• sales
  • 064-931-9191
  • admin@sync-innovation.com
  • support
  • 095-778-1204
  • support@sync-innovation.com
  • mon-sat 8:00-19:00
Menu

Design Guideline สำหรับ FDM SLA SLS 3D Printer

Dimension and Tolerance คืออะไร

ปัจจุบันผู้ที่ใช้เครื่อง 3D Printer มีทั้งบุคคลทั่วไป จนไปถึงวิศวกรในโรงงานอุตสาหกรรม ที่ต้องการชิ้นงานที่มีขนาดแม่นยำ (dimension accuracy) ตามที่ออกแบบไว้ ซึ่งหากเป็นกระบวนการผลิตชิ้นงานดังกล่าวด้วยวิธีทั่วๆไป เช่น CNC ฉีดขึ้นรูป (injection mold) เป่าขึ้นรูป (blow molding) หรือการรีดขึ้นรูป (extrusion) จะมีการเผื่อความคลาดเคลื่อน (tolerance) ที่เกิดจากการผลิตไว้ในแบบ ซึ่งเกิดจากการสะสมองค์ความรู้และประสบการณ์มาหลายสิบปี ในเชิงวิศวกรรมจะเรียกว่า GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerance)

ในขณะที่เทคโนโลยี 3D Printing พึ่งจะเข้าสู่คนทั่วไป หรือในระดับ SME ช่วงไม่ถึง 10 ปี ที่ผ่านมา ดังนั้นบทความนี้สามารถช่วยในเรื่องของการออกแบบ design ชิ้นงานให้เหมาะสมกับเครื่อง 3D Printer แต่ละประเภท ซึ่งนำไปใช้ทั้งบุคคลทั่วไป นักออกแบบ หรือวิศวกรในโรงงานอุตสาหกรรม เพื่อให้ได้งานจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่มีคุณภาพ ขนาด และรายละเอียดตามที่ต้องการ

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ

สำหรับคนที่ต้องการทราบข้อมูลเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ เบื้องต้นที่มีในปัจจุบัน สามารถอ่านได้ที่ “ข้อมูลพื้นฐานสำหรับบุคคลทั่วไปเกี่ยวกับ 3D Printing” (คลิ๊กเพื่ออ่านบทความ) ส่วนในบทความนี้ เนื่องจากผู้ใช้เครื่องของประเทศไทยส่วนใหญ่ จะเป็นเครื่อง FDM SLA เป็นส่วนมาก และมี SLS บางส่วน ดังนั้นจึงขอยกมาเฉพาะเทคโนโลยีที่กล่าวมา

ตัวอย่างงาน FDM (เส้นพลาสติก)

fdm 3d printing sample

ตัวอย่างงาน SLA (เรซิน)

SLA sample

ตัวอย่างงาน SLS (ผงไนลอน)

sls 3d printing sample

ฟีเจอร์ต่างๆที่ควรทราบในการออกแบบ

1. Supported Wall

คือความหนาผนังที่น้อยที่สุด ที่สามารถพิมพ์ได้ โดยมีอย่างน้อย 2 ด้านของผนังติดอยู่กับส่วนประกอบอื่นๆ ทำให้มีโอกาสบิดเบี้ยวน้อย มีความแข็งแรงสูง

  • FDM หัวฉีดขนาดปกติ 0.4 mm ดังนั้นควรมีความหนาไม่น้อยกว่า 0.8 mm หรือ 2 เท่านั่นเอง
  • SLA หากเป็นชิ้นงานทั่วๆไปความหนาระดับ 0.1-0.5 mm สามารถขึ้นรูปได้ไม่ยาก
Supprt Wall

2. Unsupported Wall

คือความหนาผนังที่น้อยที่สุด ที่สามารถพิมพ์ได้ โดยมีด้านหนึ่งของผนังติดอยู่กับส่วนประกอบอื่นๆ ทำให้มีโอกาสบิดเบี้ยว หรือหลุดบริเวณนั้นสูง

  • SLA ก่อนการอบเรซินที่ขึ้นรูปแล้วยังไม่แข็งตัวสมบูรณ์ดังนั้นควรมีความหนาที่มากกว่าปกติ เพื่อลดโอกาสการบิดงอ หรือหดตัว
unsupported wall

