การพิมพ์ 3 มิติได้กลายเป็นเทคโนโลยีกระแสหลักมากขึ้น ด้วยเครื่องพิมพ์ที่มีราคาแทบทุกจุด คนส่วนใหญ่ที่ต้องการเครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถหาแบบจำลองที่สามารถจ่ายได้ อย่างไรก็ตาม เรื่องนี้ การพิมพ์ 3 มิติยังใหม่อยู่จนมีคนไม่กี่คนที่รู้ว่ามันทำงานอย่างไร 

นี่คือเหตุผลที่ถึงเวลาตอบคำถามว่า " การ พิมพ์ 3 มิติทำงานอย่างไร" ^(How)มีโอกาสที่ดีมากที่คุณจะต้องใช้มันในที่สุด!

การพิมพ์ 3 มิติแบบบวกและแบบลบ^{(Additive vs Subtractive 3D Printing)}

การพิมพ์ 3D แบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่คุณสามารถซื้อได้เองคือเครื่องจักร "สารเติมแต่ง" เกือบทั้งหมด กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ พวกเขาสร้างวัตถุ 3 มิติโดยการเพิ่มวัสดุ (มักจะอยู่ในเลเยอร์) จนกว่าวัตถุจะเสร็จสมบูรณ์ เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ผู้คนนึกถึงเมื่อได้ยินว่า “เครื่องพิมพ์ 3 มิติ” มักเป็นเครื่องพิมพ์ที่หลากหลาย

การพิมพ์ 3D แบบลบนั้นแตกต่างกันมาก ที่นี่คุณเริ่มต้นด้วยจำนวนวัสดุที่แน่นอนแล้วจึงนำวัสดุออกจนกว่าจะเหลือเพียงวัตถุสำเร็จรูปเท่านั้น ช่างแกะสลักที่ทำรูปปั้นจากหินอ่อนกำลังใช้วิธีหักลบ เครื่องจักรแบบหักลบมักจะพบในโรงงานขนาดใหญ่และการตั้งค่าทางอุตสาหกรรม ระบบกัด CNC^(CNC) (การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์) น่าจะเป็นตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุด

จากนี้ไปเราจะเน้นที่เครื่องจักรเพิ่มเติมเท่านั้น เนื่องจากเกี่ยวข้องกับผู้บริโภคทั่วไป เพิ่งรู้ว่าเครื่องลบนั้นเป็นของเครื่องพิมพ์ 3 มิติในตระกูลเดียวกันกับเครื่องพิมพ์ที่คุณอาจวางไว้บนโต๊ะ

การสร้างแบบจำลองการสะสมแบบผสม, Stereolithography และ Selective Laser Sintering^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

วิธีการหลักสามวิธีในการพิมพ์ 3D แบบเพิ่มเนื้อ ได้แก่FDM (การสร้างแบบจำลองการสะสมแบบหลอมรวม), Stereolithography ( SLA ) และการเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือก ( SLS )

เครื่องพิมพ์ FDM ของดาวินชี^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

FDMเป็นระบบระดับผู้บริโภคทั่วไป ด้วยเครื่องพิมพ์ประเภทนี้ เส้นใยของวัสดุจะถูกส่งผ่านหัวพิมพ์ที่ร้อน หัวพิมพ์อยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำในพื้นที่ 3 มิติ และจัดชั้นของวัสดุตามคำแนะนำที่ตั้งโปรแกรมไว้อย่างแม่นยำ มีแนวทางที่แตกต่างกันสำหรับFDMแต่เราจะพูดถึงเรื่องนี้ในอีกสักครู่

เครื่องพิมพ์โนเบล SLA^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

Stereolithographyพบได้น้อยมากในระบบผู้บริโภค เครื่องพิมพ์เหล่านี้ใช้เลเซอร์ในการบ่มเรซินเหลวให้เป็นวัสดุพลาสติกแข็ง โดยปกติ วัตถุจะถูก "ดึง" ออกจากถังเรซิน ก่อตัวเป็นชั้นๆ ละชั้นเมื่อลอยขึ้นจากวัสดุ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องพิมพ์ SLA มีขนาดกะทัดรัดและราคาไม่แพง ดังนั้นจึงเป็นทางเลือกที่แท้จริงสำหรับ เครื่องพิมพ์ FDMทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของรุ่นสุดท้ายที่คุณเลือกใช้

