CNC vs. 3D Printing เลือกใช้แบบไหนดี?

Septillion Webmasterข่าวสาร

กระบวนการผลิต 2 วิธีนี้ เริ่มเป็นที่ถกเถียงกันมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยแนวโน้มล่าสุดในการผลิตชิ้นงานโดยใช้วัสดุที่แข็งแกร่ง เริ่มมีความต้องการใช้การพิมพ์ 3 มิติแทนที่การ CNC มากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นการผลิตภายในบริษัท หรือการจ้างโรงงานภายนอกก็ตาม เนื่องจากข้อดีในการลดต้นทุนและเวลา

และเมื่อนำชิ้นงานเข้ามาสู่ซอฟต์แวร์ Eiger คุณจะเห็นได้เลยว่า คุณจะได้ชิ้นงานภายในวันรุ่งขึ้นทันที โดยเสียค่าใช้จ่ายในวันนี้เพียงเล็กน้อย นั่นก็ดูเหมือนจะไม่จำเป็นต้องคิดอะไรให้มากความเลยที่จะเลือกเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

แต่มันจะดีไปหมดทุกอย่างจริงหรือ? จากบทความ CNC vs. 3D Printing: What’s the Best Way to Make Your Part? ที่เขียนโดย Markforged วันนี้ เราจะขอมาสรุปข้อดีและข้อเสียของกระบวนการผลิตทั้งสองแบบ เพื่อเป็นหลักในการพิจารณาเลือกเทคโนโลยีสำหรับการผลิตให้ทุกท่านตัดสินใจกันครับ

ข้อควรพิจารณาทางกายภาพ

รูปร่างลักษณะภายนอก
  • ขนาด

กระบวนการทำงานทั้งสองแบบ ถูกจำกัดด้วยขนาดของเครื่องมือ ในกรณีของ CNC เส้นผ่าศูนย์กลางของเครื่องมือ จะกำหนดคุณสมบัติการผลิตเชิงลบ (การตัดเนื้อชิ้นงาน) ที่เล็กที่สุดที่สามารถสร้างได้ ส่วนในกรณีของการพิมพ์ 3 มิติ เส้นผ่าศูนย์กลางหัวฉีดจะกำหนดคุณสมบัติการผลิตเชิงบวก (การเพิ่มเนื้อชิ้นงาน) ที่เล็กที่สุดที่สามารถผลิตได้

เส้นผ่านศูนย์กลางของหัวฉีดสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ จะอยู่ที่ระหว่าง 0.25 มม. ถึง 0.8 มม. และขนาดใหญ่สุดขั้นต่ำคือ 4 เท่า อยู่ที่ระหว่าง 1.0 มม. ถึง 3.2 มม.

  • พื้นผิว

ด้วยเครื่องมือที่เหมาะสม เครื่องจักร CNC สามารถผลิตพื้นผิวที่เรียบเนียนได้มากกว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เครื่องพิมพ์ 3 มิติ มีความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนที่พอดีและจบในหนึ่งชิ้น แต่สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความเรียบเนียนเป็นพิเศษ สำหรับการประกอบร่วมกับส่วนประกอบที่มีความแม่นยำอื่น ๆ การใช้เครื่องจักร CNC อาจเหมาะสมกว่า

  • เกณฑ์ความคลาดเคลื่อน

เครื่องพิมพ์ 3 มิติคอมโพสิตที่ดีที่สุดบางตัว สามารถเก็บค่าความคลาดเคลื่อนของมิติได้จนถึง +/- 0.005” และโดยทั่วไปจะมีพื้นผิวที่สอดคล้องตามมาตรฐาน สำหรับการกดที่กระชับและพอดี คุณสมบัติความทนทานของชิ้นงานที่พิมพ์ 3 มิติ สามารถนำไปปรับปรุงต่อหลังการพิมพ์ได้ แต่ก็ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติอื่น ๆ ของชิ้นส่วนด้วย มันอาจจะง่ายกว่าถ้าเราใช้เครื่องจักรผลิตทั้งหมด แต่ผลลัพธ์ก็อาจแตกต่างกันไปตามเครื่องจักร วัสดุ และรูปทรงของชิ้นส่วน

