดของชิ้นงานอย่างแม่นยำบนระนาบแกน XY ควบคู่กับความหนาชั้นงานต่ำสุดในแกน Z

แม้เครื่องพิมพ์ SLA แต่ละรุ่นจะใช้แหล่งกำเนิดแสงที่แตกต่างกัน แต่โดยรวมแล้วเทคโนโลยี SLA ให้ความละเอียดสูงที่สุดเมื่อเทียบกับการพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM หรือ SLS ไม่ว่าจะเป็นการใช้เลเซอร์ โปรเจกเตอร์ดิจิทัล หรือหลอด LED ที่ควบคุมแสงผ่านหน้าจอ LCD แบบมาสก์กิ้ง แสงเหล่านี้สามารถควบคุมและฉายลงบนเรซิ่นเหลวได้อย่างแม่นยำสูง ชิ้นงานเรซิ่นที่พิมพ์ด้วย SLA จึงแสดงให้เห็นถึงความละเอียดที่เหนือกว่า ผ่านรายละเอียดขนาดเล็ก พื้นผิวที่มีลวดลายซับซ้อนหรือเรียบเนียนอย่างสมบูรณ์ และความแม่นยำเชิงมิติที่สูง

เครื่องพิมพ์ SLA ระดับมืออาชีพ เช่น Formlabs Form 4 สามารถผลิตผนังชิ้นงานที่บางได้ถึง 0.2 มม. และสร้างรายละเอียดแบบนูน (Embossed) และแบบสลัก (Engraved) ที่มีความละเอียดสูงถึงประมาณ 0.1 มม. และ 0.15 มม. ตามลำดับ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS สร้างชิ้นงานโดยใช้เลเซอร์กำลังสูงในการเผาผนึก (Sinter) อนุภาคผงโพลิเมอร์ให้ยึดติดกัน ความละเอียดของ SLS ขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการควบคุมเลเซอร์ผ่านระบบกัลวาโนมิเตอร์ (Galvanometers) ซึ่งเป็นผลจากคุณภาพของเลเซอร์ ซอฟต์แวร์และเฟิร์มแวร์ที่ใช้ควบคุม รวมถึงการคาลิเบรตของชุดเลเซอร์ทั้งหมด

ลักษณะเด่นของเทคโนโลยีเตียงผงแบบรองรับตัวเอง (Self-Supporting Powder Bed) ของ SLS ยังช่วยให้สามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนมากและมีรายละเอียดขนาดเล็กได้ โดยไม่จำเป็นต้องใช้โครงสร้างซัพพอร์ต ทำให้ไม่ต้องลดทอนหรือประนีประนอมการออกแบบของชิ้นงาน

เครื่อง Fuse 1+ 30W สามารถผลิตผนังแนวนอนที่มีความหนาได้ถึงประมาณ 0.3 มม. และผนังแนวตั้งประมาณ 0.6 มม. ส่วนรายละเอียดแบบนูน (Embossed) และแบบสลัก (Engraved) จะต้องมีความลึกและความกว้างอย่างน้อยประมาณ 0.1–0.4 มม. ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งและการจัดวางชิ้นงานภายในพื้นที่พิมพ์

การเปรียบเทียบกฎการออกแบบ (Design Rules) ระหว่างเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ

หัวข้อ

FDM (Fused Deposition Modeling)

SLA (Stereolithography)

SLS (Selective Laser Sintering)

ความหนาผนังขั้นต่ำ (มีซัพพอร์ต)(Minimum Supported Wall Thickness)

0.8 มม.

0.2 มม.

0.3 มม. (ผนังแนวนอน)0.6 มม. (ผนังแนวตั้ง)

ความหนาผนังขั้นต่ำ (ไม่มีซัพพอร์ต)(Minimum Unsupported Wall Thickness)

0.8 มม.

0.2 มม.

0.3 มม. (ผนังแนวนอน)0.6 มม. (ผนังแนวตั้ง)

เส้นตั้งแนวตั้งขั้นต่ำ(Minimum Vertical Wire Diameter)

3 มม.

0.3 มม. (สูง 7 มม.)0.6 มม. (สูง 30 มม.)

0.8 มม.

รายละเอียดแบบนูนขั้นต่ำ(Minimum Embossed Detail)

กว้าง 0.6 มม.สูง 2 มม.

0.1 มม.

ลึก 0.15 มม. (พื้นผิวแนวนอน)กว้าง 0.35 มม. (พื้นผิวแนวนอน)ลึก 0.35 มม. (พื้นผิวแนวตั้ง)กว้าง 0.4 มม. (พื้นผิวแนวตั้ง)

รายละเอียดแบบสลักขั้นต่ำ(Minimum Engraved Detail)

กว้าง 0.6 มม.สูง 2 มม.

0.15 มม.

ลึก 0.1 มม. (พื้นผิวแนวนอน)กว้าง 0.3 มม. (พื้นผิวแนวนอน)ลึก 0.15 มม. (พื้นผิวแนวตั้ง)กว้าง 0.35 มม. (พื้นผิวแนวตั้ง)

 

เมื่อเปรียบเทียบเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติทั้งสามประเภท SLA ให้ความละเอียดสูงที่สุด รองลงมาคือ SLS ทั้งสองกระบวนการสามารถถ่ายทอดรายละเอียดขนาดเล็กมากจากไฟล์ CAD ต้นฉบับออกมาได้อย่างแม่นยำ ในขณะที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM มักมีข้อจำกัดในการแยกแยะพื้นผิวที่มีลวดลายออกจากพื้นผิวเรียบ หรือการกำหนดรายละเอียดขนาดเล็กให้คมชัดได้อย่างชัดเจน

ความแม่นยำเชิงมิติและความเที่ยงตรงของชิ้นงาน

Accuracy และ Precision (ความแม่นยำและความเที่ยงตรง)

Accuracy หมายถึง ระดับที่แต่ละหน้าตัดของชิ้นงานสามารถถ่ายทอดรูปทรงตามที่กำหนดไว้ในไฟล์ 3D ได้ใกล้เคียงเพียงใด ส่วน Precision หมายถึง ความสม่ำเสมอในการคงไว้ซึ่งความแม่นยำนั้นตลอดทั้งชิ้นงาน ทั้งสองปัจจัยนี้จะแตกต่างกันไปตามประเภทของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ รวมถึงแตกต่างกันตามผู้ผลิตแต่ละราย

สำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM ความแม่นยำได้รับผลกระทบจากความสม่ำเสมอและความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการฉีดเส้นพลาสติก รวมถึงคุณสมบัติของเส้นฟิลาเมนต์ขณะหลอมและถูกฉีดออกมา กระบวนการฉีดอาจก่อให้เกิดความไม่สม่ำเสมอทั้งภายในชั้นเดียวกันและระหว่างชั้น เช่น การเคลื่อนที่ของหัวฉีดไม่ราบรื่น เส้นฟิลาเมนต์มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่สม่ำเสมอ อุณหภูมิการฉีดเปลี่ยนแปลง หรือวัสดุถูกวางลงไม่เท่ากันในแต่ละตำแหน่งทั้งด้านอัตราและปริมาณ

เมื่อพิจารณาในแง่ของ Precision โดยรวม เอฟเฟกต์การ “ถูกกดทับ” (Squishing) ของชั้นวัสดุที่ยังแข็งตัวไม่สมบูรณ์ อาจทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนเพิ่มเติม นอกจากนี้ ความร้อนที่ใช้ในกระบวนการฉีดเส้นพลาสติกยังอาจทำให้ชิ้นงานเกิดการโก่งงอหรือบิดตัวได้ แม้ว่าผู้ผลิตบางรายจะใช้แท่นพิมพ์แบบให้ความร้อนและห้องพิมพ์แบบปิด เพื่อควบคุมอุณหภูมิให้สม่ำเสมอและช่วยให้กระบวนการพิมพ์มีความเสถียรมากขึ้นก็ตาม

ความแม่นยำ (Accuracy) สามารถตรวจวัดได้ด้วยการสแกนชิ้นงานที่พิมพ์เสร็จด้วยเครื่องสแกน 3 มิติ แล้วนำมาเปรียบเทียบกับโมเดลต้นฉบับ วิธีที่ดียิ่งขึ้นคือการขอชิ้นงานตัวอย่าง หรือสั่งพิมพ์ตัวอย่างจากแบบของคุณเอง เพื่อทดสอบความพอดี (Fit) หรือวัดค่าเทียบกับดีไซน์ดั้งเดิมโดยตรง

โมเดลทันตกรรมชิ้นนี้ผลิตด้วยเครื่องพิมพ์ Form 4B MSLA จาก Formlabs โดยผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า พื้นที่ผิวของชิ้นงานที่พิมพ์ออกมามากกว่า 99% มีความคลาดเคลื่อนอยู่ภายใน 100 ไมครอน (µm) เมื่อเทียบกับค่าที่กำหนดไว้ในแบบออกแบบ

ความแม่นยำของเครื่องพิมพ์ SLA ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ได้แก่ ประสิทธิภาพของระบบออปติกของเครื่อง แรงที่ชิ้นงานได้รับระหว่างการพิมพ์ และคุณสมบัติของเรซิ่นเหลวภายในเครื่อง แหล่งกำเนิดแสงและชุดออปติกที่แตกต่างกันจะบ่มเรซิ่นในแต่ละชั้นด้วยระดับความแม่นยำไม่เท่ากัน อย่างไรก็ตาม โดยภาพรวมแล้ว SLA ยังคงให้ความแม่นยำสูงกว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM

นอกจากนี้ เมื่อแต่ละชั้นงานพิมพ์เสร็จและแท่นพิมพ์เคลื่อนตัวออกจากแหล่งกำเนิดแสง การเคลื่อนตัวเพื่อ “ลอกชั้น” (Peel) จะสร้างแรงกระทำสูงต่อชั้นที่เพิ่งแข็งตัว ซึ่งอาจทำให้เกิดการบิดเบี้ยวเล็กน้อย เครื่องพิมพ์เรซิ่นระดับมืออาชีพจึงใช้วิธีการต่าง ๆ เพื่อลดแรงเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น Formlabs Form 4 ใช้ถังเรซิ่นแบบฟิล์มยืดหยุ่นสองชั้นเพื่อลดแรงลอก และฟิล์มออปติกพื้นผิวจุลภาคเฉพาะที่เรียกว่า Release Texture ซึ่งช่วยให้อากาศไหลผ่านระหว่างถังเรซิ่นกับหน้าจอ LCD ลดแรงดูด (Suction) และเพิ่มความแม่นยำของชิ้นงาน

