3D Printing หรือเทคโนโลยีเติมเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) สามารถสนับสนุนงานอุตสาหกรรมได้ด้วยการสร้างต้นแบบในเวลาอันรวดเร็วและประหยัดต้นทุน รวมถึงการสร้างชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อนในรูปแบบที่การผลิตอื่น ๆ ไม่สามารถดำเนินการได้
การใช้เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ สามารถช่วยลดน้ำหนัก ลดต้นทุน และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานได้ ปัจจัยสำคัญอยู่ที่การออกแบบเพื่อให้กระบวนการต่าง ๆ เกิดขึ้นได้อย่างเต็มศักยภาพ โดยการออกแบบขึ้นอยู่กับแนวความคิด 6 ข้อ ดังนี้
1. เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ
การออกแบบชิ้นส่วน 3 มิติที่ดีมีปัจจัยที่คล้ายคลึงกับการฉีดขึ้นรูปวัสดุ อาทิ การจัดการขนาดความแตกต่างที่มากเกินไปในพื้นที่ที่ชิ้นส่วนต้องพาดผ่านหรือต่อเนื่องกัน การหลีกเลี่ยงขอบมุมแหลมคมที่มักสร้างความเค้นตกค้างในชิ้นงานที่เสร็จแล้ว เป็นต้น ดังนั้นการออกแบบที่ดีต้องคำนึงถึงการใช้งานและศักยภาพชิ้นส่วนที่สำเร็จแล้วเป็นสำคัญ
2. อย่ายึดติดกับกฏเกณฑ์เดิมๆ
ศักยภาพของเครื่องพิมพ์ 3 มิตินั้น สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับอินทรียวัตถุได้ เช่น รังผึ้งซึ่งมีโครงสร้างซับซ้อน สามารถสร้างหลุมที่ไม่ยึดติดกับรูปทรงกลมได้ อย่าลังเลกับการใช้ศักยภาพการออกแบบใหม่นี้ เพราะมันสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบาและแข็งแรงกว่าได้โดยไม่สิ้นเปลืองวัสดุ
3. มองให้ไกลกว่าแค่การออกแบบ
เครื่องพิมพ์ 3 มิติตอบสนองต่อความยืดหยุ่นในการออกแบบได้เป็นอย่างดี อย่างมัวหลงคิดว่าเป็นการผลิตชิ้นส่วนต้นแบบ การใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเริ่มเป็นที่นิยมสำหรับการผลิตชิ้นส่วนพร้อมใช้งานเช่นกัน แต่จงอย่าลืมว่าชิ้นส่วนที่ผลิตจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติหลายครั้งจำเป็นต้องถูกย้ายไปในการผลิตด้วยแม่พิมพ์ เนื่องจากข้อจำกัดด้านจำนวนการผลิต ดังนั้นการออกแบบจำเป็นต้องเผื่อให้ตอบรับกับรูปแบบการผลิตจริงที่จะต้องใช้งานด้วย
4. เลี่ยงการทำงานซ้ำซ้อน
การขึ้นรูป 3 มิติโดยพลาสติกด้วย SLS ไม่ต้องการชิ้นส่วนสนับสนุน ในขณะที่การขึ้นรูป 3 มิติโดยโลหะมักต้องการโครงสร้างเพื่อรองรับชิ้นงาน ทำให้เวลาแยกชิ้นงานจากชิ้นส่วนรองรับอาจทำให้เกิดรอย หรือพิ้นผิวไม่พึงประสงค์ ทำให้ต้องเสียเวลาและค่าใช้จ่ายในการเก็บความเรียบร้อยชิ้นงานเพิ่มเติม ดังนั้นในการออกแบบควรคำนึงถึงชิ้นงานและส่วนรองรับน้ำหนักของชิ้นงานด้วยเพื่อไม่ต้องตามแก้ไขปัญหาย้อนหลัง
5. ระวังค่าความคลาดเคลื่อน
นักออกแบบและวิศวกรต้องระวังชิ้นส่วนที่มีความคลาดเคลื่อนสูงให้ดี เพราะอาจทำให้ต้องผลิตชิ้นส่วนที่มีชั้นแต่ละชั้นบางลง เพื่อเวลาและต้นทุนการผลิต
6. มองภาพรวม
ชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ อาจมีราคาสูงกว่าชิ้นส่วนทั่วไป แต่แท้จริงแล้วมีจุดเด่นหลากหลายอย่าง เช่น การผลิตชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบาและมีโครงสร้างที่ซับซ้อน ลดค่าการประกอบชิ้นส่วนลงได้ ออกแบบโครงสร้างภายในสำหรับระบายความร้อนหรือเดินสายไฟ และศักยภาพอื่น ๆ ที่การออกแบบหรือการผลิตแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ การที่กังวลเรื่องราคามากกว่าความสามารถของชิ้นส่วนที่ผลิตและภาพรวมของผลลัพธ์ที่เกิดขึ้น จะทำให้คุณต้องปล่อยทิ้งการออกแบบไว้เช่นเดิม ทำลายโอกาสในการลดต้นทุนการผลิตภาพรวมลงได้
ที่มา:
- Machinedesign.com
Voltaire
