ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันว่า เครื่องฉีดขึ้นรูปชิ้นงานแบบ 3 มิติ หรือ FDM 3D Printer มีการใช้งานมากที่สุดในโลก (ที่มา)เนื่องจากเป็นกระบวนการที่เข้าใจง่าย ไม่ซับซ้อน เหมือนการปั้นดินน้ำมันขึ้นมา โดยให้ความร้อนจนนิ่มแล้วใช่มือสร้างชิ้นงานขึ้น หรือปืนยิงกาวที่มีตัวให้ความร้อนที่หัวแล้วดันแท่งกาวที่หลอมละลายออกมา ด้วยสาเหตุดังกล่าว ทำให้เทคโนโลยี FDM 3D Printing เป็นที่นิยมใช้ และเกิดการแข่งขันจนราคาลดลงเรื่อยๆ จากหลักล้าน เหลืิอเพียงหลักหมื่นและหลักพัน บทความนี้จึงได้รวบรวมข้อมูลของเส้นพลาสติก Filament ที่มีในปัจจุบัน เพื่อเป็นแนวทางให้ผู้ใช้ เลือกวัสดุได้อย่างเหมาะสมกับความต้องการ
ประเภทของ Filament ที่ใช้กับเครื่อง FDM 3D Printer
PLA (Polylactic Acid) สำหรับ FDM 3D Printer
PLA นับว่าเป็นวัสดุยอดนิยมของเครื่อง 3D Printer เนื่องจากสมบัติที่พิมพ์ขึ้นรูปได้ง่าย ใช้ความร้อนต่ำ เป็นพลาสติกที่มีส่วนผสมจากธรรมชาติ สามารถย่อยสลายและรีไซเคิลได้ง่าย รวมถึงมีสารเคมี ฝุ่นผง และกลิ่นขณะพิมพ์น้อยกว่าพลาสติกชนิดอื่นๆ จึงกลายเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ ตั้งแต่คนที่เริ่มต้นใช้งาน การศึกษา จนไปถึงบริการพิมพ์มืออาชีพ และอุตสาหกรรมดังนั้นจึงเห็น PLA ตามท้องตลาด หลากหลายสี ยี่ห้อ และราคา ก่อนหน้าที่จะใช้งานในเครื่อง FDM 3D Printer นั้น PLA ถูกใช้ในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ จึงจัดอยู่ในกลุ่มวัสดุ Food grade สามารถใช้เป็นผลิตภัณฑ์ที่สัมผัสกับคนได้ แต่ควรดูเรื่องความสะอาดของตัวเครื่องประกอบด้วย
สรุปข้อมูล PLA
- มีความแข็งแรงมาก แต่เปราะ ไม่มีเหมาะงานที่มีการกระแทก ดัดงอ หรือดึงยืด
- การหดตัวน้อยมาก ให้ขนาดชิ้นงานแม่นยำ
- เหมาะกับงานต้นแบบ งานโชว์ ของเล่น และชิ้นส่วนที่ไม่ต้องรับแรง
- ทนอุณหภูมิแค่ 40-50 ºC ไม่เหมาะกับวางกลางแดด หรืออับอากาศ
PLA Modified สำหรับ FDM 3D Printer
เนื่องจาก PLA เป็นวัสดุที่พิมพ์ง่ายและใช้งานมากที่สุด แต่ก็มีข้อด้อยด้านความเปราะ ไม่ทนอุณหภูมิสูง ดังนั้นผู้ผลิตหลายรายจึงมีการปรับปรุงสมบัติของ PLA ใหม่ โดยมีชื่อต่อท้ายแตกต่างกันออกไปเช่น PLA Pro, PLA Max, PLA HT หรือ PLA High Speed บทความนี้จึงรวมตัวอย่างที่ได้พบมาเป็นข้อมูล
- Matterhacker PLA Pro หดตัวน้อยลง พิมพ์ได้เร็วขึ้น
- Polymaker PLA Max ดัดงอได้มากกว่า PLA ปกติถึง 8 เท่า