ปัจจัยที่สามที่มีผลต่อความแม่นยำของเครื่องพิมพ์เรซิ่นคือ คุณสมบัติของวัสดุ กระบวนการบ่มเรซิ่นเหลวขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายอย่าง เช่น อุณหภูมิ ความสม่ำเสมอ การกระจายแสง ความหนืด ฯลฯ การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยของตัวแปรเหล่านี้อาจทำให้เรซิ่นแข็งตัวมากหรือน้อยเกินไป ส่งผลให้ขนาดหรือรูปทรงของชั้นงานคลาดเคลื่อนได้ถึงระดับหลายร้อยไมครอน เครื่องพิมพ์เรซิ่นจำนวนมากไม่ได้ควบคุมตัวแปรเหล่านี้อย่างเข้มงวด จึงทำให้ความแม่นยำเชิงมิติเปลี่ยนแปลงบ่อยและคาดเดาได้ยาก

Form 4 แก้ปัญหานี้ด้วยการควบคุมอุณหภูมิและความสม่ำเสมอของเรซิ่นอย่างแม่นยำ ผ่านฮีตเตอร์ความเที่ยงตรง เซนเซอร์อุณหภูมิอินฟราเรด และเครื่องผสมเรซิ่นความเร็วสูง นอกจากนี้ Formlabs ยังพัฒนาและผลิตวัสดุของตนเอง พร้อมควบคุมคุณสมบัติด้านการเกิดปฏิกิริยา ความหนืด และการกระจายแสงของวัสดุทุกชนิดอย่างเข้มงวด

เพื่อประเมินความแม่นยำเชิงมิติที่ทำได้จริง ได้มีการพิมพ์โมเดลทดสอบซึ่งมีขนาดฟีเจอร์หลากหลาย ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 รุ่น โดยใช้ Grey Resin V5 ที่ความหนาชั้น 100 µm และอบหลังพิมพ์เป็นเวลา 5 นาทีที่อุณหภูมิห้อง ผลการวัดความแม่นยำเป็นดังนี้:

  • ฟีเจอร์ขนาด 1–30 มม.: ±0.15% (ค่าต่ำสุด: ±0.02 มม.)
  • ฟีเจอร์ขนาด 31–80 มม.: ±0.2% (ค่าต่ำสุด: ±0.06 มม.)
  • ฟีเจอร์ขนาด 81–150 มม.: ±0.3% (ค่าต่ำสุด: ±0.15 มม.)

สำหรับเครื่องพิมพ์ SLS โดยทั่วไปถือว่ามีความแม่นยำสูง เนื่องจากเลเซอร์และกัลวาโนมิเตอร์สามารถควบคุมตำแหน่งได้อย่างเที่ยงตรง ความแม่นยำของ SLS ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของระบบออปติกเลเซอร์ การปรับค่าพารามิเตอร์การพิมพ์ให้เหมาะสมกับผงวัสดุ และการควบคุมสภาพแวดล้อมภายในเครื่องอย่างสม่ำเสมอ SLS ต้องการการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำมาก หากใช้การตั้งค่าแบบเปิดกับวัสดุจากผู้ผลิตภายนอก อาจเพิ่มความเสี่ยงต่อคุณภาพชิ้นงานและข้อบกพร่อง เช่น การบิดงอ

Fuse Series ได้รับการทดสอบอย่างเข้มงวดเพื่อยืนยันความแม่นยำและความเชื่อถือได้ทั่วทั้งพื้นที่พิมพ์ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า Fuse Series มีค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐานในแกน XY ที่ ±0.5% หรือ 0.3 มม. (แล้วแต่ค่าใดมากกว่า) สำหรับแกน Z ความแม่นยำโดยรวมคือ ±1% หรือ 0.6 มม. (แล้วแต่ค่าใดน้อยกว่า) ขณะที่ความสามารถในการทำซ้ำและความเที่ยงตรงของชิ้นงานแต่ละชิ้นอยู่ในระดับสูงมาก โดยคงค่า ±0.5% ในตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งได้อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งเทียบเคียงได้ดีกับระบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

โดยสรุป เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแบบ เรซิ่น (SLA) และ ผง (SLS) เป็นกลุ่มที่ให้ความแม่นยำและความเที่ยงตรงสูงที่สุด เมื่อเทียบกับค่าความคลาดเคลื่อนของงาน CNC มาตรฐานที่ประมาณ ±0.3 มม. เครื่อง Form 4 (SLA) และ Fuse Series (SLS) จาก Formlabs มีสมรรถนะด้านความแม่นยำอยู่ในระดับใกล้เคียงกัน

ความแข็งแรงสม่ำเสมอทุกทิศทาง (Isotropy) และความสามารถในการกันน้ำ (Watertightness)

แนวคิดเรื่อง Isotropy (ความแข็งแรงสม่ำเสมอทุกทิศทาง) และ Anisotropy (ความแข็งแรงไม่สม่ำเสมอ) ถูกกล่าวถึงบ่อยมากในงานพิมพ์ 3 มิติ เนื่องจากกระบวนการพิมพ์ 3 มิติสร้างชิ้นงานขึ้นทีละชั้น ทำให้ชิ้นงานที่พิมพ์เสร็จแล้วอาจมีความแข็งแรงแตกต่างกันไปตามทิศทางของชิ้นงานเมื่อเทียบกับทิศทางการพิมพ์ กล่าวคือ คุณสมบัติทางกลในแกน X, Y และ Z อาจไม่เท่ากัน

ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี FDM เป็นที่ทราบกันดีว่ามีลักษณะ Anisotropic เนื่องจากความแตกต่างระหว่างชั้นงานที่เกิดขึ้นจากกระบวนการพิมพ์ ความไม่สม่ำเสมอในลักษณะนี้ทำให้การใช้งาน FDM ในบางประเภทงานมีข้อจำกัด หรือจำเป็นต้องปรับแก้รูปทรงของชิ้นงานเพิ่มเติม เพื่อชดเชยความแข็งแรงที่ไม่เท่ากันในแต่ละทิศทาง

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM สร้างชั้นงานโดยการวางเส้นของเทอร์โมพลาสติกทีละแนว กระบวนการนี้ทำให้การยึดเกาะระหว่างชั้นงานไม่แข็งแรงเท่ากับความแข็งแรงภายในแนวเส้นที่ฉีดออกมาเอง นอกจากนี้ ยังเกิดช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างเส้นที่มีลักษณะโค้งมน และมีความเป็นไปได้ที่แต่ละชั้นงานจะยึดติดกันได้ไม่สมบูรณ์

ในทางตรงกันข้าม เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA เรซิ่นสามารถสร้างชิ้นงานที่มีความแข็งแรงสม่ำเสมอทุกทิศทางได้เป็นอย่างดี การทำให้ชิ้นงานมีคุณสมบัติแบบ Isotropy เกิดจากหลายปัจจัย ซึ่งสามารถควบคุมได้อย่างเข้มงวดผ่านการผสานระหว่างเคมีของวัสดุและกระบวนการพิมพ์ ระหว่างการพิมพ์ องค์ประกอบของเรซิ่นจะเกิดพันธะโควาเลนต์ แต่ในแต่ละชั้นงาน ชิ้นงานจะยังคงอยู่ในสภาวะกึ่งทำปฏิกิริยา หรือที่เรียกว่า “green state”

ในสภาวะ green state นี้ เรซิ่นจะยังคงมีกลุ่มโมเลกุลที่สามารถเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันได้ ซึ่งสามารถสร้างพันธะเชื่อมข้ามระหว่างชั้นงาน ส่งผลให้เมื่อผ่านการอบขั้นสุดท้าย ชิ้นงานมีทั้งความแข็งแรงสม่ำเสมอทุกทิศทางและความสามารถในการกันน้ำ ในระดับโมเลกุล จะไม่เกิดความแตกต่างระหว่างแกน X, Y หรือ Z ส่งผลให้ชิ้นงานมีสมรรถนะเชิงกลที่คาดการณ์ได้ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน เช่น จิ๊กและฟิกซ์เจอร์ ชิ้นงานใช้งานจริง และต้นแบบเชิงฟังก์ชัน

ในงานพิมพ์แบบ SLA จะไม่มีความแตกต่างระหว่างแกน Z และระนาบ XY ในแง่ของพันธะทางเคมี ชิ้นงานทุกชิ้นที่พิมพ์ด้วยเครื่อง SLA จะเป็นโครงข่ายโพลิเมอร์ต่อเนื่อง (continuous polymer network) ทั้งชิ้น


เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS สามารถสร้างชิ้นงานที่มีความแข็งแรงสม่ำเสมอค่อนข้างสูง (Mostly Isotropic) แตกต่างจากการพิมพ์แบบ FDM ซึ่งเส้นฟิลาเมนต์จะถูกหลอมก่อนฉีดออกมาและสัมผัสกับชั้นก่อนหน้า การพิมพ์แบบ SLS จะเผาผนึก (Sinter) อนุภาคผงที่อยู่ติดกันกับวัสดุรอบข้างอยู่แล้ว ทำให้อณูผงเชื่อมติดกันทั้งภายในระนาบเดียวกันหรือชั้นเดียวกัน และยังเชื่อมติดบางส่วนกับชั้นด้านล่างด้วย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวัสดุแต่ละชนิดมีความสามารถในการกักเก็บความร้อนและคงสภาพกึ่งหลอม (Semi-sintered) เป็นระยะเวลาที่แตกต่างกัน ระดับความเป็น Isotropy ของ SLS จึงอาจแตกต่างกันไปตามชนิดของผงวัสดุ ผงบางประเภทสามารถเชื่อมประสานกับชั้นด้านล่างได้ดีกว่าและสมบูรณ์กว่าผงชนิดอื่น

Isotropy ยังมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับความพรุนของผิว (Surface Porosity) และความหนาแน่นของอนุภาค ซึ่งปัจจัยเหล่านี้ล้วนส่งผลต่อความสามารถในการกันน้ำของชิ้นงาน คำว่า Watertightness หมายถึง ความสามารถของชิ้นงานหรือชุดประกอบในการป้องกันไม่ให้น้ำหรือของเหลวซึมเข้าออก ในขณะที่ Waterproofness หมายถึง ความสามารถของพื้นผิวด้านนอกในการป้องกันน้ำไม่ให้เกาะหรือซึมเข้าไป สำหรับชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติ แนวคิดเรื่อง Watertightness ถือว่าครอบคลุมและเหมาะสมกว่า เนื่องจากชิ้นงานหรือชุดประกอบมักถูกออกแบบมาเพื่อปกป้องสิ่งที่อยู่ภายใน เช่น กล่องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใต้น้ำ มากกว่าการเพียงแค่ป้องกันน้ำที่สัมผัสจากภายนอกเท่านั้น

