การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วด้วยการพิมพ์ 3 มิติ

สเตอริโอลีโทกราฟี
สเตอริโอลิโทกราฟี หรือ SLA เป็นกระบวนการผลิตแบบเติมแต่งซึ่งเกี่ยวข้องกับเรซินโฟโตโพลิเมอร์เหลวที่ได้รับการบ่มและทำให้แข็งตัวเป็นชั้นๆ โดยใช้เลเซอร์อัลตราไวโอเลต หลังจากที่ "สแกน" โมเดลทั้งหมดด้วยเลเซอร์แล้ว โมเดลดังกล่าวจะถูกตรึงไว้ในเตาอบอัลตราไวโอเลตเพื่อรักษารูปร่างสุดท้ายเอาไว้

SLA มีข้อดีหลายประการ เช่น ความแม่นยำ ราคาค่อนข้างย่อมเยา และหาได้ฟรี นอกจากนี้ โมเดลยังมีพื้นผิวที่เรียบเนียนและมีรายละเอียด ทำให้ง่ายต่อการทาสีหรือเพิ่มการตกแต่งต่างๆ คุณสามารถเพิ่มรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ให้กับโมเดลที่พิมพ์ด้วย SLA ได้มาก ซึ่งคุณไม่สามารถทำได้ดีนักด้วยกระบวนการอื่นๆ ผลลัพธ์ที่ได้ยังทนความร้อนได้ในระดับหนึ่งอีกด้วย

ข้อเสียของ SLA คือไม่สามารถสร้างโมเดลที่แข็งแกร่งที่สุดได้ ดังนั้นจึงไม่ใช่โซลูชันที่เหมาะสมหากต้นแบบที่รวดเร็วต้องรับมือกับความเครียดจำนวนมาก นอกจากนี้ แสง UV และความชื้นยังทำให้คุณภาพของโมเดลลดลงได้อีกด้วย

เครื่องพิมพ์สเตอริโอลิโทกราฟีอาจมีน้ำหนักมาก เนื่องจากมีแท็งก์สำหรับใส่เรซินโฟโตโพลิเมอร์ ขนาดมีข้อดีเพิ่มเติม เนื่องจากยิ่งเครื่องพิมพ์มีขนาดใหญ่ขึ้น ก็สามารถพิมพ์แบบจำลองได้ใหญ่ขึ้น

การสร้างแบบจำลองการสะสมแบบหลอมรวม
FDM เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่นิยมใช้กันมากที่สุด เนื่องจากมีความเรียบง่ายและราคาไม่แพง นอกจากนี้ยังเป็นเทคโนโลยีการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วที่สอนกันทั่วไปในโรงเรียนและมักใช้ที่บ้านเพื่อธุรกิจหรือความบันเทิง

กระบวนการนี้ใช้เส้นใยเทอร์โมพลาสติก ซึ่งมักซื้อเป็นม้วน โดยจะป้อนเข้าไปในหัวฉีด แล้วหลอมละลายและอัดเป็นชั้นๆ ลงบนแท่นพิมพ์ ชั้นเหล่านี้จะสร้างโมเดลจากล่างขึ้นบน

FDM มีข้อดีหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องต้นทุน เครื่องจักรและเส้นใยมีราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติอื่นๆ นอกจากนี้ ยังทำงานได้รวดเร็ว และคุณภาพการผลิตก็เหมาะสม

น่าเสียดายที่ FDM ไม่ใช่โซลูชันที่ดีสำหรับต้นแบบที่ต้องการความทนทานสูง พื้นผิวอาจหยาบเล็กน้อย แต่คุณสามารถปรับแต่งการตั้งค่าต่างๆ เพื่อปรับปรุงสิ่งนี้ได้ ข้อเสียที่อาจเกิดขึ้นอีกประการหนึ่งคือคุณต้องเตรียมโครงสร้างรองรับในกรณีที่จำเป็นเพื่อให้ FDM ทำงานได้อย่างถูกต้อง เนื่องจากพลาสติกหลอมเหลวจะหย่อนลงหากไม่มีอะไรรองรับ

งานกลึง CNC
เครื่องจักรกลซีเอ็นซี หรือเครื่องจักรกลควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เชิงตัวเลข เป็นอีกเทคนิคการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วที่มักใช้กันทั่วไป แต่ทำงานตรงกันข้ามกับเทคนิคอื่นๆ ส่วนใหญ่ แทนที่จะสร้างแบบจำลองโดยใช้วัสดุต่างๆ เริ่มต้นด้วยวัสดุพื้นฐานและใช้วิธีการลบเพื่อลบส่วนต่างๆ ของวัสดุออก