- Proto-pasta/Bigrep HT PLA ที่สามารถทนร้อนได้ถึง 100-115 C
- Bigrep HS PLA ที่พิมพ์ได้เร็วขึ้น 6 เท่า อุณหภูมิที่หัวเริ่มต้น 170C ต่ำกว่าปกติ 20 C เลย
- PLA Matte Surface เป็นวัสดุที่พัฒนาให้ผิวของชิ้นงานเป็นสีด้านไม่สะท้อนแสง เหมือนงานพิมพ์จาก ABS
สรุปข้อมูล PLA Modified
ดูรายละเอียดจากผู้ผลิต
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) สำหรับ FDM 3D Printer
ABS เป็นอีกหนึ่งในวัสดุพื้นฐานของเครื่อง FDM 3D Printer เนื่องจากมีสมบัติทางกลที่ดี มีความเหนียว งอได้เล็กน้อย สามารถผลิตเป็นชิ้นงาน รับแรงกด แรงดัดได้ ดังนั้นเหมาะกับชิ้นส่วนทางวิศวกรรม ที่ต้องมีการประกอบ (Assembly) สวมโดยใช้แรง (Snap-fit) โดยไม่เสียหายเมื่อใช้งานไปนานๆ รวมถึงการทนทานต่อความร้อนถึง 100 องศาเซลเซียส จึงสามารถใช้งานในเครื่องจักร โรงงานอุตสาหกรรมได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ยังสามารถเจาะทำเกลียว ขัดผิว และทำสีได้ง่ายกว่าพลาสติก Filament ชนิดอื่นๆ
ABS มีสมบัติด้อยตรงที่ไม่ทนต่อแสงแดดและ UV โดยหากใช้สีขาว ชิ้นงานจะเริ่มออกเหลือง กรอบ และแตกหักง่ายเมื่อใช้ไปงานไปเป็นระยะเวลาหนึ่ง รวมถึงปัญหาจากการพิมพ์ด้วยเครื่อง 3D Printer จะพบอากาศงอที่ฐาน (Warpage) เป็นระยะแรกเริ่ม หากเป็นชิ้นงานขนาดใหญ่จะพบอากาศแตกร้าวภายในชิ้นงาน (Crack) ดังนั้นจึงควรใช้เครื่องที่มีฝาครอบปิด (Enclosure) เป็นอย่างน้อย หรือใช้เครื่องที่มีระบบควบคุมความร้อนภายใน (Heating chamber) ที่สามารถทำอุณหภูมิได้ 80-90 องศาเซลเซียส
สรุปข้อมูล ABS
- เหนียวรับแรงดัด (Flexural) และแรงกระแทก (Impact) ได้ดี
- ขัดผิว ทำสี หรือเจาะเกลียวได้ง่าย
- ทนทานต่อความร้อนได้ 90-100 ºC
- ขึ้นรูปยาก ปัญหาเยอะ
- มีกลิ่นเหม็น และสารเคมีที่มีอันตราย
- ไม่ทนทานต่อแสง UV
ABS+, ABS Pro, ABS low warp สำหรับ FDM 3D Printer
เนื่องจาก ABS มีค่าการหดตัว (Shrinkage) ที่สูง มำให้พิมพ์ขึ้นรูปด้วยเครื่อง 3D Printer ยาก จึงมีผู้ผลิตบางรายพัฒนาโดยใส่สารตัวเติมชนิดต่างๆ เพื่อวัตถุประสงค์หลักคือ พิมพ์ให้ง่ายขึ้น ลดปัญหาการหดตัวขณะพิมพ์ ส่วนใหญ่จะใช้คำว่า Low Warp เป็นส่วนใหญ่ หรือบางรายจะใช้คำว่า Plus หรือ Pro ต่อ ท้ายเพื่อให้คนทั่วไปเข้าใจว่าดีกว่าเดิม สมบัติหลักๆที่จะเปลี่ยนไปคือ
- มีความหนืดลดลง พิมพ์ได้ง่ายขึ้น
- การหดตัวต่ำลง