ในการทดสอบอย่างเข้มข้นที่ดำเนินการโดย University of Rhode Island Underwater Robotics and Imaging Laboratory (URIL) ได้มีการนำกล่องครอบ (Enclosure) ที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติแบบ FDM (ซ้าย), SLA (กลาง) และ SLS (ขวา) เข้าทดสอบด้วย ห้องทดสอบแรงดัน (Pressurization Chamber)

จากการศึกษาอย่างละเอียดที่ดำเนินการโดย University of Rhode Island Underwater Robotics and Imaging Laboratory พบว่า กล่องครอบหุ่นยนต์ที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี FDM ไม่สามารถป้องกันไม่ให้น้ำซึมเข้าสู่กลไกภายในได้ แม้จะอยู่ใต้น้ำเพียงไม่กี่วินาที ในขณะที่ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLA ถูกประเมินว่าสามารถกันน้ำได้ดี แม้ภายใต้ระดับแรงดันที่สูงมาก ส่วนชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLS สามารถปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในให้แห้งได้ภายใต้ระดับแรงดันปานกลาง และสำหรับกล่อง SLS ที่ผ่านกระบวนการ Vapor Smoothing พบว่าสามารถคงคุณสมบัติการกันน้ำได้แม้ในระดับแรงดันที่สูงขึ้น

คุณภาพพื้นผิวของชิ้นงาน

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA สามารถผลิตชิ้นงานที่มีคุณภาพผิวดีที่สุด ส่งผลให้ชิ้นงานมีพื้นผิวเรียบเนียนและมีลักษณะผิวด้าน ผลลัพธ์ในด้านนี้ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทั้งจากความก้าวหน้าของอุตสาหกรรมการพิมพ์ 3 มิติโดยรวม และจากการพัฒนาเทคโนโลยี SLA โดยเฉพาะ

หนึ่งในความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดระหว่างชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี FDM, SLA และ SLS คือคุณภาพพื้นผิว (Surface Finish) การพิมพ์แบบ FDM ซึ่งเปรียบได้กับวิธี “ปืนกาวร้อน” ที่สร้างชิ้นงานทีละชั้น จะทิ้งรอยชั้น (Layer Lines) ให้เห็นได้เมื่อมองใกล้ ๆ ชิ้นงานลักษณะนี้จึงต้องผ่านกระบวนการเก็บผิวเพิ่มเติมมากกว่า และเพิ่มภาระงานในขั้นตอนหลังการพิมพ์ ส่งผลให้เวลาในการผลิตโดยรวมยาวนานขึ้น นอกจากนี้ รอยชั้นยังเป็นอุปสรรคต่อการทำชิ้นงานกึ่งใสหรือโปร่งแสงให้ใสจริง เนื่องจากแสงจะหักเหแม้กับรอยเล็ก ๆ ภายในชิ้นงาน ทำให้ความโปร่งใสของชิ้นงานสำเร็จลดลง

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA สามารถสร้างชิ้นงานที่แทบจะแยกไม่ออกจากพลาสติกที่ผลิตด้วยการฉีดขึ้นรูป คุณภาพผิวที่เหนือกว่าทำให้ SLA เหมาะอย่างยิ่งสำหรับต้นแบบขั้นตรวจสอบดีไซน์ขั้นสุดท้าย และชิ้นงานใช้งานจริง (End-use Products) โดยเฉพาะในกลุ่มสินค้าอุปโภคบริโภคที่ให้ความสำคัญกับความเรียบเนียนของผิวเป็นอย่างมาก นอกจากนี้ การไม่มีรอยชั้นยังช่วยให้เครื่อง SLA สามารถผลิตชิ้นงานที่มีความใสได้เกือบสมบูรณ์ ชิ้นงานใสมีประโยชน์อย่างยิ่งในงานแม่พิมพ์ที่ต้องการสังเกตการไหลของวัสดุ งานออกแบบผลิตภัณฑ์ที่เตรียมผลิตด้วยพลาสติกใส งานไมโครฟลูอิดิกส์ งานทางการแพทย์ และอีกหลายสาขา ในอุตสาหกรรมการพิมพ์ 3 มิติด้านทันตกรรม เรซิ่นสำหรับ SLA เช่น Premium Teeth Resin ยังสามารถจำลองลักษณะผิวที่เรียบเนียนคล้ายเคลือบฟันได้ ทำให้ฟันปลอมที่ผลิตขึ้นมีลักษณะใกล้เคียงกับฟันจริงจนแทบแยกไม่ออก

ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLA มีคุณภาพพื้นผิวที่ยอดเยี่ยม ทำให้ชิ้นงานอย่างฟันปลอมที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบนี้ แทบจะแยกไม่ออกจากฟันจริง

การไม่มีรอยชั้น (Layer Lines) ทำให้ชิ้นงานเรซิ่นใสที่พิมพ์ด้วย SLA ดูโปร่งใสเกือบสมบูรณ์ เนื่องจากรอยชั้นเป็นสาเหตุให้เกิดการหักเหของแสงเมื่อแสงผ่านชิ้นงาน ซึ่งส่งผลให้ความใสลดลง


ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLS จะมีพื้นผิวค่อนข้างหยาบหรือเป็นเม็ดเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก SLS ไม่จำเป็นต้องใช้โครงสร้างซัพพอร์ตในการพิมพ์ จึงทำให้สามารถได้คุณภาพผิวที่สม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นงานได้ง่ายกว่า เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วย SLA และ FDM มักต้องผ่านกระบวนการหลังการพิมพ์ (Post-processing) เพื่อกำจัดรอยเล็ก ๆ ที่หลงเหลือจากซัพพอร์ต

นอกจากนี้ ชิ้นงาน SLS ที่ผ่านกระบวนการปรับผิว เช่น Vapor Smoothing หรือ Media Blasting และการขัดเงา จะสามารถได้พื้นผิวที่เรียบและมันวาว ใกล้เคียงกับชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLA

แม้ว่าชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLS จะออกมาจากเครื่องพร้อมพื้นผิวที่ค่อนข้างหยาบหรือเป็นเม็ดเล็กน้อย แต่กระบวนการหลังการพิมพ์ (Post-processing) เช่น Vapor Smoothing สามารถช่วยปรับพื้นผิวให้มีคุณภาพระดับใช้งานจริง (End-use Quality) ได้ ชิ้นงานตัวอย่างด้านบนถูกพิมพ์ด้วยพื้นผิวที่มีเท็กซ์เจอร์แตกต่างกัน จากนั้นนำไปผ่านกระบวนการ Vapor Smoothing เพื่อขจัดความหยาบของพื้นผิวออก


Workflow และความง่ายในการใช้งาน

เวิร์กโฟลว์ของการพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM, SLA และ SLS ประกอบด้วย 3 ขั้นตอนหลัก ได้แก่ การออกแบบ (Designing), การพิมพ์ 3 มิติ (3D Printing) และการทำหลังการพิมพ์ (Post-processing)

ขั้นแรก ใช้ซอฟต์แวร์ CAD ใดก็ได้ หรือข้อมูลจากการสแกน 3 มิติ เพื่อออกแบบโมเดล จากนั้นส่งออกไฟล์ให้อยู่ในรูปแบบที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติรองรับ เช่น STL หรือ OBJ ต่อมา เครื่องพิมพ์ 3 มิติจะต้องใช้ซอฟต์แวร์เตรียมงานพิมพ์หรือซอฟต์แวร์ Slicer เพื่อกำหนดค่าการพิมพ์ และแปลงโมเดลดิจิทัลให้เป็นชั้นงานสำหรับการพิมพ์

ขั้นตอนการตั้งค่าทิศทางและการพิมพ์นี้อาจง่ายเพียงแค่คลิกปุ่ม “One Click Print” ในซอฟต์แวร์เตรียมงานพิมพ์ PreForm ของ Formlabs หรืออาจซับซ้อนถึงขั้นต้องตั้งค่าการพิมพ์ด้วยตนเองและปรับจูนค่าของวัสดุอย่างละเอียด เครื่องพิมพ์ราคาประหยัดในแต่ละเทคโนโลยีมักต้องอาศัยการตั้งค่าจากผู้ใช้งานมากกว่าในขั้นตอนต้น ซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของชิ้นงาน หรือความไม่มีประสิทธิภาพในกระบวนการพิมพ์ได้


ดูวิธีการตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบไปจนถึงการพิมพ์ 3 มิติด้วยเครื่อง Form 4 SLA 3D printer วิดีโอนี้ครอบคลุมพื้นฐานการใช้งาน Form 4 ตั้งแต่ซอฟต์แวร์และวัสดุ ไปจนถึงการพิมพ์และการทำหลังการพิมพ์

เครื่องพิมพ์ 3 มิติระดับมืออาชีพ เช่น Form 4 หรือ Fuse Series มักมีตัวเลือกในการตั้งค่าโมเดลแบบอัตโนมัติ โดยอาศัยค่าที่ผ่านการทดสอบมาอย่างละเอียดและการปรับจูนวัสดุที่เหมาะสม ฟังก์ชันการจัดเรียงชิ้นงาน (Packing) สำหรับ SLS ที่มีอยู่ในซอฟต์แวร์ PreForm สำหรับ Fuse Series สามารถทำงานได้ดีกว่าซอฟต์แวร์จากผู้พัฒนาภายนอกในหลายกรณี โดยสามารถจัดเรียงและซ้อนชิ้นงานภายในห้องพิมพ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้มีความหนาแน่นในการจัดวางสูงขึ้น และช่วยลดต้นทุนต่อชิ้นงาน

เมื่อกระบวนการพิมพ์ 3 มิติเริ่มต้นขึ้น เครื่องพิมพ์ส่วนใหญ่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องมีผู้ดูแล แม้จะปล่อยให้พิมพ์ข้ามคืนจนเสร็จสมบูรณ์ เครื่อง SLA ขั้นสูงอย่าง Form 4 ยังมาพร้อมระบบตลับวัสดุที่สามารถเติมเรซิ่นได้อัตโนมัติ และยังมีโซลูชันระบบอัตโนมัติ เช่น Form Auto สำหรับเครื่องในซีรีส์ Form 3 ที่ช่วยทำให้กระบวนการถอดชิ้นงานและเริ่มการพิมพ์รอบใหม่เป็นไปโดยอัตโนมัติ