^(Selective)การ เผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบคัดเลือก ( SLS ) ใช้เลเซอร์อันทรงพลังในการหลอมผงโพลีเมอร์ ผงแป้งจริงทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรองรับการพิมพ์ ดังนั้นการพิมพ์ประเภทนี้จึงไม่ต้องการนั่งร้านแบบพิเศษ SLSไม่ใช่FDM ประเภทหนึ่งที่ คุณจะพบได้บนเดสก์ท็อป ยังคงเป็นเทคโนโลยีอุตสาหกรรมสำหรับตอนนี้

เครื่องพิมพ์หุ่นยนต์คาร์ทีเซียนและเดลต้า^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

เครื่องพิมพ์หุ่นยนต์เดลต้า^{(A Delta Robot Printer)(A Delta Robot Printer)}

เครื่องพิมพ์ FDM^(FDM)ที่พบมากที่สุดคือเครื่องพิมพ์คาร์ทีเซียน 3D ชื่อนี้หมายถึงพิกัดคาร์ทีเซียน นั่นคือพิกัดXYZ ที่เราทุกคนเรียนรู้ในโรงเรียน ^(XYZ)สามารถย้ายหัวพิมพ์ไปยัง พิกัด XYZ ใดก็ได้ ภายในพื้นที่ปริมาณการพิมพ์ คณิตศาสตร์เป็นเรื่องง่าย เครื่องพิมพ์มีราคาไม่แพง และคุณภาพการพิมพ์ก็แม่นยำ 

อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับว่าพิกัด XYZ ละเอียดเพียงใด พื้นผิวโค้งอาจไม่เรียบเท่าที่ควร ซึ่งต้องมีการตกแต่งแบบแมนนวลบางอย่าง

^(Delta)เครื่องพิมพ์หุ่นยนต์เดลต้า ใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป หัวพิมพ์ถูกติดตั้งไว้ที่แขนสามข้างที่ทำงานบนรางสามราง หัวพิมพ์สามารถแกว่งได้ตามความสูงของแขนแต่ละข้าง การออกแบบนี้ช่วยให้หัวพิมพ์แกว่งในแนวโค้งที่แท้จริง และยังช่วยให้สามารถพิมพ์วัตถุสูงภายในปริมาณการพิมพ์ได้

โดยพื้นฐานแล้ว ยิ่งรางยาวเท่าใด นางแบบก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น แทนที่จะใช้พิกัด XYZ เครื่องพิมพ์หุ่นยนต์เดลต้าใช้ตรีโกณมิติเพื่อคำนวณตำแหน่งหัวพิมพ์ ผลลัพธ์ที่ได้คือพวกเขาไม่สามารถเข้าถึงความละเอียดในการพิมพ์ได้ค่อนข้างมากเท่ากับเครื่องพิมพ์คาร์ทีเซียน

เพื่อให้เข้าใจแนวคิดของหุ่นยนต์เดลต้าอย่างแท้จริง คุณต้องเห็นมันในการใช้งานจริง ดูวิดีโอนี้โดยJohann Rochollแล้วคุณจะได้แนวคิดนี้อย่างรวดเร็ว

สังเกต^(Notice)ข้อต่อที่แขนและวิธีที่หัวพิมพ์สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและราบรื่น

วัสดุเครื่องพิมพ์ 3 มิติ^{(3D Printer Materials)}

เครื่องพิมพ์ 3 มิติใช้วัสดุที่หลากหลาย แต่มีพลาสติกสองชนิดที่พบได้ทั่วไปในการใช้งานระดับผู้บริโภค: ABSและPLA

ABS ( Acrylonitrile Butadiene Styrene ) เป็นพลาสติกชนิดเดียวกับที่ ตัวต่อ ทำจากอิฐเลโก้ ^(LEGO)พลาสติกชนิดนี้จะเกิดการบิดงอได้ง่ายเมื่อเย็นตัวลง และต้องใช้เครื่องพิมพ์ที่มีแท่นพิมพ์แบบอุ่น มันค่อนข้างทนต่อแรงกระแทก แต่ไม่แข็งแรงเป็นพิเศษ เหมาะสำหรับทำชิ้นส่วนต้นแบบและแม้กระทั่งชิ้นส่วนสุดท้ายที่ไม่รับน้ำหนัก