- บางผู้ผลิตเติมสารให้แข็งแรง และเหนียวมากขึ้น
- ทนต่อ UV มากขึ้น โดยจะใช้ชื่อวัสดุว่า ASA
สรุปข้อมูล ABS Modified
ดูข้อมูลจากผู้ผลิต
PETG (Polyethylene Terephthalate with Glycol) สำหรับ FDM 3D Printer
- เป็นวัสดุที่ปลอดภัย แม้จะไม่มีตรา Food grade แต่สารพิษน้อยกว่าเส้นพลาสติกทั่วๆไป
- เหนียว ทนทานต่อการฉีดขาด มีการยึดเกาะระหว่างเนื้อพลาสติกดีมาก
- ทนร้อนตั้งแต่ 75 ºC จนไปถึง 200 ºC ในบางชนิด
- ใช้อุณหภูมิในการพิมพ์ 220-260 ºC ดังนั้นเครื่อง 3D Printer ทั่วไปสามารถใช้งานได้
- สีปกติโปร่งใส เหมาะกับผลิตภัณฑ์ เช่น แจกัน โคมไฟ
สรุปข้อมูล PETG
- เหนียวกว่า ABS แต่รับแรงดัดได้น้อยกว่าเล็กน้อย
- PETG เกรดทั่วไปทนร้อนได้ประมาณ 75-80 องศาเซลเซียส แต่บางเกรดทนได้ถึง 120-130 องศาเซลเซียส
- ทนสภาพแวดล้อม กรด-ด่าง แบบอ่อนๆได้
- พื้นฐานเป็นวัสดุโปร่งใส เหมาะกับงานโคมไฟ งานอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการเห็นภายใน
- ขัดและทำสียากกว่า PLA และ ABS
Filament ในกลุ่มนี้ สำหรับคนที่ต้องการสมบัติของชิ้นงานที่ผลิตออกมาแล้ว มีความแข็งแรง เหนียว ทนทนต่ออุณหภูมิและสารเคมีมากกว่าเส้นทั่วๆไป ผู้ใช้ควรมีทักษะและประสบการณ์ด้าน 3D Printer ในระดับหนึ่ง เพราะต่อให้เป็นเครื่องจากแบรนด์ดังระดับโลก ก้ยังต้องมีการ fine tune แต่ละเครื่องให้เหมาะสมกับแบบ 3D และเส้นแต่ละยี่ห้อ
PC (Polycarbonate) สำหรับ FDM 3D Printer
PC Filament ชื่อเต็มคือเส้นพลาสติกพอลิคาร์บอเนต (Polycarbonate) เป็นวัสดุที่พัฒนาขึ้นตั้งแต่ปี 1989 มีการใช้งานหลากหลายมาก ทั้งอุตสาหกรรมยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ ก่อสร้าง หรือการแพทย์ เนื่องจากสมบัติเดิมๆ ที่มีความแข็งแรงสูง เหนียว ทนกรด-ด่าง สารเคมี และความร้อนสูง รวมไปถึงมีการพัฒนาสูตร PC ใหม่ๆมากมาย ที่ไม่น่าเชื่อว่า เช่น โคมไฟโปรเจคเตอร์ของรถยนต์ หรือแผ่นเก็บข้อมูล (Compact Discs, CD) ที่มีความใสเหมือนกระจก ก็ผลิตจาก PC ส่วนเครื่อง 3D Printer นั้น เส้น PC Filament ค่อนข้างมีจำกัด ไม่ได้มีตัวเลือกมากนัก ดังนั้นการเลือกซื้อให้ดูจากยี่ห้อ ที่มีการทดลองใช้งานจริง และข้อมูลเชิงเทคนิคเพียงพอ ที่จะสามารถขึ้นรูปได้
สรุปข้อมูล PC
- เหนียว แข็งแรง ทนแรงดัดได้ดี โดยไม่งอ ขนาดไม่เปลี่ยนแปลงตามการใช้งาน
- ทนร้อนได้ สูงถึง 120 ºC สำหรับการใช้งานระยะยาว และ 140 ºC สำหรับงานระยะสั้่น
