ความละเอียดสำคัญอย่างไรกับการพิมพ์ 3มิติ? ตอนที่ 1

Septillion Co., Ltd.Formlabs

ความละเอียดสำคัญอย่างไรกับการพิมพ์ 3มิติ? ตอนที่ 1

16 มีนาคม 2559

ตอนที่ 1: ความละเอียด vs. ขนาดขั้นต่ำของชิ้นงาน

นับทศวรรษแล้วที่เทคโนโลยีได้ต่อสู้กันในด้านของความละเอียดของการแสดงผล โทรทัศน์เองก็พัฒนามากขึ้นเรื่อยๆจากระบบ HD เป็น 4K และคงจะเพิ่มขึ้นเป็น 8K ในเร็ววันนี้ โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต หรืออะไรก็ตามที่มีจอภาพแสดงผล ก็มักจะใช้ความละเอียดเป็นตัวชูโรงในเรื่องของสเป็คเพื่อใช้ในการแข่งขันโอ้อวดในสรรพคุณต่างๆของตัวเอง แต่เรื่องนี้ก็ไม่ใช่เรื่องแปลกใหม่อะไร การแข่งขันในด้านของคุณภาพและความละเอียดของจอภาพ ก็มีมาตั้งแต่ยุคสมัยที่เทคโนโลยีดิจิตอลเริ่มได้รับความนิยมแล้ว และอุตสาหกรรมการพิมพ์โมเดลก็เปรียบเสมือนสนามประลองแรกๆของเทคโนโลยีเหล่านี้

ถ้าคุณอยู่ในยุค 80 หรือ 90 คุณจะจำได้ว่าเครื่องพิมพ์ Canon, Brother, HP, Epson และ Lexmark หรืออื่นๆ นั้นกำลังแข่งขันกันด้วยเรื่องของความเร็วและความละเอียดในการพิมพ์ ซึ่งเริ่มจาก 100×100 จุดต่อนิ้ว (DPI) แล้วก็พุ่งขึ้นเป็น 300×300 จากนั้นก็ 600×600 และสุดท้าย มาตรฐานการพิมพ์ก็อยู่ที่ 1200×1200 DPI กลับไปตอนนั้น ความหมายของตัวเลขเหล่านี้เข้าใจได้ง่ายให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมพอๆกัน แต่โชคร้ายที่เรื่องมันช่างซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเราเพิ่มอีกมิติหนึ่งเข้าไปในการพิมพ์

เรื่องของความละเอียด และ การพิมพ์โมเดล 3มิติ

High Resolution Star Cube Print
ความละเอียดในมิติทั้งสามนั้นส่งผลต่อรายละเอียดการพิมพ์

ในการพิมพ์โมเดล 3มิติ เราจะต้องคำนึงถึงเรื่องมิติ: แบบแปลน 2 มิติ (แกน X และ Y) และแกน Z ซึ่งทำให้การพิมพ์ออกมาเป็น 3มิติ ความละเอียดจะแตกต่างกันและจะต้องแยกกันดู เพราะแกน X, Y และ Z นั้นมีการควบคุมด้วยวิธีการที่ไม่เหมือนกัน ด้วยเหตุนี้จึงมีความสับสนมากขึ้นเกี่ยวกับ การใช้ “ความละเอียด” ว่าสำคัญอย่างไรในการพิมพ์โมเดล 3มิติ และควรจะคาดหวังคุณภาพการพิมพ์ไว้ให้อยู่ในระดับไหน

การพิมพ์โมเดลความละเอียดสูง

Form 2 Printing Nervous Systems Model
เครื่องพิมพ์3มิติ The Form 2 แบบ SLA มีการพิมพ์แกน Z ที่มีความละเอียดสูงโดยสามารถพิมพ์ชิ้นงานขนาดเล็กได้ในแกน XY ทำให้สามารถพิมพ์รายละเอียดของชิ้นงานออกมาได้ดี

ความละเอียดของเครื่องพิมพ์3มิติควรอยู่ที่เท่าไร? ไม่มีคำตอบสำหรับคำถามนี้หรอก เพราะเครื่องพิมพ์จะพิมพ์ออกมาแบบ3มิติ คุณจะต้องคิดถึงสองสิ่ง คือขนาดชิ้นงานในแกน XY และ ความละเอียดของแกน Z (ก็คือความสูงของชิ้นงาน) ความละเอียดของแกน Z นั้นสามารถชี้ชัดได้ง่ายและมีการรายงานว่าความละเอียดของแกน Z แทบจะไม่เกี่ยวกับคุณภาพการพิมพ์ ความละเอียดของแกน XY (ขนาดชิ้นงาน) นั้นสำคัญกว่า ซึ่งจะถูกวัดโดยใช้การฉายขนาดเล็กและไม่ชี้ชัดในตัวบ่งชี้คุณสมบัติ ในทางปฏิบัตินั้นหมายความว่าคุณควรจะเลือกเครื่องพิมพ์ที่ทำงานได้ดีในทั้งสองทาง เหมือนที่ Form 2 ทำได้