  • การเสริมแรง

ชิ้นส่วนที่ไม่ใช่รูปแบบโครงสร้างเป็นอะไรที่ง่ายสำหรับการพิมพ์ 3 มิติทั่วไป และชิ้นส่วนโครงสร้างที่ต้องทนต่อแรงโหลดทางกายภาพที่สำคัญ สามารถผลิตได้ทั้งการเสริมแรงของเส้นใย หรือโดยการใช้เครื่องจักร CNC

การเสริมแรงด้วยเส้นใยอย่างต่อเนื่อง สามารถปรับปรุงความแข็งแรงได้มากกว่าชิ้นส่วนพิมพ์ 3 มิติอื่น ๆ แต่ชิ้นส่วนคอมโพสิตจะมีความแข็งแกร่งในแกน X, Y มากกว่าในแกน Z และไม่แสดงคุณสมบัติไอโซโทรปิคแบบชิ้นส่วนโลหะ

สภาพแวดล้อมในการใช้งาน

  • อุณหภูมิ

การพิมพ์ 3 มิติและการ CNC มีความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนทั้งที่เป็นโลหะและโพลีเมอร์ ดังนั้นตัวเลือกจึงขึ้นอยู่กับว่ากระบวนการไหนที่คุณต้องการใช้ขึ้นรูปวัสดุมากกว่า

อุณหภูมิการขึ้นรูปของโลหะเฉพาะ มักจะมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิการหลอมละลาย โดยโลหะบริสุทธิ์มักจะอ่อนตัวลงอย่างรุนแรงที่ประมาณครึ่งหนึ่งของจุดหลอมเหลว ในระดับอุณหภูมิสัมบูรณ์ (จุดหลอมเหลวเป็นองศา F บวก 459) และโลหะผสมทั่วไปสามารถผลักช่วงให้สูงขึ้นได้ ในบางกรณีจะสูงถึงประมาณ 65% ของอุณหภูมิหลอมละลาย

ชิ้นงานคอมโพสิตที่พิมพ์ 3 มิติและโพลีเมอร์ มีข้อจำกัดอุณหภูมิที่ต่ำกว่าโลหะ โดยทั่วไปวัสดุของ Markforged ไม่ควรใช้อุณภูมิการพิมพ์ที่สูงกว่า 150 °C

  • ความชื้น

เส้นใยโพลีเมอร์บางชนิดดูดซับความชื้น และอาจสูญเสียความแข็งแรงเมื่อได้รับหรือสัมผัสความชื้นเป็นเวลานาน อาจจำเป็นต้องมีการเคลือบโดยใช้สารเคลือบ เช่น Liquitex และโดยทั่วไปความชื้นจะไม่ส่งผลกระทบต่ออลูมิเนียม แต่อาจทำให้เหล็กเกิดสนิมได้

  • สารเคมี

หากชิ้นส่วนของคุณจะต้องอยู่ภายใต้สารเคมีใด ๆ ก็ตาม ให้ตรวจสอบความเข้ากันได้ทางเคมีของวัสดุก่อน โลหะหลายชนิดเหมาะสำหรับการใช้งานกับสารเคมีที่หลากหลาย แต่ก็ควรตรวจสอบความเข้ากันได้ของผลิตภัณฑ์ ก่อนนำวัสดุหรือสภาพแวดล้อมใหม่มาใช้ด้วยเช่นกัน

วัสดุที่ทำจาก Nylon โดย Markforged มีความทนทานต่อสารเคมี และไม่ได้รับผลกระทบจากปิโตรเคมีส่วนใหญ่ แต่ไม่เหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือด่าง

ข้อพิจารณาทางเศรษฐกิจ

คุณต้องการเมื่อไร?
  • การผลิตภายใน

หากจำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนทันที โดยไม่มีการหยุดพักเพื่อดำเนินการอื่น และคุณมีเครื่องจักร มีผู้ดำเนินงาน มีวัสดุ และตัวยึดจับชิ้นงาน คุณก็ควรใช้ CNC ในการผลิตชิ้นส่วน แต่ถ้าหากมีงานเร่งด่วนมาก หรือชิ้นส่วนสามารถรอได้ การพิมพ์ 3 มิติสามารถให้คุณได้ชิ้นส่วนทันทีในวันถัดไป และช่วยเพิ่มเวลาให้กับผู้ดำเนินงาน ในการทำงานที่สำคัญอื่น ๆ ได้