- ทนสภาพแวดล้อม กรด-ด่าง ได้ระดับหนึ่ง
- สีเดิมคือโปร่งใส แสงส่องผ่านได้
- ใช้ความร้อนที่หัวและฐานพิมพ์สูงกว่าปกติ ไม่เหมาะกับเครื่อง 3D Printer ทั่วไป
- PC ดูดความชื้นในอากาศได้ดี ควรเก็บเส้นในตู้ปิด และอบก่อนใช้งาน
Nylon (Polyamide, PA) สำหรับ FDM 3D Printer
ไนลอน Filament ในยุคแรกๆ แทบจะไม่มีการใช้งานในเครื่อง FDM 3D Printer เนื่องจากการหดตัว และการดูดความชื้นในอากาศที่สูงมาก จึงมีปัญหาการขึ้นรูปพอสมควร จึงไม่เป็นที่นิยมใช้ เมื่อ 1-2 ปีที่ผ่านมา เริ่มมีผู้ผลิตหลายรายพัฒนาไนลอนสูตรใหม่ที่การหดตัวลดลง (low warp) ทำให้พิมพ์ได้ง่ายขึ้น ใช้อุณหภูมิต่ำลงมาก จากปกติ 260-300 °C เหลือแค่ 240-280 °C เท่านั้น เช่น Polymaker Colorfabb Taulman Matterhacker 3DXTech ดังนั้นจึงเป็นวัสดุหนึ่งที่ฝั่งวิศวกรรมให้ความสนใจมากที่สุด เนื่องจากความเหนียวที่สูงมาก ดัดงอได้เยอะ โดยไม่หักหรือเสียหาย รวมทั้งทนความร้อน และสารเคมีได้อย่างดีเยี่ยม แม้แต่เครื่องที่ราคาแพง และเทคโนโลยีสูงกว่าอย่าง SLS หรือ Binder Jet ก็ยังใช้ไนลอนเป็นวัสดุหลักในการพิมพ์
สรุปข้อมูล Nylon
- เหนียว ทนแรงดัด แรงกระแทกได้ดีกว่า PC สามารถงอได้โดยไม่หัก
- ทนร้อนได้ สูงถึง 90 °C สำหรับการใช้งานระยะยาว
- ทนสภาพแวดล้อม กรด-ด่าง ได้ระดับหนึ่ง
- สามารถเจาะทำเกลียว ทำสี ย้อมสีได้ง่าย
- ดูดความชื้นในอากาศสูงมากๆ ต้องมีตู้เก็บเส้นมีที่อุ่นร้อนโดยเฉพาะ สำหรับการพิมพ์งานระยะยาวเกิน 4 ชั่วโมง
PP (Polypropylene) สำหรับ FDM 3D Printer
PP เป็นวัสดุหลักในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ ดังนั้นรอบๆตัวเราจะเห็นพลาสติกจาก PP เกือบทั้งหมด เช่น ที่ใส่อาหารแช่แข็ง จานพลาสติก แก้วน้ำ กล่องใส่ของ รวมไปถึงชิ้นส่วนทางอุตสาหกรรมเคมี ที่ ต้องตากแดด หรือมีไอระเหยของกรด-ด่าง สมบัติเดิมๆของ PP คือเหนียว ยืดตัวได้เยอะมาก ทนร้อนได้ 100 ºC จึงสามารถใช้เป็นภาชนะอุ่นอาหารเข้าเตาโมโคเวฟได้ นอกจากนี้ยังเป็นวัสดุกลุ่ม Food grade เหมือน PETG อีกด้วย การพิมพ์ PP จุดสำคัญอยู่ที่ฐานที่ใช้ เนื่องจาก PP มีการหดตัวที่สูงมากๆ วัสดุหนึ่ง ถ้าเป็นกระบวนการ Injection Molding ต้องให้แรงดันย้ำ เติมเนื้อสูงมาก อีกอย่างคือ จะยึดเกาะกับตัว PP เองได้ดี ดังนั้นควรใช้เทปกาว PP แบบทนร้อน แปะบนฐานพิมพ์ หรือใช้แผ่น PP Sheet ทากาว เป็นฐานรอง จะลดปัญหาชิ้นงานหลุดจากฐานขณะพิมพ์ได้
สรุปข้อมูล PP