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเวิร์กโฟลว์ของการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS ด้วยเครื่อง Fuse Series SLS 3D printer วิดีโอนี้จะพาคุณไปดูทุกขั้นตอนของกระบวนการพิมพ์ SLS ตั้งแต่การออกแบบ การจัดเรียงชิ้นงานในห้องพิมพ์ (Build Chamber Packing) ไปจนถึงการกู้คืนผงวัสดุและการทำความสะอาดด้วย Media Blasting

ขั้นตอนสุดท้ายของเวิร์กโฟลว์คือการทำหลังการพิมพ์ (Post-processing) ซึ่งประกอบด้วยงานพื้นฐาน เช่น การถอดซัพพอร์ต (สำหรับ FDM และ SLA) การล้างและอบชิ้นงานหลังพิมพ์ (สำหรับ SLA) หรือการกำจัดผงส่วนเกินและทำความสะอาดชิ้นงาน (สำหรับ SLS)

ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วย FDM มักจะเห็นรอยชั้น (Layer Lines) ได้อย่างชัดเจน เนื่องจากวิธีการสร้างชิ้นงานแบบ “ปืนกาวร้อน” รอยชั้นเหล่านี้จำเป็นต้องผ่านการขัดหรือปรับผิวอย่างมาก หากต้องการนำไปใช้งานที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น แม้ว่าจะมีฟิลาเมนต์ซัพพอร์ตแบบละลายน้ำได้อยู่บ้าง แต่ในหลายกรณียังจำเป็นต้องตัดซัพพอร์ตแข็งออก และขัดพื้นผิวเพื่อกำจัดรอยซัพพอร์ต ซึ่งสองขั้นตอนนี้ใช้เวลาค่อนข้างมาก เพิ่มภาระงานที่ต้องลงแรงด้วยมือ และลดอัตราการผลิตโดยรวมของการพิมพ์แบบ FDM

ขั้นตอนพื้นฐานของการทำหลังการพิมพ์สำหรับ SLA คือการกำจัดเรซิ่นส่วนเกินที่เกาะอยู่บนผิวชิ้นงาน ด้วยการล้างด้วยแอลกอฮอล์หรืออีเทอร์ ขั้นตอนการล้างนี้สามารถทำด้วยมือ หรือใช้ระบบล้างอัตโนมัติที่มีการกวนของเหลวตามระยะเวลาที่ตั้งค่าไว้ หลังจากการล้างแล้ว ชิ้นงาน SLA บางประเภทจำเป็นต้องผ่านการอบหลังพิมพ์ (Post-cure) เพื่อให้ได้คุณสมบัติวัสดุที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งขั้นตอนนี้ก็สามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติได้เช่นกันด้วยอุปกรณ์อบขั้นสูง

สำหรับ SLS ขั้นตอนพื้นฐานของการทำหลังการพิมพ์ ได้แก่ การกำจัดผงวัสดุที่ยังไม่ถูกเผาผนึกออกจากชิ้นงาน และการทำ Media Blasting เพื่อทำความสะอาดและปรับผิวให้เรียบ บางผู้ผลิตเครื่อง SLS ไม่มีอุปกรณ์ Media Blasting หรือระบบกู้คืนผงวัสดุโดยเฉพาะให้ หรือมีแต่มีราคาสูงมาก ในขณะที่ระบบนิเวศ SLS ของ Formlabs ประกอบด้วย Fuse Sift และ Fuse Blast ซึ่งช่วยให้กระบวนการกู้คืนผงและทำความสะอาดชิ้นงานทำได้รวดเร็ว ง่าย และสะอาดยิ่งขึ้น

นอกจากนี้ ยังมีวิธีการทำหลังการพิมพ์ขั้นสูงอื่น ๆ เช่น การเคลือบผิว การปรับผิวให้เรียบ การพ่นสี การทำ Vapor Smoothing และการชุบโลหะไฟฟ้า (Electroplating) ซึ่งช่วยปรับปรุงความสวยงาม คุณสมบัติเชิงกล และสมรรถนะโดยรวมของชิ้นงาน ทำให้เหมาะกับการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น หากต้องการศึกษาเพิ่มเติม สามารถอ่านคู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับการทำหลังการพิมพ์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA และ SLS ได้เพิ่มเติม

วัสดุและการใช้งาน

การเลือกกระบวนการพิมพ์ 3 มิติที่เหมาะสมเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการตัดสินใจเท่านั้น ในท้ายที่สุดแล้ว วัสดุที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติมีบทบาทสำคัญอย่างมากในการทำให้คุณสามารถสร้างชิ้นงานที่มีคุณสมบัติเชิงกล ลักษณะการใช้งาน หรือรูปลักษณ์ตามที่ต้องการได้

สมรรถนะของชิ้นงานที่ผลิตจากฟิลาเมนต์ด้วยเทคโนโลยี FDM จากเรซิ่นด้วย SLA หรือจากผงวัสดุด้วย SLS มักจะเปรียบเทียบกันโดยตรงได้ยาก เนื่องจากทั้งสามเทคโนโลยีใช้วัสดุคนละประเภทและมีกระบวนการสร้างชิ้นงานที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม มีวัสดุที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน (Analogous Materials) ให้เลือกใช้ในทุกเทคโนโลยี ดังนั้น การทำให้ได้คุณสมบัติวัสดุเหมือนกันหรือใกล้เคียงกันมาก แม้จะเปลี่ยนเทคโนโลยีการพิมพ์ ก็สามารถทำได้ไม่ยาก

ประเภทวัสดุ

FDM (เส้นฟิลาเมนต์)

SLA (เรซิ่น)

SLS (ผงวัสดุ)

ใช้งานทั่วไป (General Use)

PLA

เรซิ่นใช้งานทั่วไป (ผิวด้าน ใส สีต่าง ๆ)

Nylon 12

วัสดุวิศวกรรมที่เหนียว แข็งแรง (Tough Engineering Materials)

ABS, Nylon, PETG

เรซิ่นที่มีความเหนียวและทนทาน

Nylon 12, Nylon 11, Polypropylene

วัสดุวิศวกรรมที่แข็งและคงรูป (Stiff Engineering Materials)

PEEK, ULTEM, คอมโพสิต (ผสมใยแก้วหรือคาร์บอนไฟเบอร์)

เรซิ่นแข็งแรง คงรูป (ผสมใยแก้ว)

ไนลอนคอมโพสิต (ผสมใยแก้วหรือคาร์บอนไฟเบอร์)

วัสดุวิศวกรรมยืดหยุ่น (Flexible Engineering Materials)

TPU

เรซิ่นยืดหยุ่น / อิลาสโตเมอร์, ซิลิโคนแท้

TPU, Polypropylene, Nylon 11

วัสดุเฉพาะทาง (Specialty Materials)

คอมโพสิต (คาร์บอนไฟเบอร์, เคฟลาร์, ไฟเบอร์กลาส)

เรซิ่นหน่วงไฟ, วัสดุหล่อแบบ Investment Casting, เซรามิกเทคนิค, คอมโพสิตขี้ผึ้ง, วัสดุทางทันตกรรมและการแพทย์

ไนลอนคอมโพสิต (ผสมใยแก้วหรือคาร์บอนไฟเบอร์)

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM ใช้ฟิลาเมนต์เป็นหลัก ซึ่งทำจากเทอร์โมพลาสติกที่พบได้ทั่วไปและคุ้นเคย เช่น ABS และ PLA นอกจากนี้ยังมีวัสดุระดับวิศวกรรม เช่น Nylon, PETG หรือ TPU รวมถึงเทอร์โมพลาสติกสมรรถนะสูงอย่าง PEEK หรือคอมโพสิตเสริมใยคาร์บอนให้เลือกใช้งานด้วย แต่โดยมากแล้ววัสดุกลุ่มนี้จะรองรับเฉพาะกับเครื่องพิมพ์ FDM ระดับมืออาชีพบางรุ่นเท่านั้น

ฟิลาเมนต์สำหรับ FDM มักเป็นวัสดุชนิดเดียวกับที่ใช้ในกระบวนการผลิตจำนวนมาก เช่น Injection Molding หรือ Thermoforming ความคุ้นเคยของวัสดุเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรตัดสินใจเลือกใช้ FDM สำหรับงานต้นแบบได้ง่ายขึ้น เพราะมั่นใจว่าวัสดุที่ใช้ในขั้นตอนออกแบบจะสอดคล้องกับวัสดุที่ใช้ในกระบวนการผลิตจริง อย่างไรก็ตาม กระบวนการพิมพ์แบบ FDM ซึ่งก่อให้เกิดรอยชั้น (Layer Lines) และมีข้อจำกัดด้านความแข็งแรงเชิงฟังก์ชัน ทำให้ชิ้นงานจาก FDM ไม่เหมาะกับการใช้งานที่ต้องการสมรรถนะสูงนัก

ชิ้นงานจาก FDM เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานที่นักออกแบบต้องการตรวจสอบรูปลักษณ์ของชิ้นงานอย่างรวดเร็ว หรือใช้ในบริบทด้านการศึกษา เพื่อฝึกให้นักเรียนและนักศึกษาเข้าใจเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ สำหรับงานต้นแบบสินค้าอุปโภคบริโภค ชิ้นงาน FDM เป็นทางเลือกต้นทุนต่ำที่ช่วยให้เห็นภาพได้ว่า รูปทรงของชิ้นงานจะมีลักษณะและความรู้สึกอย่างไรเมื่อถืออยู่ในมือ

Flame Retardant Resin ของ Formlabs เป็นวัสดุเรซิ่นเฉพาะทางที่ได้รับการรับรอง UL 94 Blue Card เหมาะสำหรับการสร้างชิ้นงานที่สามารถดับไฟได้เอง (Self-extinguishing) และปราศจากฮาโลเจน Silicone 40A Resin เป็นซิลิโคนแท้ (True Silicone) ที่มีคุณสมบัติเชิงกลซึ่งวิศวกรและนักออกแบบผลิตภัณฑ์คุ้นเคยเป็นอย่างดี