CNC เริ่มต้นด้วยการใช้แท่งโลหะ (ซึ่งเป็นวิธีการเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า "แท่งโลหะ") ซึ่งทำจากพลาสติกหรือโลหะ จากนั้นแท่งโลหะจะถูกยึดเข้ากับเครื่องกลึงหรือเครื่องกัด CNC จากนั้นเครื่องจะเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ 3 แกนเพื่อขจัดชั้นวัสดุที่เป็นชิ้นๆ ออกเพื่อผลิตโมเดล

ผู้ผลิตมักใช้ CNC เพื่อเพิ่มการตกแต่งขั้นสุดท้ายให้กับโมเดลที่ผลิตโดยใช้วิธีการเติมแต่งอื่นๆ แต่บางครั้งก็เป็นไปได้ที่จะสร้างโมเดลโดยใช้เฉพาะกระบวนการ CNC เพียงอย่างเดียว

โมเดล CNC มีความแข็งแรงอย่างน่าทึ่งเนื่องจากไม่ได้ขึ้นรูปโดยใช้วัสดุหลายชั้น คุณเริ่มต้นด้วยบล็อกแข็งๆ ของวัสดุใดๆ ที่คุณใช้ ดังนั้นวัสดุจะคงความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้ได้เป็นส่วนใหญ่ ผลลัพธ์ที่ได้อาจดูขัดเงาเป็นพิเศษ หรือคุณสามารถเพิ่มรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ด้วยมือหลังจากกระบวนการเสร็จสิ้น

การหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือกจุด
SLS หรือ Selective Laser Sintering มีลักษณะคล้ายกับ SLA เนื่องจากใช้เลเซอร์ในการพิมพ์โมเดลต้นแบบ 3 มิติอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ต่างจาก SLA ตรงที่ใช้เลเซอร์ CO2 แทนเลเซอร์ UV นอกจากนี้ SLS ยังใช้เรซินในรูปแบบผงแทนที่จะเป็นของเหลวอีกด้วย

เลเซอร์ CO2 จะ "วาด" โมเดลของคุณในชั้นผงทีละชั้น โดยหลอมผงให้เป็นหน่วยของแข็ง (กระบวนการนี้เรียกว่า "การเผาผนึก") โมเดลไม่จำเป็นต้องอบในเตาอบ UV หลังจากเสร็จสิ้น

SLS สร้างโมเดลที่มีความแข็งแรงทนทานมาก วิศวกรบางคนใช้ SLS ในการผลิตชิ้นส่วนทดแทนสำหรับเครื่องจักรขนาดใหญ่แทนที่จะผลิตเฉพาะโมเดลเท่านั้น ชิ้นส่วนพลาสติกสามารถใช้งานได้เต็มที่และมีลักษณะเชิงกลแบบไอโซทรอปิก มีรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ มากมายในต้นแบบ

อย่างไรก็ตาม พื้นผิวที่เคลือบจะไม่เรียบเนียน และต้นแบบของคุณจะมีพื้นผิวที่ขรุขระโดยไม่มีตัวเลือกโปร่งใส นอกจากนี้ การค้นหาวัสดุยังยากกว่าวัสดุอื่นๆ ของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ แต่กระบวนการ SLS มีประสิทธิภาพมากจนทำให้เกิดกระบวนการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วอื่นๆ ที่ใช้วัสดุที่แตกต่างกันแต่ใช้กรรมวิธีเดียวกันกับ SLS

การหลอมโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรง
DMLS ย่อมาจาก Direct Metal Laser Sintering ซึ่งใช้หลักการเดียวกันกับ SLS แต่แทนที่จะใช้ผงเรซิน จะใช้ผงโลหะแทน คุณสามารถใช้ DMLS เพื่อสร้างต้นแบบโดยใช้อลูมิเนียม สเตนเลส ไททาเนียม อินโคเนล เหล็กมาราจิ้ง หรือโคบอลต์โครเมียม ลำแสงเลเซอร์กำลังสูงจะหลอมผงเพื่อ "วาด" แบบจำลองของคุณทีละชั้น

เนื่องจากใช้โลหะจริง DMLS จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการงานหนักและโครงการต้นแบบขั้นสุดท้าย เหมาะอย่างยิ่งหากคุณต้องการโมเดลที่ทนทานต่อแรงกดสูง และเหมาะสำหรับใช้เป็นหน่วยการผลิต ผู้คนใช้ DMLS ในการพิมพ์โมเดล 3 มิติหลายรุ่น รวมถึงกีตาร์ไฟฟ้าไททาเนียมด้วย