- เหนียว อ่อนตัว ได้มากกว่า PC Nylon แต่การต้านทานการขัดถู เฉือน จะน้อยกว่า
- ทนร้อนได้ สูงถึง 100 ºC สำหรับการใช้งานระยะยาว
- ทนสภาพแวดล้อม กรด-ด่าง ได้ดี
- เป็นวัสดุโปร่งใสมากวัสดุหนึ่ง เหมาะกับงานบรรจุภัณฑ์
- เป็นอีกวัสดุที่พิมพ์ยากมาก เนื่องจาก PP ไม่ยึดเกาะกับใคร
- มีตัวเลือกในตลาดน้อยมาก
Composite material แปลว่า “วัสดุประกอบ” หรือ “วัสดุผสม” ดังนัั้นจะมีวัสดุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปผสมเข้าด้วยกัน ส่วนใหญ่จะ มี 2 ประเภท สำหรับเครื่อง FDM 3D Printer
- แบบไม่เสริมแรง (non reinforce) เช่น ผสมแป้งลดต้นทุน ลดการหดตัว หรือเพิ่มสีสรร พื้นผิวให้สวยงามมากขึ้น เช่น พวกผสมผงไม้ ผงโลหะ ผงเซรามิกส์ เกือบทั้งหมดจะใช้เส้น PLA Filament เป็นวัสดุหลัก และใส่สารดังกล่าว 20-60%
- แบบเสริมแรง เสริมคุณสมบัติ (reinforce) กลุ่มนี้จะหวังผลด้านความแข็งแรง และทนทานมากขึ้น เช่น ผสมเส้นใบคาร์บอน (Carbon fiber) เส้นใยแก้ว (Glass fiber) เป็นพื้นฐาน ส่วนยุคใหม่จะเป็นพวก เส้นใยคาร์บอนนาโน (Cabon nanotube) หรือ กราฟีน (Graphene) ปริมาณการใส่มีตั้งแต่ 10-30%
Woodfill สำหรับ FDM 3D Printer
PLA + Woodfill Filament เป็นวัสดุหนึ่งที่ทำให้คนทั่วไป สนใจเครื่อง 3D Printer กันมากขึ้น เนื่องจากให้สี กลิ่น ลักษณะภายนอก เหมือนผลิตภัณฑ์จากไม้จริง นอกจากนี้ยังช่วยเสริมความแข็งแรงให้ PLA ส่วนหนึ่ง ในด้านการรับแรงกระแทก (Impact) โดยปกติแล้วจะมีการผสมตั้งแต่ 30-60% ซึ่งยิ่งมาก ก็จะขึ้นรูปด้วยเครื่อง FDM 3D Printer ยากขึ้น เนื่องจากเส้นจะเปราะ ทำให้เกิดการหักขณะพิมพ์ ดังนั้นต้องจัดการระบบแขวนเส้นให้ดี ชิ้นงานที่พิมพ์เสร็จแล้ว สามารถขัด ย้อมสี เคลือบ ได้เหมือนงานไม้ปกติ
สรุปข้อมูล Woodfill
- การใช้งาน สมบัติทั่วไป เหมือน PLA ปกติ
- สี และกลิ่นของชิ้นงาน ขึ้นอยู่กับชนิดของผงไม้ที่ผสม
- ควรใช้อุณหภูมิที่หัวต่ำที่สุด เพื่อป้องกันผงไม้ไหม้
- ปรับปรุงระบบแขวนม้วนลพลาสติกก่อนใช้งาน
- ชิ้นงานจะมีความแข็งลดลง แต่ทนแรงดัด แรงกระแทกได้ดีขึ้น
- ผงไม้ดูดความชื้นในอากาศได้ดี หลังใช้เสร็จควรเก็บทันที
Metalfill สำหรับ FDM 3D Printer