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA ใช้วัสดุที่ถูกพัฒนาสูตรขึ้นมาโดยเฉพาะ ซึ่งแตกต่างกันไปตามผู้ผลิต ข้อดีของการปรับสูตรวัสดุเฉพาะนี้คือ ผู้ผลิตสามารถปรับเทียบ (Calibrate) เครื่องพิมพ์ให้ทำงานร่วมกับเรซิ่นของตนได้อย่างละเอียด ส่งผลให้ได้ความแม่นยำและผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอซ้ำได้ อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดคือผู้ใช้งานจำนวนมากอาจไม่คุ้นเคยกับเรซิ่นของ SLA เท่ากับเทอร์โมพลาสติกทั่วไป ซึ่งอาจก่อให้เกิดช่องว่างด้านความรู้และส่งผลต่อการยอมรับเทคโนโลยี

ในขณะเดียวกัน เรซิ่นที่พัฒนาสูตรเฉพาะยังเปิดโอกาสให้ผู้ผลิต SLA นำเสนอวัสดุสำหรับงานขั้นสูงได้ เช่น เรซิ่นทันตกรรมสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้งานระยะยาว หรือวัสดุเซรามิกเชิงเทคนิคสำหรับการใช้งานเฉพาะทาง

Rigid 10K Resin เป็นวัสดุที่มีการผสมใยแก้วในปริมาณสูง มีความแข็งและความคงรูปสูงมาก ให้คุณสมบัติใกล้เคียงกับแก้วและเทอร์โมพลาสติกที่เสริมใยไฟเบอร์ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงาน Rapid Tooling เช่น แม่พิมพ์ฉีด (Injection Molding), แม่พิมพ์เป่า (Blow Molding) หรือการขึ้นรูปด้วยความร้อน (Thermoforming)

BioMed Elastic 50A Resin ช่วยให้บุคลากรทางการแพทย์สามารถพิมพ์ชิ้นงานที่มีความนุ่ม ยืดหยุ่น และเข้ากันได้ทางชีวภาพ (Biocompatible) ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติ เหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีรูปทรงซับซ้อน เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์เฉพาะบุคคล หรือโมเดลเนื้อเยื่ออ่อนทางการแพทย์

 

โดยทั่วไปแล้ว ชิ้นงานที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLA สามารถนำไปใช้ได้ในทุกขั้นตอนตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการผลิตจริง คุณสมบัติวัสดุที่มีความแข็งแรงสม่ำเสมอทุกทิศทาง (Isotropic) และคุณภาพผิวที่ยอดเยี่ยม ทำให้ SLA เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานต้นแบบเชิงฟังก์ชัน การทดสอบแบบผ่าน/ไม่ผ่าน (Go/No-Go Testing) การผลิตชิ้นงานใช้งานจริง (End-use Parts) และอุปกรณ์ช่วยในการผลิต (Manufacturing Aids) นอกจากนี้ ความสามารถในการพัฒนาสูตรวัสดุเฉพาะ เช่น เซรามิกเชิงเทคนิค หรือคอมโพสิตขี้ผึ้งที่สามารถเผาออกได้ ยังทำให้ SLA เหมาะอย่างยิ่งกับบางอุตสาหกรรมและการใช้งานเฉพาะทาง

สำหรับการใช้งานทั่วไปที่ครอบคลุมหลายอุตสาหกรรม เรซิ่น SLA มีทั้งความทนทานและความแข็งแรงเพียงพอสำหรับการใช้งาน เช่น อุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์ (End-of-Arm Tooling), กล่องครอบอุปกรณ์หุ่นยนต์, ซีล, ไกด์ผ่าตัด และอื่น ๆ อีกมากมาย ความหลากหลายของสูตรวัสดุทำให้ขอบเขตความเป็นไปได้ของชิ้นงานเรซิ่นแทบจะไม่มีขีดจำกัด

Formlabs มีเรซิ่นสำหรับการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA มากกว่า 40 สูตรเฉพาะ รวมถึงวัสดุเซรามิกเชิงเทคนิคขั้นสูง เรซิ่นหน่วงไฟที่มีค่าควันและความเป็นพิษที่เหมาะสม วัสดุป้องกันไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Dissipative) และวัสดุสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ใช้งานจริง เช่น ฟันปลอม หรือครอบฟันถาวร

วัสดุสำหรับการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS เป็นเทอร์โมพลาสติกที่คุ้นเคยในรูปแบบผง เช่น ไนลอน, TPU และโพลีโพรพิลีน ผงวัสดุเหล่านี้ให้สมรรถนะสูงและมีพฤติกรรมของวัสดุที่เป็นที่เข้าใจกันดีในอุตสาหกรรม ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ SLS อาจมีสูตรผงวัสดุเฉพาะของตนเอง หรือเลือกใช้ผงวัสดุมาตรฐานแบบ White Label จากผู้ผลิตรายใหญ่

วัสดุที่อุตสาหกรรมคุ้นเคย เมื่อผสานเข้ากับความยืดหยุ่นด้านรูปทรง ความสามารถในการผลิตในปริมาณมาก และความแข็งแรงของเทคโนโลยี SLS ทำให้วัสดุสำหรับ SLS เหมาะกับการใช้งานทุกรูปแบบ ตั้งแต่งานต้นแบบ การทดสอบเชิงฟังก์ชัน อุปกรณ์ช่วยการผลิต ไปจนถึงการผลิตชิ้นงานใช้งานจริง (End-use Production)

ขนาดพื้นที่การพิมพ์

ขนาดพื้นที่การพิมพ์ของเทคโนโลยี FDM, SLA และ SLS มีความแตกต่างกันอย่างมาก แม้ว่าแต่ละเทคโนโลยีจะมีเครื่องขนาดใหญ่ให้เลือกใช้งานได้ แต่โดยทั่วไปแล้ว เครื่องพิมพ์ FDM และ SLA ที่พบได้บ่อยจะเป็นขนาดตั้งโต๊ะ (Desktop) หรือแบบตั้งบนโต๊ะทำงาน (Benchtop) ในขณะที่เครื่องพิมพ์ SLS ที่พบได้ทั่วไปมักเป็นขนาด Benchtop หรือใหญ่กว่านั้น

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM มีให้เลือกหลากหลายขนาดและขนาดพื้นที่การพิมพ์ เทคโนโลยี FDM ไม่ได้มีข้อจำกัดด้านขนาดโดยตรง หัวฉีดที่มีความแม่นยำสูงยังคงสามารถสร้างชิ้นงานขนาดใหญ่ได้ เพียงแต่ระบบมอเตอร์ของเครื่องจะต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นและทำงานช้าลง เนื่องจากต้องเคลื่อนที่ในระยะที่มากขึ้น มีเครื่องพิมพ์ FDM ขนาดใหญ่มากให้ใช้งาน ซึ่งตู้พิมพ์มีขนาดใกล้เคียงกับห้องขนาดเล็ก มากกว่าจะเป็นเครื่องตั้งโต๊ะหรือเครื่องตั้งบนโต๊ะทำงาน อย่างไรก็ตาม เครื่องประเภทนี้มีการใช้งานเฉพาะทางและพบได้น้อยมาก

โดยทั่วไป เครื่องพิมพ์ FDM ที่พบได้บ่อยจะเป็นเครื่องขนาด Desktop หรือ Benchtop และมักถูกใช้เป็นโซลูชันสำหรับการทำต้นแบบอย่างรวดเร็ว หรือเป็นเครื่องมือด้านการศึกษาในห้องเรียนและ Fab Lab ขนาดพื้นที่การพิมพ์ของเครื่อง FDM แบบตั้งโต๊ะที่พบได้ทั่วไป มักอยู่ในช่วงประมาณ 200 × 200 × 200 มิลลิเมตร

Form 4L เป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA ขนาดใหญ่ (Large-format) ที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานต้นแบบขนาดเทียบเท่ามนุษย์ (Human-scale Prototyping) หรือการใช้งานที่ต้องการปริมาณการผลิตสูง ด้วยความเร็วในการพิมพ์ที่รวดเร็วมาก โดยชิ้นงานส่วนใหญ่สามารถพิมพ์เสร็จได้ภายในเวลาไม่ถึง 6 ชั่วโมง และแม้แต่งานที่ใช้ความสูงเต็มพื้นที่พิมพ์ก็สามารถพิมพ์เสร็จภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งวัน

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA มีให้เลือกหลายขนาด ตั้งแต่เครื่องตั้งโต๊ะ (Desktop) ไปจนถึงเครื่องอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ในอดีต เครื่อง SLA แบบใช้เลเซอร์ฉายจากด้านบน (Top-down SLA) มักมีโครงสร้างขนาดใหญ่และเป็นชิ้นเดียว ใช้พื้นที่พื้นหลายเมตร และต้องอาศัยระบบระบายอากาศเสริม รวมถึงวงจรไฟฟ้าเฉพาะ ระบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่นี้พบได้บ่อยในอดีต โดยเฉพาะในองค์กรขนาดใหญ่ที่สามารถรับภาระต้นทุนการจัดซื้อและบำรุงรักษาที่สูง รวมถึงข้อกำหนดด้านพื้นที่และโครงสร้างพื้นฐานของการพิมพ์แบบ Top-down Stereolithography ได้

เครื่องพิมพ์เรซิ่นขนาดตั้งโต๊ะเริ่มแพร่หลายจากการคิดค้นเทคโนโลยี Inverted SLA และเมื่อเทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้โดยผู้ผลิตมากขึ้น เครื่องพิมพ์ขนาดเล็กที่มีพื้นที่พิมพ์ทรงสี่เหลี่ยมลูกบาศก์ประมาณ 10–20 ซม. ในแต่ละแกนจึงกลายเป็นมาตรฐาน ตัวอย่างเช่น Formlabs Form 3+ มีพื้นที่พิมพ์ขนาด 14.5 × 14.5 × 19.3 ซม. ในขณะที่ Form 4 มีพื้นที่พิมพ์ใหญ่ขึ้นประมาณ 30% ที่ขนาด 20.0 × 12.5 × 21.0 ซม.