PLA ( Polylactic Acid ) มีจุดหลอมเหลวต่ำ ไม่บิดเบี้ยวมาก ใช้งานง่ายและมีงานพิมพ์ที่ล้มเหลวน้อยกว่า นอกจากนี้ยังเปราะบางเกินไปสำหรับการใช้งานจริง แต่ก็ยอดเยี่ยมสำหรับการสร้างแบบจำลองที่ราบรื่นและมีรายละเอียดซึ่งมีไว้สำหรับดูเท่านั้น

ข่าวดีก็คือเครื่องพิมพ์ 3D สำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่จะใช้งานได้กับวัสดุราคาไม่แพงทั้งสองนี้ เพื่อให้คุณสามารถเปลี่ยนได้ตามความต้องการของคุณ

เส้นใย ไนลอน^(Nylon)เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง และยังมีเครื่องพิมพ์ที่ใช้ไม้หรือโลหะเป็นวัสดุ เครื่องพิมพ์รุ่นต่อไปสามารถจัดการกับเส้นใยได้มากกว่าหนึ่งเส้นในแต่ละครั้ง ทำให้สามารถพิมพ์วัสดุผสมหรืองานพิมพ์หลายสีได้

กระบวนการพิมพ์ 3 มิติทั่วไป^{(The Typical 3D Printing Process)}

หากคุณไม่เคยสร้างงานพิมพ์ 3 มิติด้วยตัวเอง คุณอาจสงสัยว่ามันทำงานอย่างไรจากมุมมองของผู้ใช้ แม้ว่าการใช้เครื่องพิมพ์ 3D จะไม่ง่ายเท่ากับการพิมพ์ 2D ออกมาบนเครื่องพิมพ์เลเซอร์หรืออิงค์เจ็ต แต่ก็ไม่ได้ยากอย่างที่คิด

หลังจากตั้งค่าเครื่องพิมพ์ตามคู่มือ โดยการปรับเทียบและปรับระดับอย่างถูกต้อง คุณต้องมีรุ่นก่อนจึงจะพิมพ์ได้

คุณสามารถสร้างแบบจำลองของคุณเองได้โดยใช้บางอย่างเช่นZbrush หรือ AutoCAD^{( Zbrush or AutoCAD)}แต่คนส่วนใหญ่มักจะดาวน์โหลดแบบจำลองจากเว็บไซต์ออนไลน์ จุดแรกควรเป็นThingiverseซึ่งอาจเป็นคอลเล็กชั่นโมเดลที่ผู้ใช้ส่งมาที่มีชื่อเสียงที่สุด อย่างไรก็ตาม มีทางเลือก^{(alternatives)}มากมาย

หลังจากได้รับโมเดลในรูปแบบที่เข้ากันได้ คุณจะเปิดขึ้นในซอฟต์แวร์ที่มาพร้อมกับเครื่องพิมพ์ของคุณ พวกเขาทั้งหมดดูและทำงานแตกต่างกัน แต่แนวคิดพื้นฐานเหมือนกัน คุณอาจต้องดำเนินการกับโมเดล 3 มิติด้วยMeshmixerก่อน ซึ่งจะทำให้มั่นใจว่าโมเดล 3 มิติมีความมั่นคงและเหมาะสำหรับการพิมพ์

ในซอฟต์แวร์เครื่องพิมพ์ 3 มิติ คุณจะเลือกขนาดและคุณภาพของโมเดล จากนั้นซอฟต์แวร์จะแปลงเป็น "ชิ้น" ซึ่งแสดงถึงเลเยอร์การพิมพ์แต่ละชั้น นอกจากนี้ยังจะคำนวณ “นั่งร้าน” ที่จะต้องพิมพ์เพื่อรองรับแบบจำลองในขณะที่ทำ สิ่งนี้สามารถหักออกได้เมื่อพิมพ์เสร็จ

ด้วยการเตรียมการทั้งหมดที่อยู่ข้างหลังคุณ การพิมพ์สามารถเริ่มต้นได้ คุณอาจต้องรอนานทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าคุณภาพ งานพิมพ์คุณภาพสูงแตกต่างกันไปตั้งแต่สองสามชั่วโมงจนถึงสองสามวัน โชคดี^(Thankfully)ที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติบางเครื่องให้คุณติดตามความคืบหน้าของงานพิมพ์จากระยะไกลผ่านแอพได้