เป็นอีกเส้นชนิดหนึ่งที่ทำให้คนทั่วไปสนใจ เนื่องจากลักษณะและพื้นผิวภายนอกที่เหมือนโลหะจริง โดยวัสดุหลักที่ใช้เกือบทุกผู้ผลิตคือ PLA ผสมผงโลหะชนิดต่างๆ เช่น ทองแดง (Copper) ทองเหลือง (Brass) บรอนซ์ (Bronze) หรือโลหะ (Steel) ซึ่งจะให้สีและผิวที่แตกต่างกันออกไป ส่วนสมบัติของชิ้นงานไม่ได้เปลี่ยนไปมากนัก ชิ้นงานที่พิมพ์เสร็จแล้ว สามารถนำมาขัดด้วยกระดาษทราย หรือเข้าเครื่องพ่นทรายเบา เพื่อให้ผิวเงามากขึ้นได้
สรุปข้อมูล Metalfill
- การใช้งาน สมบัติทั่วไป เหมือน PLA ปกติ
- สีและผิวภายนอก ขึ้นอยู่กับชนิดโลหะที่มาผสม
- ปรับปรุงระบบแขวนม้วนพลาสติกก่อนใช้งาน
Reinforce สำหรับ FDM 3D Printer
เส้นพลาสติก Filament สำหรับเครื่อง 3D Printer ปัจจุบัน ที่มีการใส่เส้นใยเสริมแรงจะมีด้วยกัน 2 ชนิด ในท้องตลาดคือ เส้นใยคาร์บอน และเส้นใยแก้ว ซึ่งมีอัตราส่วนการผสมตั้งแต่ 10-30% โดยน้ำหนัก ทำให้ความแข็งแรงโดยรวมเปลี่ยนไป โดยวัสดุ ABA PET Nylon PC จะมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นสูงมาก 50-200% จากปกติใช้แรงในการดัด (Flexural strength) อยู่ที่ 100 กลายเป็นต้องใช้แรง 150-300 เพื่องอชิ้นงาน รวมไปถึงแรงที่ดึงชิ้นงานให้ขาด (Tensile strength) ก็เพิ่มสูงขึ้นเช่นเดียวกัน
ส่วนที่ลดลงจะเป็นสมบัติด้านความยืดหยุ่น (Flexible) เช่น ระยะที่งอได้ ระยะที่ยืดได้ จะลดลงระดับหนึ่ง ข้อดีอีกข้อในกรณีที่เป็นเส้นใยคาร์บอนคือ ผิวของชิ้นงานที่ได้ จะเนียนเรียบสวยงามกว่าปกติ รอยแยกระหว่างชั้นจะลดลงมากจนแทบจะเห็นเป็นชิ้นงานปกติ ที่ไม่ได้มาจากเครื่อง 3D Printer เลย(ติดตามการเจาะลึกด้านการเสริมแรงขอวัสดุ 3D Print ได้เร็วๆนี้)
สรุปข้อมูล Reinforce filament
- ความแข็งแรงโดยรวมเพิ่มขึ้น 2-3 เท่า ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุเริ่มต้น
- PLA เป็นวัสดุที่ไม่ควรใช้ เนื่องจากมีสมบัติเปราะอยู่แล้ว การเติมเส้นใย ยิ่งทำให้เปราะมากขึ้น
- ผิวของชิ้นงานที่เติมเส้นใยคาร์บอนจะเนียนเรียบสวยงาม เหมือนงานจากเส้นที่เป็น metalfill
- สามารถขัดผิว เจาะทำเกลียว หรือตัดโดยใช้เครื่องมือปกติได้เลย
- อันตรายจากฝุ่น และละอองขนาดเล็กมีสูงมาก ควรใช้เครื่องระบบปิด มีที่กรองอากาศ
- การดูดความชื้นจะเพิ่มสูงขึ้น ควรอบเส้นพลาสติกก่อนการใช้งาน
PLA Flex เป็นเส้นแบบยืดหยุ่นเริ่มต้น ที่ขึ้นรูปด้วยเครื่อง FDM 3D Printer ง่ายที่สุด เนื่องจากตัวเส้นยังคงมีความแข็ง ไม่งอ ได้ง่ายเหมือนอีก 2 ชนิด จึงไม่จำเป็นต้องปรับปรุงเครื่องสำหรับเส้นประเภทนี้ แต่ต้องไปปรับ ตัวแปรการพิมพ์ในโปรแกรม slicer แทน สมบัติของเส้นประเภทนี้จะแตกต่างจาก PLA เดิมอย่างมาก คือ ไม่มีความเปราะอีกต่อไป สามารถปริ้นขึ้นรูปเป็นของเล่นเด็ก ของตั้งโชว์ โดยไม่ต้องกลัวตกจากที่สูงแล้วเสียหายอีกต่อไป