เครื่อง CNC มักจะมีความสามารถในการลบวัสดุเร็วกว่าการพิมพ์ 3 มิติ โดยขนาดมักจะไม่ส่งผลต่อเวลาที่จำกัด ดังนั้นจึง CNC จึงเหมาแก่การนำวัสดุออกมากกว่า แต่หากจำนวนปริมาณชิ้นส่วน/ปริมาณสต็อกอยู่ในระดับต่ำมาก (การนำวัสดุออกอยู่ในระดับสูง) การพิมพ์ 3 มิติก็อาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า

ด้วยการพิมพ์ 3 มิติ ขนาดชิ้นงานจะมีผลต่อเวลา ยิ่งชิ้นส่วนขนาดใหญ่ ก็จะยิ่งใช้เวลาในการผลิตนาน หากชิ้นส่วนพอดีกับฝ่ามือของคุณ ก็มักจะได้ชิ้นงานภายในวันเดียว ดังนั้นหากต้องการชิ้นส่วนขนาดเล็ก การพิมพ์ 3 มิติจึงมักจะเร็วกว่าเครื่องจักร เพราะการ CNC คุณต้องใช้เวลาไปกับการเตรีมวัสดุในสต็อก เขียน G-code หาตัวยึดจับ ตั้งค่าเครื่องมือ และทำความสะอาด คุณสามารถเอาเวลาตรงนี้ไปใช้กับการพิมพ์ 3 มิติแทนได้

  • การผลิตภายนอก

กระบวนการของโรงงานผลิตภายนอกส่วนใหญ่ ต้องใช้เวลาอย่างน้อยที่สุดหลายวัน ระหว่างการตรวจสอบชิ้นส่วน การสร้างไฟล์ การส่งใบเสนอราคา การตรวจสอบ และการจัดซื้อ รวมถึงการจัดส่งและเวลารอคอยสินค้าจากทางโรงงาน ซึ่งอาจทำให้กระบวนการมีความล่าช้ามากเกินจำเป็น ในกรณีนี้การพิมพ์ 3 มิติ อาจเป็นวิธีที่เหมาะสมในการตรวจสอบความเข้ากันของชิ้นส่วน หรือชิ้นส่วนที่เสร็จพร้อมใช้ หรือมีชิ้นส่วนพร้อมในวันถัดไป ในขณะที่ชิ้นส่วนถาวรกำลังถูกตัด

คุณต้องการมากเท่าไร?

เมื่อคุณแบ่งค่าใช้จ่ายของชิ้นส่วนจากเครื่องจักรที่สร้างในปริมาณน้อย จะพบว่าต้นทุนส่วนใหญ่มาจากเวลาที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมและการตั้งค่า เพราะเวลาที่ใช้ในการตัดโลหะแบบทั่วไปค่อนข้างสั้น โดยทั่วไปการขยายปริมาณการผลิต สามารถทำได้โดยการตั้งค่าขนาดใหญ่ เพื่อตัดชิ้นส่วนเพิ่มเติมแบบอัตโนมัติ แต่เนื่องจากความซับซ้อนของชิ้นส่วน และจำนวนคุณสมบัติเพิ่มขึ้น เวลาในการเขียนโปรแกรมและจำนวนการตั้งค่าที่จำเป็นก็อาจเพิ่มขึ้นเช่นกัน

ขึ้นอยู่กับรูปทรงที่ต้องการ ราคาของการ CNC ต่อหน่วย สามารถถูกปรับให้เข้ากับรายการสั่งซื้อเป็นหลายร้อยหรือน้อยกว่าพันต่อเดือนได้ เนื่องจากการเขียนโปรแกรมและการตั้งค่าสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

ด้วยการพิมพ์ 3 มิติ การโปรแกรมไฟล์ (การหั่นไฟล์) เกิดขึ้นในเวลาไม่กี่นาที และความซับซ้อนของชิ้นงานมีผลต่อเวลาการโปรแกรมไฟล์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น แม้ต้นทุนต่อหน่วยและความกำลังผลิตครั้งแรกจะต่ำ แต่ต้นทุนต่อหน่วยจะไม่ได้รับผลกระทบมากจากปริมาณมากนัก และการขยายปริมาณการผลิตนั้น สามารถทำได้โดยการนำเครื่องจักรเข้ามาทางออนไลน์มากขึ้น

คุณมีงบประมาณสำหรับอุปกรณ์และผู้ดำเนินงานเท่าไร?