3. Overhang

มุมเอียง หรือองศาที่มีส่วนที่ยื่นออกมามากที่สุดในการพิมพ์ โดยไม่ต้องใช้ Support แล้วยังได้คุณภาพผิวที่ดี

  • FDM จะเจอปัญหาเยอะที่สุด เนื่องจากมวลของพลาสติกหลอมมีน้ำหนักมากกว่ากระบวนการอื่นๆ ดังนั้นจึงควรใส่ Support ตั้งแต่มุมเอียง 45 องศาขึ้นไป
  • SLA เอียงได้สูงมากในความเป็นจริง แต่หลายๆเครื่องก็แนะนำที่ 45 องศา เช่นเดียวกับ FDM แต่ทาง 3DHub แนะนำที่ 19 องศา
  • SLS มีส่วนของวัสดุผงเป็นตัวรองรับ ดังนั้นจึงสามารถทำมุมยื่นได้ดี แต่เพื่อลดโอกาสการหด บิดตัว มุมเอียงก็ไม่ควรมากเกินไป
overhang

4. Embossed และ Engraved

ความกว้างในการยืดออก หรือความลึกในการแกะสลัก เช่น ตัวอักษร ร่อง หรือส่วนที่ยืดออก หากมีขนาดไม่เหมาะสม ในบางครั้งจะมีรายละเอียดไม่ครบ หรือผิดเพี้ยนไปจากแบบ

FDM ที่หัวฉีด 0.4 mm สามารถทำส่วนนูนหรือส่วนกดลึกได้ราวๆ 0.6 mm เป็นค่าที่น้อยที่สุด หากน้อยกว่านี้ มีโอกาสที่หัวฉีดจะไม่สามารถขึ้นรูปได้ ต้องเปลี่ยนไปใช้หัวขนาดเล็กลง ส่วนเครื่อง SLS หรือ SLA ที่ใช้เลเซอร์สามารถสร้างฟีเจอร์นี้ได้มีขนาดเล็กมากๆ

embossed and engraved

5. Bridge

ระยะห่างที่มากที่สุด ที่สามารถพิมพ์ขึ้นรูปได้ โดยไม่ต้องมี Support ค้ำยัน ระหว่างเสา 2 เสา หรือจุด 2 จุด

  • FDM หากมีพัดลมความแรงสูงกว่าปกติสามารถที่จะพิมพ์ Bridge ได้ดีขึ้น โดยไม่มีการย้อยของพลาสติกหลอมเหลว
  • SLA ปกติมีส่วนที่เป็น Bridge มากอยู่แล้ว เนื่องจาก Support มีลักษณะเป็นกิ่ง ดังนั้นจึงไม่ต้องคำนึงถึงการออกแบบส่วนนี้
  • SLS มีส่วนของวัสดุผงที่รับน้ำหนักตัวเองอยู่แล้ว ไม่ต้องคำนึงเช่นกัน
bridge

6. Hole

ขนาดรูเจาะที่เล็กที่สุด ที่สามารถพิมพ์ขึ้นรูปได้ ในส่วนนี้แต่ละเครื่อง แต่ละสเปคมีความแตกต่างกันอยู่ ค่าที่นำเสนอเป็นค่ากลางๆของเครื่อง Desktop 3D Printer ทั่วไป
Min Hole

7. Clearance

ระยะเผื่อสำหรับการสวมประกอบ ชิ้นส่วน 2 ชิ้นเข้าด้วยกัน

โดยปกติแล้วเครื่อง FDM ค่าความคลาดเคลื่อนอยู่ที่ 0.1-0.3 mm อยู่แล้ว ดังนั้นการเผื่อขนาดไว้ 0.5 mm ทำให้ชิ้นงานสวมประกอบได้แน่นอน ส่วนความแน่นหรือความแข็งแรง อาจใช้การหยอดกาวช่วยจุดนี้

clearance

8. Minimum feature

รายละเอียดที่เล็กที่สุด ที่เครื่อง 3D Printer สามารถพิมพ์ขึ้นรูปได้ มีแนวคิดเหมือนหัวข้อ 4 Embossed และ Engraved​

9. Pin

ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งทรงกระบอก หรือเกลียวที่เล็กที่สุด ซึ่งสามารถขึ้นรูปได้ แนวคิดเหมือนหัวข้อ 4 Embossed และ Engraved​
pin extrude