เมื่อพิมพ์เสร็จแล้ว คุณจะถอดออกจากเตียงแล้วดึงออกจากนั่งร้าน ในหลายกรณี คุณจะต้องสร้างแบบจำลองให้เสร็จโดยใช้กระดาษทรายและเครื่องมือตัดพิเศษเพื่อขจัดจุดบกพร่อง บางคนถึงกับวาดแบบจำลองของพวกเขา! ขีด จำกัด ที่แท้จริงเพียงอย่างเดียวคือความคิดสร้างสรรค์ของคุณ

หากคุณอยากซื้อเครื่องพิมพ์ 3 มิติ สิ่งเหล่านี้คือตัวเลือกที่ดีที่สุด^{(best picks)} ของเรา และหากคุณมีงบจำกัด ตัวเลือก เหล่านี้ก็เป็นมิตรกับกระเป๋ามากกว่า

HDG Explains : How Does 3D Printing Work?

3D printing has become a much more mainstream teсhnоlogy, with printing machines available at just about every pricе point. Most people who want a 3D printer can probably find a model they can afford. Despite this, 3D printing is still ѕo new that fеw people know how it works. 

This is why now is a good time to answer the question “How does 3D printing work?”. There’s a very good chance you’ll have to use one eventually!

Additive vs Subtractive 3D Printing

There are two broad categories of 3D printing. The 3D printers that you can buy yourself are almost all “additive” machines. In other words, they build 3D objects by adding material (usually in layers) until the object is complete. The 3D printers people think of when they hear “3D printer” is almost always of the additive variety.

Subtractive 3D printing is very different. Here you start with a fixed amount of material and then remove material until only the finished object is left. A sculptor making a statue out of marble is using a subtractive method. Subtractive machines are usually found in large workshops and industrial settings. CNC milling (computer numerical control) systems are probably the best-known example.

We’ll only be concentrating on additive machines from here on out, since they’re relevant to the average consumer. Just know that subtractive machines belong to the same extended family of 3D printers as the one you might put on a desk.

Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering

The three main methods of additive 3D printing are FDM (fused deposition modelling), stereolithography (SLA) and selective laser sintering (SLS).

The da Vinci FDM Printer

FDM is the most common consumer-grade system. With these types of printers a filament of material is passed through a hot print head. The print head is precisely positioned in 3D-space and deposits a layer of material according to exact programmed instructions. There are different approaches to FDM, but we’ll get to that in a moment.

The Nobel SLA Printer 

Stereolithography is much less common in consumer systems. These printers use lasers to cure a liquid resin into a solid plastic material. Usually, the object is “pulled” from a vat of resin, forming layer by layer as it rises from the material. In recent years SLA printers have become more compact and affordable. So it’s a real alternative to FDM printers, depending on what type of final model you settle on.

Selective laser sintering (SLS) uses a powerful laser to fuse a polymer powder. The actual powder acts as a support structure for the print, so this type of printing doesn’t need special scaffolding. SLS is not a type of FDM you’ll find on the desktop. It’s still an industrial technology for now.

Cartesian & Delta Robot Printers

A Delta Robot Printer

The most common type of FDM printer is the cartesian 3D printer. The name refers to cartesian coordinates. That’s the XYZ coordinates we all learned in school. The print head can be moved to any XYZ coordinate within the print volume space. The math is simple, the printers are pretty affordable and print quality is precise. 

However, depending on how granular the XYZ coordinates are, curved surfaces might not be as smooth as they could be, requiring some manual finishing work.

Delta robot printers take a different approach. The print head is mounted to three arms that run on three rails. By varying the height of each arm, the print head can swing. This design allows for the print head to swing in true curves and also allows for tall objects to be printed within the print volume.

Basically, the longer the rails are, the taller the model can be. Rather than XYZ coordinates, delta robot printers use trigonometry to calculate print head position. The end result is that they can’t reach quite the same print resolution as cartesian printers.

To really understand the delta robot concept, you need to see it in action. Have a look at this video by Johann Rocholl and you’ll quickly get the concept.

Notice the articulation on the arms and how freely and smoothly the print head can move.

