การพิมพ์ยาง 3 มิติ ทำได้หรือไม่?

Septillion Webmasterกรณีศึกษา, ข่าวสาร

ในโลกของการพิมพ์ 3 มิติ ที่มีวัสดุหลากหลาย พิมพ์ได้ตั้งแต่พลาสติก ไม้ อาหาร ไปจนถึงโลหะ แล้ววัสดุที่นิยมใช้กันทั่วโลกอย่าง “ยาง” จะสามารถพิมพ์ได้รึเปล่า?

คำตอบคือ ไม่ได้

เพราะอะไร?

เพราะยางเป็นวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ จากนั้นจึงค่อยนำมาผ่านกระบวนการต่าง ๆ ให้ออกมาเป็นรูปร่างอย่างที่เราเห็นอยู่ทุกวัน ทำให้ไม่มีการผลิตแบบใดสามารถสร้างวัสดุที่มีความยืดหยุ่น และมีคุณสมบัติแบบเดียวกับยางเป๊ะ ๆ ได้ ที่พอทำได้คือวัสดุที่มีความเหนียวและยืดหยุ่นใกล้เคียงกันเท่านั้น เรียกว่าวัสดุ Flexible

ดังนั้นเครื่องพิมพ์ 3 มิติจึงไม่สามารถพิมพ์วัสดุที่เป็นยางได้ แต่วันนี้เราจะมาแนะนำวัสดุ Flexible ที่มีความยืดหยุ่นคล้ายยางแทนครับ และไม่แน่ว่าในบางอุตสาหกรรม วัสดุนี้อาจจะใช้ได้ดีกว่ายางก็เป็นได้

ข้อดี

ข้อเสีย

  • ยืดหยุ่นและนุ่ม
  • ลดแรงสั่นสะเทือนได้ดีเยี่ยม
  • มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน
  • ทนต่อแรงกระแทกได้ดี
  • พิมพ์ยาก
  • การเชื่อมกันของเลเยอร์ไม่ค่อยดี
  • มีความเ็นไปได้ที่จะย้อยหรือติดกันระหว่างพิมพ์
  • อาจใช้พิมพ์กับหัวพิมพ์แบบสปริง (Bowden extruders) ไม่ได้

Flexible Filaments

A wrench printed in TPU. Source: All3DP

A wrench printed in TPU. Source: All3DP

มาเริ่มกันที่พลาสติกก่อน พลาสติกที่มีคุณสมบัติคล้ายยางที่ใช้กันทั่วไป เรียกว่า thermoplastic elastomers (TPEs) ที่สามารถนำไปใช้งานได้หลากหลาย เช่น การทำพื้นรองเท้า หรือวงแหวนกันกระแทก เดิมที่การพิมพ์ด้วยวัสดุนี้ค่อนข้างจะมีปัญหากับนักออกแบบ เพราะด้วยเส้นใยที่นิ่มเกินไป ทำให้การพิมพ์ไม่คงที่ มีการบิดงอขณะพิมพ์บ้าง แต่ปัจจุบัน ด้วยหัวพิมพ์รูปแบบ direct drive extruders ทำให้การพิมพ์ด้วยวัสดุ Flexible สามารถเป็นไปได้อย่างราบรื่นและได้ผลลัพธ์ตรงตามที่ต้องการ

แต่อย่างหนึ่งที่ต้องโน้ตไว้ก็คือ วัสดุนี้มักจะมาจากหลายสูตร แตกต่างกันไปตามแต่ละบริษัทที่ผลิต ดังนั้นเราจึงไม่สามารถพิมพ์วัสดุนี้ได้กับทุกเครื่องพิมพ์ หากคุณต้องการใช้งานวัสดุชนิดนี้ ก็ต้องเลือกเครื่องพิมพ์ที่รองรับด้วย

วัสดุ Flexible ที่เราแนะนำ คือ TPU 95A  จาก Ultimaker ที่ได้รับการยืนยันแล้วว่าพิมพ์ได้จริง บนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Ultimaker รุ่น 2+ ขึ้นไป TPU อาจจะแข็งกว่า TPE เล็กน้อย แต่ก็สามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายกว่า ทั้งยังพิมพ์ง่ายกว่า TPE ด้วย

Flexible Resins

A flexible watchband. Source: Formlabs

A flexible watchband. Source: Formlabs

เรซิ่น Flexible เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการพิมพ์ที่ต้องการรายละเอียดสูง ไม่ว่าจะเป็นชิ้นส่วนปะเก็น (gaskets) ตัวยึดจับที่มีลักษณะเฉพาะ ตราประทับ หรือฉนวนห่อหุ้มอุปกรณ์ แต่เรซิ่นชนิดนี้มักจะใช้บนเครื่องพิมพ์ที่เฉพาะเจาะจงมากกว่า ไม่สามารถปรับแบบแมนนวลได้เหมือนเครื่องพิมพ์ที่ใช้พลาสติกบางยี่ห้อ และแน่นอนว่าราคาก็สูงกว่าวัสดุ Flexible ที่เป็นพลาสติกทั่วไป