ในทำนองเดียวกัน การพิมพ์เรซิ่นแบบตั้งโต๊ะทำงาน (Benchtop) เกิดขึ้นได้จากการผสานระหว่างเทคโนโลยี Inverted SLA และเทคนิคการลอกชั้น (Peeling) ที่พัฒนาขึ้น เครื่องพิมพ์ Benchtop เช่น Form 4L ซึ่งมีพื้นที่พิมพ์ขนาด 35.3 × 19.6 × 35.0 ซม. มีขนาดกะทัดรัด ใช้งานง่าย แต่ให้พื้นที่พิมพ์ที่เทียบเท่ากับระบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่แบบดั้งเดิม เครื่องกลุ่มนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานต้นแบบสินค้าอุปโภคบริโภคขนาดเทียบมนุษย์ รวมถึงการผลิตชิ้นงานใช้งานจริงผ่านกระบวนการ Rapid Tooling ด้วยการพิมพ์ 3 มิติ

ในอดีต เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS มักมีให้ใช้งานเฉพาะในรูปแบบขนาดใหญ่ ซึ่งโดยทั่วไปมีขนาดใหญ่กว่าเครื่อง FDM หรือ SLA แบบตั้งโต๊ะ แม้ว่าในช่วงหลังจะมีความพยายามนำเครื่อง SLS ขนาด Desktop ออกสู่ตลาดมากขึ้น แต่เครื่อง SLS ส่วนใหญ่ในปัจจุบันยังคงเป็นขนาด Benchtop หรือใหญ่กว่า โดยระบบอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมต้องใช้พื้นที่ติดตั้งจำนวนมาก

Formlabs Fuse Series ซึ่งมีพื้นที่พิมพ์ขนาด 16.5 × 16.5 × 30 ซม. เป็นเครื่องพิมพ์รุ่นแรกที่ทำให้เทคโนโลยี SLS เข้าถึงได้ง่ายขึ้นทั้งในด้านราคาและขนาด ด้วย Fuse Series ธุรกิจขนาดเล็กที่มีพื้นที่จำกัดจึงสามารถติดตั้งระบบ SLS ไว้ใช้งานภายในองค์กรได้เป็นครั้งแรก

ความเร็วและอัตราการผลิต

เมื่อธุรกิจจำนวนมากหันมาใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อการผลิตจริงควบคู่กับการพัฒนาแบบอย่างรวดเร็ว (Rapid Iteration) ความเร็วในการพิมพ์และอัตราการผลิต (Throughput) จึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกเทคโนโลยี เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่เหมาะสมควรสามารถผลิตชิ้นงานคุณภาพสูงได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ลดทอนความแม่นยำ ความเสถียร หรือสมรรถนะของวัสดุ

ความเร็วของการพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM ถูกจำกัดด้วยกระบวนการฉีดเส้นฟิลาเมนต์และกำลังของระบบมอเตอร์ เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่แม่นยำ เครื่อง FDM จำเป็นต้องฉีดฟิลาเมนต์ด้วยอัตราที่สม่ำเสมอและควบคุมการเคลื่อนที่ของหัวพิมพ์ในระนาบแกน XY ให้ราบรื่นและต่อเนื่อง หากเร่งความเร็วมากเกินไป อาจทำให้คุณสมบัติเชิงกลของฟิลาเมนต์เปลี่ยนแปลง และส่งผลให้ชิ้นงานที่ได้ขาดความแม่นยำหรือมีคุณภาพลดลง

สำหรับการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA ความเร็วในการพิมพ์โดยทั่วไปจะแตกต่างกันไปตามประเภทของกระบวนการพิมพ์ โดยประเภทที่เร็วที่สุดคือเทคโนโลยี MSLA เครื่องพิมพ์ MSLA รุ่นล่าสุด เช่น Formlabs Form 4 และ Form 4L ใช้การผสานระหว่างเอนจินการพิมพ์ที่ทรงพลังและระบบออปติกขั้นสูง เพื่อบ่มเรซิ่นในแต่ละชั้นได้แทบจะทันที

Form 4 และ Form 4L ได้รับการออกแบบมาให้สามารถสร้างชิ้นงานได้เร็วสูงสุดถึง 100 มม. ต่อชั่วโมง เมื่อใช้วัสดุที่ออกแบบมาเฉพาะ เช่น Fast Model Resin งานพิมพ์ส่วนใหญ่บน Form 4 สามารถเสร็จได้ภายในเวลาไม่ถึง สองชั่วโมง ไม่ว่าจะใช้วัสดุชนิดใด ทำให้สามารถทำซ้ำการออกแบบได้หลายรอบต่อวัน สำหรับ Form 4L งานพิมพ์ส่วนใหญ่จะเสร็จภายในเวลาไม่ถึง หกชั่วโมง แม้แต่งานที่ใช้ความสูงเต็มพื้นที่พิมพ์ของเครื่อง หรือการผลิตในปริมาณมากที่มีหลายชิ้นวางเต็มแท่นพิมพ์ ก็ยังสามารถพิมพ์เสร็จได้ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งวัน ทำให้สามารถปรับแบบชิ้นงานขนาดใหญ่ภายในวันเดียว หรือผลิตในปริมาณที่มากขึ้นได้จริง

แม้กระบวนการพิมพ์ 3 มิติทุกประเภทจะมีความเร็วเพิ่มขึ้นตามการพัฒนาเทคโนโลยีในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่ไม่มีเทคโนโลยีใดที่ก้าวหน้าได้รวดเร็วเท่ากับการพิมพ์เรซิ่น เมื่อความเร็วนี้สะสมต่อเนื่องวันแล้ววันเล่า และสัปดาห์แล้วสัปดาห์เล่า ผลลัพธ์ด้านอัตราการผลิต (Throughput) จะเพิ่มขึ้นอย่างมหาศาล ปัจจุบัน Form 4 และ Form 4L สามารถทำความเร็วได้ใกล้เคียงกับเทคโนโลยีการผลิตแบบปริมาณสูง เช่น การฉีดขึ้นรูป โดยการพิมพ์เต็มห้องพิมพ์ภายในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง และทำซ้ำได้หลายรอบต่อวัน ซึ่งสามารถให้กำลังการผลิตเทียบเท่ากับเครื่องฉีดขึ้นรูปในระดับปริมาณกลางได้ โดยไม่ต้องลงทุนต้นทุนแม่พิมพ์ที่สูงตั้งแต่เริ่มต้น

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS มีความเร็วมากกว่าเครื่องพิมพ์แบบ FDM เนื่องจากเลเซอร์กำลังสูงสามารถฉายและสแกนไปบนผงวัสดุในแต่ละชั้นได้เร็วกว่าการเคลื่อนที่ของหัวฉีดบนแท่นพิมพ์ของ FDM อย่างไรก็ตาม ความเร็วของเลเซอร์ยังคงช้ากว่าการฉายแสงแบบแฟลชในเทคโนโลยีเรซิ่นอย่าง DLP หรือ MSLA แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่ใช่ “ความเร็วในการพิมพ์” โดยตรง แต่กระบวนการพิมพ์แบบ SLS ยังต้องคำนึงถึงเวลาในการลดอุณหภูมิ (Cooldown) ของห้องพิมพ์ด้วย เนื่องจากเลเซอร์เผาผนึกผงวัสดุที่อุณหภูมิสูงมาก ห้องพิมพ์จึงต้องปล่อยให้เย็นลงก่อนเข้าสู่ขั้นตอนหลังการพิมพ์ ซึ่งอาจเพิ่มระยะเวลานำส่ง (Lead Time) ของชิ้นงานโดยรวม

อย่างไรก็ตาม เมื่อนำเวลาการพิมพ์และการประมวลผลทั้งหมดมาพิจารณาร่วมกันแล้ว ประเด็นนี้มักไม่ใช่ข้อกังวลสำหรับงานผลิตจริง แม้ว่าความเร็วในการพิมพ์ของชิ้นงานเดี่ยวอาจยาวกว่าบางเทคโนโลยี แต่ Throughput โดยรวมของ SLS นั้นยอดเยี่ยมมาก เนื่องจากสามารถจัดเรียงและบรรจุชิ้นงานจำนวนมากไว้ในห้องพิมพ์เดียวได้ พื้นที่พิมพ์ที่ใหญ่และความสามารถในการซ้อนชิ้นงาน (Nesting) ทำให้สามารถใช้พื้นที่ทั้งห้องพิมพ์ได้อย่างคุ้มค่าสูงสุด

ตัวอย่างเช่น งานพิมพ์ที่บรรจุชิ้นงานเต็มห้องพิมพ์บนเครื่อง Fuse 1+ 30W สามารถพิมพ์เสร็จได้ในช่วงเวลากลางคืนซึ่งเป็นช่วงที่เครื่องไม่ได้ใช้งาน (Dead Time) และขั้นตอนการลดอุณหภูมิสามารถดำเนินต่อภายนอกเครื่องในระหว่างวันได้ ส่งผลให้สามารถได้ชิ้นงานภายในวันเดียว และรองรับการผลิตแบบต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง นอกจากนี้ ขั้นตอนหลังการพิมพ์ยังใช้เวลาสั้น เนื่องจากหลายขั้นตอนสามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติได้ด้วยเครื่องอย่าง Fuse Sift และ Fuse Blast อีกทั้งยังไม่ต้องเสียเวลาถอดซัพพอร์ต เพราะ SLS ไม่ต้องใช้โครงสร้างซัพพอร์ตในการพิมพ์

ต้นทุนและผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI)

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM, SLA และ SLS มีราคาประมาณเท่าไร และแต่ละเทคโนโลยีช่วยให้คืนทุน (ROI) ได้เร็วแค่ไหน?
การคำนวณ ROI จำเป็นต้องพิจารณาหลายปัจจัย ได้แก่ ราคาซื้อเครื่อง ค่าใช้จ่ายระยะยาวในการเป็นเจ้าของเครื่อง ค่าวัสดุ และค่าแรงงาน

หนึ่งในจุดขายหลักของเครื่องพิมพ์ FDM คือราคาของเครื่องที่ต่ำ เครื่อง FDM ระดับเริ่มต้นมีราคาเพียงไม่กี่ร้อยดอลลาร์ ทำให้ผู้ใช้งานทั่วไปหรือธุรกิจขนาดเล็กสามารถทดลองใช้งาน เพื่อดูว่าการพิมพ์ 3 มิติคุ้มค่ากับการนำมาใช้หรือไม่ สำหรับผู้ที่ยังไม่แน่ใจว่าจะเริ่มต้นอย่างไร ราคาที่เข้าถึงง่ายของ FDM ระดับเริ่มต้นมักเป็นเหตุผลเพียงพอในการตัดสินใจซื้อ อย่างไรก็ตาม เครื่อง FDM ราคาต่ำเหล่านี้มักมีความไม่น่าเชื่อถือ และในระยะยาวมักต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญเพื่อดูแลให้เครื่องทำงานได้อย่างต่อเนื่อง