3D Printer Materials

3D printers use a variety of materials, but there are two plastics that are by far the most common in consumer-grade applications: ABS and PLA.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) is exactly the same plastic that LEGO bricks are made of. This plastic is susceptible to warping when cooling down and needs a printer with a heated print bed. It’s quite impact resistant, but not particularly strong. It’s suitable for making prototype parts and even final parts that aren’t load-bearing.

PLA (Polylactic Acid) has a low melting point, doesn’t warp much, is easy to work with and has fewer failed prints. It’s also far too brittle for any practical use, but it is brilliant for creating smooth, detailed models that are only meant to be looked at.

The good news is that most consumer 3D printers will work with both of these inexpensive materials. So you can change them out as your needs require.

Nylon filament is another option and there are even printers that use wood or metal as a material. Next-generation printers can also handle more than one filament at a time, allowing for mixed material or multi-color prints.

The Typical 3D Printing Process

If you’ve never made a 3D print yourself, you’re probably curious about how it actually works from a user perspective. While using a 3D printer isn’t as easy as knocking out 2D prints on a laser or inkjet printer, it’s not nearly as difficult as you might think.

After setting up the printer according to the manual, with calibration and levelling done correctly, you first need a model to print.

You can make your own model, using something like Zbrush or AutoCAD, but most people are likely to download a model from an online site. The first stop should definitely be Thingiverse, which is quite possibly the most famous collection of user-submitted models. However, there are many alternatives.

After getting a model in a compatible format, you’ll open it up in the software that came with your printer. They all look and work differently, but the basic concept is the same. You may also want to first treat a 3D model with Meshmixer, which ensures that a 3D model is solid and suitable for printing.

In the 3D printer software, you’ll pick the size and quality of the model and the software will convert it into “slices” representing each print layer. It will also calculate the “scaffolding” that has to be printed to support the model while it’s being made. This stuff can be broken off when the print is done.

With all that prep work behind you, the print can begin. Depending on the quality settings, you might be in for a long wait! High quality prints vary from a few hours to a few days. Thankfully, some 3D printers let you monitor the progress of your print remotely via an app.

Once the print is done, you’ll remove it from the bed and then break it free of the scaffolding. In many cases you’ll have to finish the model using sandpaper and special cutting tools to remove imperfections. Some people even paint their models! The only real limit is your creativity.

If you’re itching to buy a 3D printer, these are our best picks and if you’re on a budget, these are more pocket friendly options.

Related posts

• HDG อธิบาย: CAPTCHA คืออะไรและทำงานอย่างไร

• HDG อธิบาย : GPS ทำงานอย่างไร?

• HDG อธิบาย : เทคโนโลยีความจริงเสริมทำงานอย่างไร?

• HDG อธิบาย : SFTP & FTP คืออะไร?

• HDG อธิบาย : เซิร์ฟเวอร์คอมพิวเตอร์คืออะไร?

• HDG อธิบาย : พอร์ตคอมพิวเตอร์คืออะไรและใช้ทำอะไร?

• วิธีลบไวรัสทางลัดใน USB โดยใช้ CMD

• เคล็ดลับและคำแนะนำเกี่ยวกับ Chromebook 12 ข้อ

• วิธีการบอกอะไร True or False บน Internet

• 99 โปรแกรมฟรีแวร์ Windows ที่ดีที่สุดที่คุณอาจไม่เคยรู้จัก

• การชาร์จแบบไร้สายทำงานอย่างไร

• เลือกตั้งแฮ็ 101: Is It Safe ออกเสียงลงคะแนนอิเล็กทรอนิกส์?

• HDG อธิบาย: Markdown คืออะไรและอะไรคือพื้นฐานที่ฉันควรรู้

• HDG อธิบาย : SQL, T-SQL, MSSQL, PL/SQL และ MySQL คืออะไร?

• สร้างการสำรองข้อมูลอิมเมจระบบ Windows 10

• HDG อธิบาย: โหมดนักพัฒนาซอฟต์แวร์ Chromebook คืออะไรและมีประโยชน์อย่างไร

• 5 โปรแกรมฟรีสำหรับล้างฮาร์ดไดรฟ์โดยสมบูรณ์

• วิธีแก้ไขปัญหาเครื่องพิมพ์ WiFi (ไร้สาย)

• HDG อธิบาย: Keylogger คืออะไรและฉันจะลบออกจากคอมพิวเตอร์ได้อย่างไร

• HDG อธิบาย: JavaScript คืออะไรและใช้สำหรับออนไลน์อะไร