10. Unsupported Edge

ส่วนหรือนะยะที่มากที่สุด ซึ่งชิ้นงานสามารถยื่นออกมาเป็นมุมฉาก โดยไม่ต้องใช้ Support

unsupport edge

การออกแบบที่เหมาะสม

ตารางด้านล่างอ้างอิงข้อมูลจาก 3D Printing Handbook ของ 3DHub ซึ่งอาจมีความแตกต่างกับเครื่อง 3D Printer ที่ผู้อ่านใช้บ้าง ดังนั้นจึงควรทดลอง โดยใช้ข้อมูลดังกล่าวเป็นจุดเริ่มต้น เพื่อความแม่นยำที่มากขึ้น โดยอาจทำ 3D Model ง่ายๆเพื่อทดสอบ

ชิ้นงานสำหรับการปรับตั้งค่าสำเร็จรูป

ปัจจุบันมี 3D Model หลายตัวที่ผู้ใช้เครื่อง 3D Printer ยอมรับเป็นมาตรฐานการตั้งค่า โดยบทความนี้ ได้นำตัวอย่างของ Autodesk ที่ร่วมมือกับ Kickstarters สร้าง Calibration Model สำหรับแคมเปญที่จะเกิดขึ้น หรือเกิดขึ้นไปแล้ว โดยมีการทดสอบตามบทความด้านบนเกือบทั้งหมด สามารถนำไปใช้ได้ทุกเครื่อง ทุกเทคโนโลยี (แต่เน้น FDM เป็นทางการ) โดยนอกจากตัวไฟล์ stl แล้ว ยังมีบทความข้อแนะนำการปรับตั้งค่าเครื่องอย่างละเอียดอีกด้วย สนใจดาวน์โหลดไฟล์ หรืออ่านบทความ ไปได้ตามลิ้งนี้เลย

3d model calibration
3d model calibration2

แหล่งข้อมูล

บทความนี้ยังไม่ได้กล่าวถึงการเผื่อขนาดความคลาดเคลื่อน (Tolerance) ซึ่งค่านี้จะระบุได้ยาก เนื่องจากเครื่องแต่ละเครื่องมีความคลาดเคลื่อนแตกต่างกันอยู่แล้ว ถึงแม้จะเป็นระดับอุตสาหกรรม ก็ยังมีฟังก์ชั่น Dimension Calibrate ก่อนการใช้งาน ดังนั้นผู้ใช้ควรทดลองพิมพ์ชิ้นงานเรขาคณิตง่ายๆ เพื่อดูความคลาดเคลื่อนของตัว ซึ่งโดยปกติเครื่อง FDM ทั่วไปจะไม่เกิน 0.5 mm SLA/DLP ไม่เกิน 0.2 mm ส่วนเครื่อง SLS ที่ตั้งค่ามาดีแล้ว ไม่ควรเกิน 0.2 mm เช่นกัน

  • https://www.shapeways.com/
  • Additive Manufacturing, Hanser Publisher
  • 3D Printing Handbook, 3DHub
  • https://www.kickstarter.com/blog/2221

.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Share on facebook
Facebook
Share on google
Google+
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on pinterest
Pinterest

สนใจเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เรามีเครื่องที่ตอบโจทย์การใช้งานทุกประเภท ตั้งแต่บุคคลเริ่มต้นจนไปถึงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ พร้อมให้คำแนะนำการใช้งาน และวัสดุที่เหมาะสม เพื่อให้คุ้มค่าการลงทุนมากที่สุด

ติดตามข่าวสารและบทความ

บทความน่าสนใจอื่นๆ

Injection molding with 3D model
3D Printing Technology

3D Printing กับ Injection molding

การพิมพ์ 3 มิติและการฉีดขึ้นรูปอาจเป็นกระบวนการที่แตกต่างกันอย่างมาก แต่ทั้งคู่ต่างก็มีส่วนสำคัญในการผลิต โดย

อ่านต่อ
Youtube logo
3D Printing Technology

แนะนำ Youtube Channel ที่น่าสนใจสำหรับ Maker สาย 3D Printing

สำหรับยุคนี้การสื่อสารผ่านช่องทางอย่าง Facebook Youtube ได้รับความนิยมมากกว่าการทำคอนเทนต์ที่เป็นตัวอักษรบนเวบไซต์อย่างเดียวไปแล้ว เนื่องจากเป็นการสื่อสารที่เห็นภาพ

อ่านต่อ