เครื่องพิมพ์ FDM ระดับมืออาชีพแบบตั้งโต๊ะ จะใช้งานง่ายกว่าและเหมาะกับภาคธุรกิจมากขึ้น โดยมีราคาประมาณ 2,000–8,000 ดอลลาร์ ส่วนระบบอุตสาหกรรมมีราคาเริ่มต้นที่ประมาณ 15,000 ดอลลาร์ เครื่องกลุ่มนี้มักให้ความเสถียรที่ดีกว่า คุณภาพงานพิมพ์สูงกว่า และมีพื้นที่พิมพ์ใหญ่ขึ้น แม้จะสามารถใช้ผลิตชิ้นงานเชิงฟังก์ชันได้ แต่ในช่วงราคาระดับนี้ การแข่งขันค่อนข้างสูง เนื่องจากเครื่อง SLA สามารถรองรับการใช้งานที่หลากหลายกว่า และให้คุณภาพชิ้นงานที่ดีกว่า

สำหรับ เครื่องพิมพ์เรซิ่นราคาประหยัด จะมีราคาอยู่ที่ประมาณ 200–1,000 ดอลลาร์ เครื่องเหล่านี้อาจเหมาะกับงานอดิเรกหรือผู้เริ่มต้น แต่ต้องอาศัยการปรับตั้งค่าและคาลิเบรตสำหรับเรซิ่นแต่ละชนิด อีกทั้งโดยทั่วไปจะไม่ทนทานหรือมีความเสถียรสูง ส่งผลให้ต้นทุนแฝงเพิ่มขึ้น ทั้งในด้านการซ่อมบำรุง เวลาในการแก้ปัญหา ชิ้นงานเสีย และวัสดุที่สูญเปล่า

เครื่องพิมพ์ SLA ระดับมืออาชีพ มักมีราคาอยู่ในช่วงประมาณ 2,500–10,000 ดอลลาร์ ขณะที่เครื่องเรซิ่น ขนาดใหญ่ (Large-format) จะอยู่ในช่วงประมาณ 5,000–25,000 ดอลลาร์

สำหรับเทคโนโลยี SLS จะมีตัวเลือกน้อยกว่า และโดยทั่วไปมีราคาสูงกว่า FDM หรือ SLA อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา SLS ที่เข้าถึงได้มากขึ้นเริ่มปรากฏในตลาด ทำให้ธุรกิจขนาดเล็กสามารถควบคุมการผลิตภายในองค์กรได้เอง และเปิดโอกาสให้ธุรกิจขนาดใหญ่สามารถใช้การผลิตแบบยืดหยุ่น (Agile Manufacturing) ได้มากขึ้น

เทคโนโลยี SLS ที่เข้าถึงได้ในราคาที่เหมาะสม ทำให้สามารถขยายกำลังการผลิตได้ แม้จะเป็นเทคโนโลยีระดับอุตสาหกรรมก็ตาม การเกิดขึ้นของ กลุ่มเครื่อง (Fleet) SLS ที่มีราคาจับต้องได้เช่นนี้ ทำให้การพิมพ์ 3 มิติกลายเป็นวิธีการผลิตชิ้นงานที่คุ้มค่าในเชิงต้นทุน และเหมาะสำหรับการผลิตในระดับที่ต้องการสเกล

ในอดีต เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS แทบทั้งหมดมีราคาอยู่ที่ประมาณ 200,000 ดอลลาร์ขึ้นไป การเปิดตัว Fuse Series ทำให้เทคโนโลยี SLS ที่เข้าถึงได้เกิดขึ้นเป็นครั้งแรก และแนวคิดในการซื้อเครื่องพิมพ์ SLS ในราคา ต่ำกว่า 30,000 ดอลลาร์ (รวมเครื่องพิมพ์และชุดกำจัดผง) ถือเป็นเรื่องใหม่อย่างแท้จริง Fuse Series ได้สร้างมาตรฐานใหม่ด้านการเข้าถึง โดยไม่ลดทอนคุณภาพและสมรรถนะระดับอุตสาหกรรมของชิ้นงาน สำหรับระบบครบวงจรทั้งหมด รวมถึงการรีไซเคิลผงและการทำความสะอาดด้วย Fuse Sift และ Fuse Blast ที่มีราคา ต่ำกว่า 60,000 ดอลลาร์ ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ และเปิดโอกาสให้ธุรกิจขนาดเล็ก บุคคลทั่วไป และสถาบันการศึกษา สามารถนำเทคโนโลยีการพิมพ์แบบผง (Powder Bed) ที่ทรงพลังมาใช้งานภายในองค์กรได้เป็นครั้งแรก ทางเลือกถัดไปในตลาดมีราคาสูงกว่านี้ไปอีกหลายแสนดอลลาร์ และยังต้องมีแผนบริการที่อาจมีค่าใช้จ่ายถึง 30,000 ดอลลาร์ต่อปี นอกจากนี้ Formlabs ยังทำให้ SLS เข้าถึงได้ง่ายยิ่งขึ้นด้วยการจำหน่ายเครื่องรุ่นก่อนหน้าอย่าง Fuse 1 ในราคาที่ต่ำลงไปอีก สำหรับห้องแล็บด้านต้นแบบที่ไม่ได้เน้นปริมาณและ Throughput สูงมาก Fuse 1 ยังคงสามารถผลิตชิ้นงาน SLS คุณภาพสูงได้อย่างสม่ำเสมอ

เมื่อพิจารณาต้นทุนการเป็นเจ้าของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ค่าวัสดุและวัสดุสิ้นเปลืองถือเป็นปัจจัยสำคัญ ฟิลาเมนต์สำหรับ FDM มีราคาค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเรซิ่นสำหรับ SLA ทั้งจากความแพร่หลายและกระบวนการผลิตที่ไม่ซับซ้อนมากนัก

วัสดุ FDM ที่ใช้กันทั่วไป เช่น ABS, PLA และสูตรผสมต่าง ๆ มักมีราคาเริ่มต้นประมาณ 30 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม ขณะที่ฟิลาเมนต์เฉพาะทางสำหรับงานวิศวกรรมอาจมีราคา 100–150 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม วัสดุซัพพอร์ตแบบละลายน้ำสำหรับเครื่อง FDM แบบหัวฉีดคู่มีราคาประมาณ 100–200 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม ฟิลาเมนต์เหล่านี้จัดหาได้ง่าย และเนื่องจากถูกใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตหลายรูปแบบ การแข่งขันในตลาดจึงช่วยกดราคาลง ฟิลาเมนต์ยังมีความเสถียรในการเก็บรักษาและไม่หมดอายุ ทำให้ผู้จำหน่ายไม่ต้องตั้งราคาเผื่อความเสี่ยงจากการขาดแคลนหรือความผันผวนของอุปสงค์

เรซิ่นสำหรับ SLA มีสูตร กระบวนการผลิต และการจัดเก็บที่ซับซ้อนกว่า ซึ่งเป็นปัจจัยที่ทำให้ราคาสูงขึ้น แม้ว่าจะมีเรซิ่นราคาประหยัดให้เลือกมากขึ้น โดยมักเป็นเรซิ่นจากผู้ผลิตภายนอกที่จำหน่ายแยกจากเครื่อง แต่เรซิ่นเหล่านี้มักต้องการการปรับจูนมากกว่า และอาจมีปัญหา เช่น กลิ่นแรง หรือสารเคมีที่อาจเป็นอันตราย

General Purpose Resin ของ Formlabs มีราคา 79 ดอลลาร์ต่อลิตร ช่วยให้การผลิตชิ้นงานพิมพ์ 3 มิติคุณภาพสูงเข้าถึงได้ง่ายขึ้น และขยายการใช้งานไปยังหลากหลายอุตสาหกรรมและแอปพลิเคชันได้มากยิ่งขึ้น

เรซิ่นสำหรับการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLA มีต้นทุนสูงกว่าฟิลาเมนต์สำหรับ FDM ด้วยเหตุผลง่าย ๆ คือ เรซิ่นเหล่านี้ถูกพัฒนาสูตรขึ้นมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานและแอปพลิเคชันที่เจาะจง และกระบวนการผลิตมีความซับซ้อนและมีต้นทุนสูงกว่าการผลิตหรือจัดซื้อฟิลาเมนต์มาตรฐานที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม

เรซิ่นมักถูกพัฒนาสูตรโดยผู้ผลิตเครื่องพิมพ์โดยตรง (แม้ว่าผู้ผลิตบางรายจะเปิดแพลตฟอร์มให้ใช้เรซิ่นจากภายนอก หรือจำหน่ายเรซิ่นแบบ White Label) และราคาของเรซิ่นสะท้อนถึงต้นทุนด้านการวิจัยและพัฒนาที่สูง ผู้ผลิตที่พัฒนาเรซิ่นเองยังต้องลงทุนในการทดสอบและตรวจสอบความถูกต้องของค่าการพิมพ์ เพื่อให้เรซิ่นเหล่านี้ทำงานได้อย่างเหมาะสมกับระบบเครื่องพิมพ์เฉพาะรุ่น การลงทุนด้าน R&D นี้ส่งผลต่อราคาที่ผู้ใช้ต้องจ่าย แต่แลกมากับความเสถียรในการพิมพ์และผลลัพธ์ที่มีคุณภาพดีกว่า เรซิ่นเฉพาะของผู้ผลิตมักเป็นวัสดุใหม่ที่ไม่ใช่มาตรฐานอุตสาหกรรมอย่าง ABS หรือ PLA ซึ่งการพัฒนาวัสดุเหล่านี้ต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมาก

ผู้ผลิต SLS ส่วนใหญ่มักจำหน่ายผงวัสดุในราคามาตรฐานอุตสาหกรรมประมาณ 100 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม แม้ว่าบางราย รวมถึง Formlabs จะมีส่วนลดสำหรับการซื้อในปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม ราคาต่อกิโลกรัมที่ต่ำกว่ามักมาพร้อมข้อจำกัด กล่าวคือ เครื่องบางระบบจำเป็นต้องจัดวางชิ้นงานให้ห่างกันมาก เพื่อลดความเสี่ยงจากการสะสมความร้อน ส่งผลให้ความหนาแน่นในการจัดเรียง (Pack Density) ของระบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เหล่านี้มักถูกจำกัดไว้เพียงประมาณ 8–10% เท่านั้น ซึ่งหมายความว่าผงวัสดุจำนวนมากจะต้องถูกทิ้งไปพอ ๆ กับปริมาณที่ใช้สร้างชิ้นงานจริง ก่อให้เกิดของเสียที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ และเพิ่มต้นทุนการพิมพ์ในระยะยาว ในทางตรงกันข้าม ระบบ SLS ของ Formlabs ไม่มีข้อจำกัดด้าน Pack Density ยิ่งจัดเรียงชิ้นงานได้หนาแน่นมากเท่าใด ก็ยิ่งใช้เครื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น