เรซิ่น Flexible ที่เราแนะนำ คือ Flexible Resin จาก Formlabs ที่ใช้พิมพ์กับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Form 2 เป็นเรซิ่นชนิดที่มีความยืดหยุ่นสูง เหมาะกับการทำบรรจุภัณฑ์ ชิ้นส่วนกันกระแทก หรือยางรองเท้า

และล่าสุด ทาง Formlabs จะออกเรซิ่นตัวใหม่ภายในเดือนมกรา ปี 2019 นี้ ที่ชื่อว่า Elastic Resin ซึ่งจะมีความยืดหยุ่นมากกว่า Flexible Resin ใครที่สนใจ รอติดตามข้อมูลได้เร็ว ๆ นี้ครับ

Tips & Tricks

ส่วนใหญ่การพิมพ์ด้วยวัสดุ Flexible แบบเรซิ่นจะไม่ค่อยมีอะไรยุ่งยากนัก แต่ไม่ใช่กับการพิมพ์โดยใช้เส้นพลาสติก สำหรับการพิมพ์วัสดุ Flexible แบบพลาสติก เรามีข้อแนะนำให้ ดังนี้

  • ฐานพิมพ์ ควรติดเทป PEI และทำความร้อนฐานพิมพ์ให้อยู่ที่ 45-62 °C
  • หัวพิมพ์ ควรเป็นหัวพิมพ์แบบ Direct Drive Extruder และทำความร้อนหัวพิมพ์ให้อยู่ที่ 225-245 °C
  • ความเร็วในการพิมพ์ ควรใช้ความเร็วประมาณ 20 – 40 มม./วินาที หรือการพิมพ์ที่ช้ากว่าเมื่อเทียบกับการพิมพ์ด้วยวัสดุปกติ ยกเว้นแต่คุณจะมีหัวพิมพ์เฉพาะสำหรับการพิมพ์วัสดุ Flexible
  • พัดลมระบายความร้อน แนะนำว่าควรมี เพื่อไม่ให้ความร้อนในการพิมพ์สูงเกินไป จนอาจทำให้ชิ้นงานไม่ออกมาเป็นรูปทรงตามที่ต้องการได้

สำหรับการเริ่มพิมพ์ด้วยวัสดุ Flexible ครั้งแรก อาจจะต้องลองพิมพ์ชิ้นส่วนง่าย ๆ ดูก่อน เช่น ปลอกหุ้มดินสอ แผ่นกันกระแทก เคสโทรศัพท์ ล้อสำหรับโมเดลรถ ฯลฯ เพื่อตรวจสอบว่าเครื่องพิมพ์ของคุณสามารถพิมพ์ได้จริง และถ้าเกิดติดปัญหาตรงไหนจะได้หาทางแก้ไขก่อนการพิมพ์ครั้งต่อไปได้

TPU plastic filament. Source: 3ders.org

TPU plastic filament. Source: 3ders.org

วัสดุ Flexible กับยาง แบบไหนดีกว่ากัน?

คำตอบนี้ขึ้นอยู่กับว่าคุณอยากได้ชิ้นงานแบบไหน แน่นอนว่าวัสดุ Flexible อาจจะยืดหยุ่นไม่เท่ายาง แต่คุณสามารถดีไซน์ชิ้นงานให้มีรูปทรงที่ซับซ้อนได้มากกว่าการผลิตโดยใช้ยางจริง ทั้งยังไม่ต้องกังวลเรื่องเศษขยะจำนวนมากจากการตัดชิ้นยาง ลดการใช้พื้นที่โดยไม่จำเป็น และเหมาะสำหรับการผลิตแบบรวดเร็ว การผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กสำหรับทำเป็นอะไหล่ ชิ้นส่วนเสริม ชิ้นส่วนเฉพาะ หรือการตรวจสอบดีไซน์ก่อนนำแบบไปผลิตจริง

แต่ถ้าคุณไม่ได้ต้องการชิ้นงานที่ดีไซน์ซับซ้อน หรืออยู่ในขอบข่ายของงานที่กล่าวไว้ข้างบน ก็แนะนำว่าให้ใช้ยางแบบปกติจะคุ้มกว่าครับ

ที่มา:  1. https://all3dp.com   2. https://www.simplify3d.com

Share this Post

จำนวนผู้เข้าชม

visitor counter