เทคนิค การพิมพ์ 3 มิติ Greyscale แบบใหม่จาก Ultimaker 3

3D HATCHING: GRAYSCALE PRINTING ON THE ULTIMAKER 3

สำหรับเครื่อง Ultimaker 3 ที่มีความสามารถฉีดสองสีได้แล้ว บทความนี้เราจะมาลองปริ้น greyscale จากเครื่อง Ultimaker 3 กัน

โดยนาย Tim Kuipers ได้คิดเทคนิคนี้ขึ้นและเรียกมันว่าเทคนิคแบบ Linear halftoning ใน การพิมพ์ 3 มิติ ให้เหมือนรูปถ่ายหรือภาพระดับสีเทา หรือภาพขาว-ดำ-เทา ผสมผสานเข้ากับลายเส้นตรง ซึ่งภาพแบบ greyscale จริง ๆ แล้วไม่ได้เป็น concept ใหม่ใด ๆ ทั้งสิ้น – ควรจะบอกว่าเป็นเทคนิคแบบย้อนยุคที่ต้องย้อนกลับไปเมื่อศตวรรษที่ 17 เลยด้วยซ้ำ มาดูภาพตัวอย่างกันว่าเป็นอย่างไร

ในแผนวิจัย นาย Kuipers อธิบายว่า เทคนิคแบบ Linear halftoning “การพิมพ์ชิ้นงานขนาดเล็กให้เข้ากับสีที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงนั้นช่วยสร้างการรับรู้โทนสีต่าง ๆ ได้อย่างไม่สิ้นสุด”

ตามหลักการของการแรเส้นเงา เทคนิคแบบ linear halftoning ถูกใช้เพื่อสร้างเส้นสีดำและเส้นสีขาวกับความหนาที่ต่างกันเข้าด้วยกันทำให้สามารถการมองภาพเป็นแบบ greyscale ได้ทั้งที่ความจริงแล้วชิ้นงานนั้นมีเพียงแค่เส้นสีดำและเส้นสีขาวสองสีเท่านั้น

เพิ่มสมรรถภาพระบบสองหัวฉีดเครื่อง Ultimaker 3 ให้มากขึ้นโดยนาย Kupiers ได้คิดเทคนิคการสร้างเส้นสีดำและสีขาวขึ้นมาเพื่อให้ชิ้นงานนั้นออกมาเป็น greyscale ได้อย่างสวยงาม

นาย Kupier อธิบายต่อว่า “ชั้นเลเยอร์ทั้งหมดถูกพิมพ์ออกมาได้ทั้งกับเส้นพลาสติกสีดำและสีขาว และทุก ๆ ชั้นเลเยอร์เครื่องพิมพ์จะสลับการพิมพ์ระหว่างสีดำและสีขาว โทนสี greyscale จะสามารถมองเห็นได้ชัดเพียงแค่เราเลือกเล่นสีดำหรือสีขาวให้มากกว่ากันเท่านั้นเอง หากเราเลือกเล่นสีดำให้มีมากกว่าสีขาวจะทำให้ชิ้นงานสามมิติชิ้นนั้นดูอึมครึม ในขณะที่หากเราเลือกให้มีพื้นที่สีขาวมีมากกว่าชิ้นงานสามมิติชิ้นนั้นก็จะออกสว่างหน่อย”

เทคนิค GREYSCALE สามารถนำไปใช้กับงานแบบใดได้บ้าง?

เทคนิคการพิมพ์แบบ Greyscale สามารถนำไปใช้ได้กับงานหลายประเภท สำหรับงานประเภทแม่พิมพ์ หรือ prototype เทคนิค linear halftoning สามารถใช้ได้กับการออกแบบงานรูปแบบ คอนเซปต์ โมเดล ได้เนื่องจากงานรูปแบบนี้ไม่จำกัดในเรื่องของสีที่ต้องแตกต่างกันไปด้วยสิ้นเชิง หรืออีกทางเลือกหนึ่ง นำไปใช้กับงานประเภทผลิต ที่สามารถใช้เพื่อสื่อสารข้อมูลด้านเทคนิคเกี่ยวกับชิ้นงานนั้นได้ ยกตัวอย่างเช่น โทนสีนี้สามารถบอกได้ว่าบริเวณไหนเปราะบางโดยให้เราสังเกตจากความแน่นของสีดำ

นอกจากนี้ ยังสามารถใช้เพื่องานศิลปะประเภทอื่น ๆ ได้อีก การพิมพ์ชิ้นงานแบบ Greyscale ให้มิติที่ชัด คม และสมจริงมากกว่าเมื่อเทียบกับการพิมพ์แบบ Monochrome หรือแบบขาว-ดำ การรวมเข้าด้วยกันของการสแกนสามมิติเข้ากับการพิมพ์สามมิติช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถสร้างโมเดลแบบกายภาพของคนที่แสกนหรือสิ่งของได้

นอกเหนือจากการ calibrate แกน X/Y ที่แม่นยำแล้ว เครื่อง Ultimaker 3 ที่ถูกใช้เพื่อการทดสอบต่าง ๆ โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยน hardware ใด ๆ เพื่อได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ การพิมพ์แบบ Greyscale ใช้เวลาในการพิมพ์ไม่นาน – เพิ่มขึ้นจากระยะเวลาพิมพ์มากที่สุดประมาณ 20% เมื่อเทียบกับการพิมพ์แบบ Monochrome หรือแบบขาว-ดำ