เครื่อง CNC สามารถทำงานแบบอัตโนมัติได้ เมื่อตั้งค่าอย่างเหมาะสม แต่โดยทั่วไปแล้ว ผู้ที่ผ่านการฝึกอบรมมาอย่างเต็มเวลาและโปรแกรมเมอร์ จะมีส่วนช่วยให้การผลิตมีความสำเร็จได้มากกว่า เครื่องจักรไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับเจ้าของที่จะให้บริการ ทั้งยังต้องวางแผนบำรุงรักษาที่มีราคาสูง

เครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถเรียกใช้ได้อย่างง่ายดายแบบอัตโนมัติ ผู้ประกอบการต้องฝึกอบรบเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และการเขียนโปรแกรมทำได้ง่ายด้วยซอฟต์แวร์ และโดยทั่วไปแล้วจะสามารถให้บริการได้ง่าย และมีค่าบำรุงรักษาที่ต่ำกว่ามาก

เครื่องจักร CNC และเครื่องพิมพ์ 3 มิติ มีราคาหลากหลายตามคุณสมบัติและคุณภาพการพิมพ์ แต่โดยทั่วไปแล้วคุณสามารถเป็นเจ้าของเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้ง่ายกว่า และลงทุนต่ำกว่าเครื่อง CNC

ค่าใช้จ่ายล่วงหน้า และค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานของการผลิตแบบ Additive Manufacturing อยู่ในระดับต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในปริมาณน้อย เช่น การสร้างต้นแบบ และเครื่องมือต่าง ๆ อย่างไรก็ตามเมื่อปรับขนาดเป็นปริมาณที่สูงขึ้น การผลิตแบบ Subtractive Manufacturing ก็มักจะถูกกว่า

สรุป

การเปลี่ยนเครื่องจักรไม่ง่ายเหมือนการเปลี่ยนกระบวนการแบบหนึ่งต่อหนึ่ง และการพิมพ์ 3 มิติไม่สามารถแก้ปัญหาการผลิตทั้งหมดของคุณได้ในชั่วข้ามคืน มันมีข้อจำกัดทางเศรษฐกิจ การผลิตที่คุ้มค่าสำหรับการพิมพ์ 3 มิติคือการผลิตจำนวนน้อย และอาจมีข้อจำกัดของวัสดุและกระบวนการ ในทางกลับกัน การใช้เครื่องจักร CNC มักจะประหยัดกว่าเมื่อมีปริมาณการผลิตที่มาก และส่วนใหญ่จะอยู่ในระดับหลายร้อยชิ้นต่อเดือน

ทั้งนี้ใช้ว่าเราจะต้องเปลี่ยนไปใช้เครื่องจักร CNC หรือเครื่องพิมพ์ 3 มิติอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น ทั้งสองเทคโนโลยีสามารถทำงานร่วมกันได้ และบางครั้งก็ยังต้องพึ่งพาอาศัยซึ่งกันและกัน เพราะเครื่องพิมพ์ 3 มิติไม่ได้จะเข้ามาแทนที่ CNC แต่จะเข้ามาช่วยลดต้นทุนการทำงานให้กับธุรกิจและอุตสาหกรรมต่างหาก

หากใครที่ยังมีข้อสงสัย ต้องการคำแนะนำ คำปรึกษา ทั้งเรื่องการใช้งาน วัสดุ ข้อดีข้อเสีย และเทคโนโลยีต่าง ๆ ก็สามารถติดต่อขอรับบริการจากเราได้ที่ บริษัท เซปทิลเลียน จำกัด โทร. 02-865-2688 หรืออีเมล info@septillion.co.th

Share this Post