SLA vs. FDM

ตั้งแต่มีเครื่องพิมพ์ 3มิติ เครื่องแรกใช้งานนั้นก็มีหลายอย่างเปลี่ยนแปลงไป ในปัจจุบันเครื่องพิมพ์ 3มิติ แบบฉายแสงบนเรซินไวแสง Stereolithography (SLA) อย่างเครื่อง Form 2 ก็กำลังแข่งกับเครื่องพิมพ์รูปแบบฉีดเส้น (FDM) โดยที่เครื่องพิมพ์ SLA ถือไพ่เหนือกว่าตรงที่คุณสมบัติในการหลอมพลาสติกที่เป็นจุดเด่นในสร้างคุณภาพของการพิมพ์ ทำให้เครื่องพิมพ์ SLA สามารถพิมพ์ได้อย่างไหลลื่นและมีการเก็บรายละเอียดของชิ้นงานได้มากกว่า ทั้งยังสามารถพิมพ์ชิ้นงานขนาดเล็กมากๆได้ เนื่องจากได้รับการปรับปรุงให้สามารถพิมพ์ชิ้นงานที่มีความละเอียดสูงในแกน XY ได้แล้วนั้นเอง

เครื่องพิมพ์ SLA พิมพ์ได้ไหลลื่นและมีการเก็บรายละเอียดของชิ้นงานได้มากกว่า

แต่งต่างกันโดยสิ้นเชิงกับเครื่องพิมพ์แบบ FDM, ขนาดของชิ้นงานในแกน XY ที่เครื่องพิมพ์ SLA ทำได้นั้นไร้ขีดจำกัดกว่ามาก เพราะพลาสติกหลอมเหลวเคลื่อนที่ได้อย่างไร้ทิศทางแต่กลับมองเห็นได้และมีสภาพเป็นโพลิเมอร์ การอธิบายคุณลักษณะนี้ให้เป็นตัวเลขเป็นเรื่องค่อนข้างที่จะซับซ้อน (ซึ่งอยู่เหนือนอกออกไปจากบทความนี้) สิ่งนี้ทำให้เกิดคุณสมบัติพิเศษของเครื่องพิมพ์ SLA ที่สามารถพิมพ์โมเดลได้เล็กเท่ากับแสงเลเซอร์ที่ยิงไปยังวัสดุพิมพ์ โดยที่จุดเลเซอร์นั้นมีขนาดเล็กมาก หากนำมาเปรียบเทียบกับการใช้หัวฉีดแบบเครื่องอัดรีด

เลเซอร์ vs. DLP

เกี่ยวกับการพิมพ์โมเดลแบบ SLA นั้นจะมีด้วยกันอยู่ 2 ระบบ คือการใช้เลเซอร์ และ DLP (การฉายแสง) ซึ่งไม่เหมือนในเครื่องพิมพ์ DLP ซึ่งมีโครงสร้างพิกเซลที่ชัดเจนในส่วนที่ต้องการจะพิมพ์ การใช้เลเซอร์จะเน้นไปที่การยิงลำแสงไปยังพื้นผิว XY ซึ่งหมายความว่าเครื่องพิมพ์แบบเลเซอร์จะให้คุณภาพความคมชัดที่สูง และแม่นยำกว่าในการยิงแสงใหม่เพื่อสร้างส่วนอื่นๆ เมื่อเพิ่มขนาดของลำแสงให้มากขึ้นจากขนาดของพิกเซลใน DLP ไม่ว่าคุณจะเลือกเครื่องพิมพ์แบบไหนก็ตาม คุณก็ยังสามารถพิมพ์งานออกมาให้มีความละเอียดตามที่คุณออกแบบ ตั้งแต่โมเดลตัวทดสอบไปจนถึงโมเดลเสมือนจริงชั้นนำที่มีชื่อเสียง การใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่มีความละเอียดสูงจะช่วยให้งานออกแบบของคุณเป็นไปอย่างมีชีวิตชีวา

บทความนี้เป็นตอนแรกของเนื้อหาทั้งหมด 3 ตอน เกี่ยวกับ “ความละเอียดมีความสำคัญอย่างไรกับการพิมพ์ 3มิติ?” อ่านตอนที่สองได้ที่ : Pt 2: Understanding XY Resolution.