สรุปข้อมูล PLA Flex
- เป็น PLA ที่ดัดงอ ได้ ตกจากที่สูงแล้วไม่เสียหาย
- ทนอุณหภูมิเท่าเดิมคือประมาณ 40-50 ºC
- สามารถใช้ทำเป็นตรายางได้ ไม่แข็งหรือนิ่มจนเกินไป
- ต้องปรับค่าตัวแปรในการพิมพ์ ทุกตัวยกเว้นอุณหภูมิ
- ราคาแพงกว่า PLA ปกติ 2 เท่า
- การดึงยืดไม่ได้สูงเท่า TPU และ TPE
TPU/TPE สำหรับ FDM 3D Printer
Printer นั้น มีให้เลือกมากมายทั้งเส้นที่ผลิตจากจีน เส้นยุโรป หรืออเมริกา ซึ่งมีความแตกต่างกันมาก ไม่เหมือน PLA ที่จะผลิตคนละที่ แต่ก็พิมพ์ได้ไม่แตกต่างกัน ตัวแปรนึงที่ควรมองหาเพื่อใช้อ้างอิงนั้นคือค่าความแข็ง (Hardness) ที่มัก บอกเป็นค่า Shore อย่างของ Ninjaflex ที่ผู้เขียนใช้บ่อยๆ จะมี 3 เกรดคือ 85A 95A และ 75D เลขยิ่งมาก ยิ่งแสดงว่าแข็ง แต่เปรียบเทียบข้ามระหว่าง A และ D ไม่ได้ (สำหรับคนทั่วไป)
วัสดุ TPE หรือ TPU นั้นจะแตกต่างกับ PLA Flex ตรงที่ยืดตัวได้สูงมาก ให้นึกถึงหนังยางรัดของจะใกล้เคียงที่สุด นอกจากนี้ยังต้านทานต่อการขัดถู (Abrasion) แรงดัดอัด (Pressure) รวมถึงดูดซับแรงได้อย่างดีมาก เหมาะกับการนำไปผลิตเป็น Bearing กันสะเทืิอน ซีล ประเก็น ขนาดเล็ก ที่ผลิตได้ยาก หรือมีรูปร่างพิเศษที่ไม่มีขาย กลุ่ม Flexible robot ที่มีข้อต่อเล็กๆ รวมถึงแผ่นรองฝ่าเท้า (Insole) ก็เป็น Application หนึ่งของวัสดุในกลุ่มนี้
สรุปข้อมูล TPU/TPE
- ดึงยืดได้สูงมาก ไม่มีทางฉีกขาดด้วยมือคน ยกเว้นเอามีดไปกรีดให้เป็นรอยบาก
- ทนอุณหภูมิได้ 50-60 ºC ดีกว่า PLA สามารถวางตากแดดได้
- ทนต่อแรงกระแทกได้ดีมาก เหมาะกับการทำประเก็น แบริ่งยาง หรือแผ่นรองฝ่าเท้า
- เก็บไว้ได้นาน ไม่ต้องกลับเสื่อมสภาพ
- ราคาแพงมากกว่า PLA Flex ถึง 2 เท่า
- พิมพ์ขึ้นรูปด้วยเครื่อง 3D Printer ยากมาก
เส้นในกลุ่มสุดท้าย เป็นเส้นที่มีสมบัติเฉพาะตัว เหมาะกับงานเฉพาะทาง ส่วนใหญ่มีราคาแพง และหาซื้อได้ยากในประเทศไทย
PVA (Polyvinyl Alcohol) สำหรับ FDM 3D Printer
