3D Printing

เมื่อเราปั๊มข้าวของเครื่องใช้ได้เอง

วันนี้เราอาจสนุกกับตู้กดสินค้าอัตโนมัติ อย่างเครื่องดื่ม ขนมคบเคี้ยว หรือกาแฟ  แต่จะน่าตื่นเต้นขึ้นอีกแค่ไหนถ้าในอนาคตจะมีตู้สร้างข้าวของเครื่องใช้ที่ให้เราออกแบบเอง หรือผสมผสานจากแบบดีไซน์ที่มีให้เลือก ไม่ว่าจะเป็นเสื้อผ้า รองเท้า กระเป๋า ถ้วยกาแฟ กล่องเก็บของ ฯลฯ แม้กระทั่งอาหาร  ขอเพียงกดปุ่มแล้วรอสักครู่...ยังไม่มีใครรู้ว่าตู้มหัศจรรย์แบบนี้จะเกิดขึ้นเมื่อไร แต่เทคโนโลยีพื้นฐานของกระบวนการนี้เกิดขึ้นแล้ว นั่นคือ 3D Printing

เทคโนโลยี 3D Printing เริ่มจากการสร้างต้นแบบของวัตถุเป็นโมเดลสามมิติในคอมพิวเตอร์ก่อน จากนั้นจึงใช้เครื่องพิมพ์ 3D สร้างวัตถุจริงตามแบบ โดยการเติมหรือสร้างเนื้อวัสดุทีละชั้นๆ จากชั้นล่างสุดขึ้นมาถึงชั้นบนสุด เช่นในการสร้างถ้วยกระบอกพลาสติก เครื่องพิมพ์จะเริ่มสร้างเนื้อพลาสติกจากชั้นก้นถ้วยก่อนจะก่อชั้นต่อๆ มาขึ้นเป็นตัวถ้วย จนถึงชั้นสุดท้ายคือขอบปากถ้วย  ขณะที่การผลิตปัจจุบันจะสร้างแบบหล่อรูปถ้วย ฉีดเนื้อพลาสติก แล้วใช้ตัวปั้มขึ้นรูปถ้วยพร้อมกันทั้งชิ้นตามแบบ

กระบวนการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุนี้เรียกว่า Additive Manufacturing เมื่อบวกกับการสร้างโมเดลสามมิติในคอมพิวเตอร์ ทำให้สามารถสร้างงานที่ละเอียด ซับซ้อน พร้อมกับบวกความคิดสร้างสรรค์เพิ่มขึ้นได้อย่างมากมาย เพราะสามารถกำหนดรูปแบบแต่ละชั้นที่เติมเนื้อวัสดุได้ในระดับมิลลิเมตร  รวมทั้งกำหนดรูปแบบที่มีมิติ สัดส่วนหรือขนาดเหมาะสมกับผู้ใช้แต่ละบุคคลได้อย่างแม่นยำ

จากจุดเริ่มต้นการใช้ 3D Printing สำหรับสร้างต้นแบบสินค้าอุตสาหกรรมเมื่อกว่า 30 ปีก่อน ปัจจุบันงาน 3D Printing เข้ามามีบทบาทในการสร้างงานศิลปะ สินค้าแฟชั่น วัสดุทางการแพทย์ ไปจนถึงการติดตั้งในสถานีอวกาศ เพื่อให้นักบินอวกาศผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์ทดแทนที่ชำรุดได้เอง โดยไม่ต้องรอการส่งจรวดซ่อมบำรุงขึ้นไปจากโลก

ปัจจุบัน เทคโนโลยีการพิมพ์แบบ 3D Printing ประกอบด้วย

·        Stereolithography (SL) ประกอบด้วยเครื่องสแกนยิงแสงเลเซอร์ และอ่างวัสดุเรซินเหลวซึ่งจะแข็งตัวเมื่อถูกแสงเลเซอร์

·        Binder Jetting เครื่องพ่นละอองวัสดุเหลวลงมาทีละชั้น และทำให้วัสดุแต่ละชั้นแข็งตัวด้วยแสง UV

·        Fused Deposition Modeling (FDM) ประกอบด้วยหัวฉีดร้อนทำหน้าที่ฉีดเส้นวัสดุเทอร์โมพลาสติกลงมาเป็นชั้นๆ เมื่อวัสดุเย็นลงก็จะแข็งตัวตามแบบ

·        Direct Metal Laser Sintering (DMLS)/ Selective Laser Melting (SLM) เครื่องยิงแสงเลเซอร์หลอมผงโลหะให้เชื่อมกันเป็นชิ้นส่วนวัสดุทีละชั้น

·        Electron Beam Melting (EBM) เครื่องยิงลำแสงอิเล็กตรอนภายในถังสุญญากาศ ใช้สร้างชิ้นส่วนจากผงโลหะ

ในอนาคตเมื่ออาณานิคมมนุษย์ไปตั้งฐานบนดาวเคราะห์ดวงอื่น เช่น ดวงจันทร์ หรือดาวอังคาร เทคโนโลยี 3D Printing คือความหวังของการผลิตวัสดุอุปกรณ์ต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สะดวกและรวดเร็ว เพราะสามารถควบคุมการใช้ทรัพยากรที่มีจำกัดได้อย่างคุ้มค่า โดยไม่เหลือเศษวัสดุในการผลิตเหมือนกระบวนการผลิตแบบอื่นๆ

ส่วนมนุษย์โลก ตามบ้านเรือนหรือในร้าน “สะดวกสั่ง” ปากซอยก็อาจติดตั้งตู้ปั๊มสินค้าต่างๆ ด้วยเทคโนโลยี 3D Printing ที่สร้างสินค้าทันทีตามใจลูกค้า ลดการขนส่งสินค้า ลดการผลิตที่กลายเป็นสต็อกสินค้าส่วนเกิน ลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติบนโลกที่มีจำกัด  หรือแม้แต่เราอาจอาศัยในอาคารหรือบ้านทั้งหลังที่สร้างด้วย 3D Printing ซึ่งช่วยลดการสร้างขยะ ฝุ่นและมลพิษในงานก่อสร้างด้วย

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

[1] https://3dprintingindustry.com/3d-printing-basics-free-beginners-guide

[2] https://www.hubs.com/guides/3d-printing/#chap

[3] https://www.depa.or.th/th/article-view/3-tech-series-3d-printing

[4] https://www.scimath.org/article-technology/item/12478-3d-printing-1

#DisruptiveTechnology

#3DPrinting

#CuriosityWINS

#ดินแดนแห่งการค้นพบความมหัศจรรย์ของวิทยาศาสตร์

#พิพิธภัณฑ์เทคโนโลยีสารสนเทศ #ITMuseumThailand

#องค์การพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์แห่งชาติ #อพวช #NSMThailand

Created by

กองวิชาการเทคโนโลยีและนวัตกรรม

สำนักวิชาการพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์