ในอนาคตชิ้นงาน ที่ได้จาก การพิมพ์ 3 มิติ แบบ Full-color อาจมีความเป็นไปได้ที่จะทำได้ด้วยเทคนิคที่คล้าย ๆ กับเทคนิคการแรเส้นเงาแบบสามมิติ (3D hatching) สำหรับกรณีที่คุณใช้มากกว่าสองหัวฉีดพิมพ์สี Cyan (สีน้ำเงินเขียว) Magenta (สีชมพูบานเย็น) Yellow (สีเหลือง) พร้อมกับเส้นพลาสติกสีดำและสีขาว

อย่างไรก็ดี Ultimaker มีโครงการจะรวมเทคนิค feature อย่าง Halftoning เข้า Cura โดยตรงเลย เพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถลองผสมสีจากไฟล์ได้ก่อนพิมพ์ออกมาเป็นชิ้นงานจริง ๆ

ตัวอย่างการใช้งานเครื่องปริ้น 3 มิติ Ultimaker

1. Old Dominion University ใช้ เครื่องพิมพ์ 3 มิติ Ultimaker เพื่อมอบนวัตกรรมและความมั่นใจขั้นกว่าให้กับนักศึกษาวิศวกรรม

เมื่อ Aric Veatch นักศึกษาวิศวกรรม เริ่มช่วยงาน Engineering Makerspace and Invention Center (EMIC) แห่งใหม่ของมหาวิทยาลัยในปี 2017 เขารู้สึกทึ่งกับ เครื่องพิมพ์ 3 มิติ Ultimaker ของศูนย์มากๆ “การใช้งานได้อย่างยาวนานและการปฏิบัติงานบนระบบ Ultimaker นั้นดีกว่าคู่แข่งและค่าใช้จ่ายก็คุ้มค่ากับการลงทุนมาก” Veatch กล่าวว่า “การได้เห็น เครื่องพิมพ 3 มิติ Ultimaker ทำตามสิ่งที่นักศึกษาคาดหวังให้เป็นสิ่งที่สามารถจับต้องได้คือสิ่งแรกที่ผมคิด”

ในปี 2560 คณบดีวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี Frank Batten แห่งมหาวิทยาลัย Old Dominion ในเมืองนอร์ฟอล์กรัฐเวอร์จิเนีย มีวิสัยทัศน์ในการสร้างพื้นที่ผู้ผลิตขั้นสูงหรือห้องนักสร้างที่นักศึกษาสามารถใช้งานและดำเนินการได้ เป็นผลให้มีการก่อตั้ง Engineering Makerspace and Invention Center มูลค่า 1.5 ล้านเหรียญสหรัฐ ซึ่งเป็นแหล่งข้อมูลสำหรับนักเรียนที่จะทดลองใช้แนวคิดการออกแบบใหม่ๆ ทางศูนย์ตั้งใจนำเสนอทรัพยากรที่หลากหลายรวมถึงการใช้ CADในการออกแบบและทดสอบ การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โลหะ ไม้ และการตัดเฉือนคอมโพสิต การเชื่อม การเก็บผิวละเอียด และรวมถึงการพิมพ์ 3 มิติ

2. Azoth ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงของสินค้าคงคลังให้เป็นสินค้าคงคลังดิจิทัลด้วยการผลิตจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

Azoth ได้สร้างธุรกิจใหม่ที่ช่วยให้ลูกค้าด้านการผลิตมีชิ้นส่วนเครื่องจักรในขณะที่ประหยัดเงินได้หลายพันดอลลาร์ เมื่อวิศวกรมีความกระตือรือร้นในหัวข้อการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุหรือการพิมพ์ 3 มิติ อาจเป็นเรื่องที่น่าสนใจ ที่จริงแล้ว Cody Cochran ผู้จัดการทั่วไปของบริษัท Azoth และ Ronnie Sherrer หัวหน้าฝ่ายวิศวกรรมโพลีเมอร์ของ Azoth ความเชี่ยวชาญและแนวทางของพวกเขาประสบความสำเร็จในการนำเสนอคุณค่าใหม่ๆอย่างต่อเนื่อง มอบคุณค่าและประสิทธิภาพให้กับลูกค้าในการผลิตผ่านแอปพลิเคชันอัจฉริยะของการผลิตแบบ 3 มิติและข้อมูล 3 มิติสำหรับชิ้นส่วนปลายทาง

เมื่อเร็ว ๆ นี้การผลิตและวัสดุที่ผลิตโดย การปริ้น 3d ได้พัฒนาขึ้นจนถึงจุดที่สามารถผลิตชิ้นส่วนปลายทางจำนวนมากได้ โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือและมีต้นทุนต่ำกว่าวิธีการแบบเดิม  โดยทั้งหมดเกี่ยวกับการระบุชิ้นส่วนในสินค้าคงคลังของลูกค้าที่ตรงตามข้อกำหนดและชัดเจน จากนั้นมันจะถูกพัฒนาเป็นสินค้าคงคลังดิจิทัลสำหรับการผลิตชิ้นส่วนตามความต้องการที่สามารถทำได้ทันที

มาแสดงความเห็นกันเถอะ!

คุณสามารถแสดงความเห็น หรือติชม หรือสอบถามเกี่ยวกับปัญหาต่าง ๆ ได้ใน Forum

สำหรับโมเดลตัวอย่างสามารถดาวน์โหลดได้ ที่นี่