ต้นทุนด้านแรงงานเป็นปัจจัยสุดท้ายที่มักถูกมองข้าม ชิ้นงาน FDM มักต้องผ่านการทำหลังการพิมพ์อย่างเข้มข้นเพื่อให้ได้ผิวที่เรียบ โดยเฉพาะเมื่อมีซัพพอร์ตติดอยู่ แม้ว่าเครื่อง FDM ระดับมืออาชีพบางรุ่นจะมีวัสดุซัพพอร์ตแบบละลายน้ำได้ ซึ่งช่วยให้การถอดซัพพอร์ตทำได้รวดเร็วขึ้น แต่ชิ้นงาน FDM จำนวนมาก—even เมื่อใช้ซัพพอร์ตละลายน้ำ—ยังคงต้องขัดด้วยมือเพิ่มเติมเพื่อให้ได้คุณภาพและความเรียบใกล้เคียงกับชิ้นงาน SLA (หากทำได้) สำหรับผู้ใช้งานระดับมืออาชีพ ต้นทุนแรงงานที่เพิ่มขึ้นนี้มักเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดที่ทำให้ต้นทุนต่อชิ้นของงานพิมพ์ด้วยฟิลาเมนต์สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

ชิ้นงาน SLA ต้องผ่านขั้นตอนการล้าง และในบางวัสดุจำเป็นต้องอบหลังพิมพ์ (Post-curing) ด้วย อย่างไรก็ตาม ทั้งสองขั้นตอนสามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติได้เป็นส่วนใหญ่ด้วยอุปกรณ์เสริม เช่น Form Wash และ Form Cure รวมถึง Form Wash L และ Form Cure L ช่วยลดเวลาที่ต้องใช้แรงงานลงอย่างมาก นอกจากนี้ ระบบ SLA ระดับมืออาชีพยังมาพร้อมซอฟต์แวร์ เฟิร์มแวร์ และการออกแบบวัสดุที่ช่วยให้ใช้ซัพพอร์ตแบบเบา (Light-touch Supports) และทำให้ประสบการณ์การทำหลังการพิมพ์ง่ายและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ชิ้นงาน SLA บางประเภทสามารถพิมพ์ได้โดยไม่ต้องใช้ซัพพอร์ต ขณะที่งาน SLA ที่ต้องใช้ซัพพอร์ตก็ต้องการเพียงการขัดเล็กน้อยเพื่อกำจัดรอยซัพพอร์ตและให้ได้ผิวงานคุณภาพสูง

การพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS ต้องมีขั้นตอนหลังการพิมพ์เพื่อกำจัดผงวัสดุที่ยังไม่ถูกเผาผนึกออกจากชิ้นงาน (โดยไม่ต้องถอดซัพพอร์ต เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้) และทำ Media Blasting เพื่อให้ได้ผิวงานที่เรียบ ขั้นตอนเหล่านี้สามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติและไหลลื่นได้ง่ายด้วยโซลูชันหลังการพิมพ์อย่าง Fuse Sift และ Fuse Blast ช่วยลดต้นทุนแรงงานและทำให้คุณภาพงานมีความสม่ำเสมอ นอกจากนี้ งานอัตโนมัติเหล่านี้ยังสามารถทำเป็นชุด (Batch) ได้ ซึ่งช่วยลดต้นทุนแรงงานลงอย่างมากเมื่อผลิตในปริมาณมาก

โดยสรุปเป็นหลักคิดง่าย ๆ เครื่องพิมพ์ FDM จะให้ต้นทุนต่อชิ้นต่ำที่สุด หากพิมพ์เพียงต้นแบบที่มีรูปทรงไม่ซับซ้อนและจำนวนจำกัด เครื่องพิมพ์ SLA ให้ความละเอียดและคุณภาพที่สูงกว่า พร้อมตัวเลือกวัสดุที่หลากหลาย แม้จะมีต้นทุนสูงกว่าเล็กน้อย แต่ความแตกต่างนี้จะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อพิมพ์งานที่ซับซ้อนหรือผลิตเป็นล็อตใหญ่ เนื่องจากขั้นตอนหลังการพิมพ์ใช้แรงงานน้อยกว่า ส่วนเครื่องพิมพ์ SLS แม้จะมีต้นทุนเริ่มต้นสูงที่สุด แต่ค่าวัสดุมีความสามารถในการแข่งขัน และต้นทุนแรงงานต่ำมาก ทำให้คุ้มค่าที่สุดสำหรับงานที่ต้องการ Throughput สูง

การใช้งานเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM, SLA และ SLS ร่วมกัน

ธุรกิจส่วนใหญ่ที่ใช้การพิมพ์ 3 มิติเป็นประจำในเวิร์กโฟลว์ มักจะพึ่งพาเทคโนโลยีมากกว่าหนึ่งประเภท เช่นเดียวกับเครื่อง CNC หรือเครื่องฉีดขึ้นรูป เครื่องพิมพ์ 3 มิติถูกมองว่าเป็น “เครื่องมือ” คนละแบบในกล่องเครื่องมือเดียวกัน สำหรับวิศวกร นักออกแบบ และผู้ผลิตส่วนใหญ่ จะมีเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับแต่ละงาน ขึ้นอยู่กับความต้องการของชิ้นงานและขั้นตอนของกระบวนการ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM, SLA และ SLS ต่างก็มีจุดเด่นในคนละด้าน และจะให้ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อถูกใช้งานร่วมกันในลักษณะของเครื่องมือเสริมกัน มากกว่าการเลือกใช้เพียงเทคโนโลยีเดียว

ตัวอย่างการใช้งานจริงบางส่วน

  • Brose ใช้เทคโนโลยี FDM, SLA และ SLS เพื่อผลิตตั้งแต่ต้นแบบชิ้นส่วนยานยนต์ในระยะเริ่มต้น ไปจนถึงการผลิตจริงของชิ้นส่วนประกอบเบาะนั่งในปริมาณ 250,000 ชิ้นขึ้นไป
  • Labconco ใช้เทคโนโลยี SLA, FDM และ SLS เพื่อผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์ห้องแล็บที่ใช้งานจริง เครื่องมือ (Tooling), จิ๊ก, ฟิกซ์เจอร์ และต้นแบบ วิศวกรผลิตภัณฑ์ Brent Griffith ใช้เครื่อง FDM ในการพัฒนาแนวคิดเพื่อลดต้นทุนของการทำต้นแบบ ก่อนจะนำไปพิมพ์ด้วย SLA หรือ SLS สำหรับการใช้งานจริงบนอุปกรณ์ของบริษัทหรือภายในห้องแล็บ
  • Hyphen ใช้เครื่องพิมพ์ FDM สำหรับการรีวิวการออกแบบอย่างรวดเร็ว ขณะเดียวกันก็พึ่งพาเครื่อง Form Series SLA สำหรับชิ้นส่วน Tooling และชิ้นส่วนใช้งานจริงที่ต้องการความแม่นยำสูงและแรงเสียดทานต่ำ ส่วนเครื่อง Fuse Series SLS จำนวนสามเครื่อง ใช้ผลิตชิ้นส่วนใช้งานจริงที่ต้องทนต่อแรงซ้ำ ๆ การรับน้ำหนัก หรือใช้บรรจุอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน โครงสร้างหลายส่วนในเครื่องจักรของพวกเขาถูกพิมพ์ด้วย SLS ทั้งหมด
  • ผู้จัดการแล็บของ Vital Auto คือ Anthony Barnicott ดูแลการใช้งานเครื่อง FDM ขนาดใหญ่ 14 เครื่อง, เครื่อง Form Series SLA ขนาดใหญ่ 3 เครื่อง และเครื่อง Fuse Series SLS 5 เครื่อง เพื่อผลิตต้นแบบเชิงฟังก์ชันและชิ้นงานสำหรับรีวิวการออกแบบของรถคอนเซ็ปต์ที่ได้รับมอบหมายจากแบรนด์อย่าง McLaren, Volvo, Nissan, Lotus และอื่น ๆ
  • Black Diamond ใช้การพิมพ์ SLS ด้วย Fuse Series และ Nylon 12 Powder เพื่อสร้างชิ้นส่วนอุปกรณ์ปีนเขาที่ใช้งานจริง ซึ่งจะถูกนำไปทดสอบการใช้งานจริงในเทือกเขา Wasatch Mountains ก่อนตัดสินใจลงทุนทำแม่พิมพ์ฉีด ทีมงาน Black Diamond ยังใช้เครื่อง Form Series SLA แบบตั้งโต๊ะและแบบตั้งบนโต๊ะทำงาน สำหรับรีวิวการออกแบบชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เช่น หมวกนิรภัย ที่ต้องการผิวเรียบคุณภาพระดับใช้งานจริง
  • Foil Drive ผู้ผลิตไฮโดรฟอยล์จากออสเตรเลีย ผลิตโครงครอบมอเตอร์ไฟฟ้าใช้งานจริงด้วยเครื่อง Fuse Series SLS ในปริมาณ 100–2,000 ชิ้น โดยใช้ Nylon 12 Powder ซึ่งสามารถทนต่อการใช้งานหนักในชุดใบพัดใต้น้ำได้ การพิมพ์แบบ SLS จึงเหมาะสมกับระดับการผลิตปานกลางที่บริษัทต้องการ นอกจากนี้ Foil Drive ยังใช้เครื่อง Form Series SLA ร่วมกับ Tough 2000 Resin และ Rigid 10K Resin สำหรับใบพัดและใบอิมเพลเลอร์ที่ต้องถอดเข้า–ออกได้ โดย SLA เหมาะอย่างยิ่งเนื่องจากค่าความคลาดเคลื่อนต่ำ ทำให้ชุดประกอบขนาดเล็กเหล่านี้ทำงานได้อย่างราบรื่น

 

   รายละเอียดเครื่อง Formlab form4 SLA คลิก

   เช็คราคา คลิก

   รายละเอียดเครื่อง Formlab Fuse 1+ 30W SLS คลิก

   เช็คราคา คลิก

 

แหล่งอ้างอิง

https://formlabs.com/blog/fixed-wing-drone/

0 ความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น