PVA มีอีกชื่อว่า water dissoluble หรือเส้นละลายน้ำ โดยตัวเส้นเอง มีหน้าที่เป็น support ให้กับชิ้นงานเป็นหลัก เพื่อให้ผิวบริเวณที่โดน support เนียนเรียบสวยงาม จากปกติ ต้องเว้นระยะห่าง 0.1-0.3 mm เพื่อให้แกะ support และชิ้นงานได้ง่าย แต่หากใช้ PVA สามารถตั้งค่าระยะห่างเป็น 0 mm ได้เลย ส่วนใหญ่จะใช้ควบคู่กับ PLA เป็นหลัก เนื่องจากวัสดุ 2 ชนิดนี้จะไม่เชื่อมติดกัน หลังจากพิมพ์เสร็จสามารถนำชิ้นงานไปละลายด้วยน้ำอุ่น12-24 ชั่วโมง ตัวเส้น PVA ก็จะหายไปหมดเหลือแต่ชิ้นงาน เหมาะสำหรับงานที่มีความซับซ้อน ไม่สามารถที่จะแกะ หรือตัด support ข้างในได้ อย่างไรก็ตาม PVA มีข้อด้อยตรงที่เป็นเส้นกึ่ง Flexible จึงไม่สามารถพิมพ์เร็วได้ และมีการดูดความชื้นในอากาศเร็วมากๆ ชนิดหนึ่ง ทำให้การเก็บรักษาและใช้งานค่อนข้างลำบาก รวมไปถึงราคาที่แพงมากๆ จึงนิยมใช้เฉพาะงานที่พิมพ์ด้วยวิธีปกติไม่ได้
สรุปข้อมูล PVA
- ความยากในการพิมพ์เทียบเท่า PLA Flex
- ใช้เวลาละลายน้ำ 12-24 ชั่วโมง หากใช้น้ำอุ่นจะเร็วขึ้น
- นิยมใช้ควบคู่กับ PLA เท่านั้น เนื่องจาก อุณหภูมิในการพิมพ์ขึ้นรูปใกล้เคียงกัน
- ดูดความชื้นในอากาศได้เร็ว และสูงมาก ทำให้เสื่อมสภาพได้ไว
- ราคาแพง และหาซื้อได้ยาก
PVB (Polyvinyl butyral) สำหรับ FDM 3D Printer
PVB มีลักษณะคล้าย PVA แต่มีความแข็งมากกว่า ใกล้เคียงกับ PLA มีสมบัติพิเศษคือละลายใน Isopropyl Alcohol (IPA) หาแช่เป็นระยะเวลานานๆ ส่วนการนำมาใช้งานเป็นวัสดุสำหรับเครื่อง FDM 3D Printer นั้น มาจากบริษัท Polymaker ที่ต้องการให้ผลิตภัณฑ์จาก 3D Print มีผิวที่เนียบเรียบ เงางาม โดยใช้เส้นจาก PVB และระบบพ่น IPA ในระยะเวลา 20-30 นาที ช่วยละลายชิ้นงานจาก PVB ทำให้ผิวเรียบจากการละลาย นิ่ม และเงางามมากขึ้น ส่วนการนำมาใช้เป็น support แบบ PVA นั้น ยังไม่นิยม เนื่องจากตัว IPA ค่อนข้างอันตราย ไม่เหมาะกับการใช้งานทั่วไป
สรุปข้อมูล PVB
- สมบัติปกติคล้ายคลึงกับ PLA
- สามารถใช้ค่าการพิมพ์เหมือน PLA ได้เลย
- ละลายใน IPA ไม่ละลายในน้ำเปล่า
- Polymaker นำมาใช้ โดยใช้ชื่อทางการค้าว่า Polysmooth (PVB) และ Polysher (อุปกรณ์พ่น IPA)
- เน้นผลิตชิ้นงานที่ต้องการความสวยงาม ผิวเนียบเรียบ และเงางาม
Wax/Cast Filament สำหรับ FDM 3D Printer
เป็นเส้น Filament ที่ผสม Wax เข้าไปส่วนหนึ่ง เพื่อวัตถุประสงค์ในการช่วยให้พลาสติกสามารถเผาได้สะอาดมากขึ้น ไม่เหลือเศษขี้เถ้าตกค้าง โดยแต่ละผู้ผลิตก็จะมีค่าการพิมพ์และสมบัติ รวมถึงขั้นตอน เวลาในการเผาแตกต่างกันไป มีชื่อเรียกต่างกัน เช่น Print2cast Moldlay หรือ PolyCast เป็นต้น เป็นเส้นที่พิมพ์ขึ้นรูปได้ไม่ยาก เหมือน PLA ทั่วๆไป
สรุปข้อมูล Wax filament
- สมบัติปกติคล้ายคลึงกับ PLA แต่ผิวจะนิ่มๆ คล้ายขี้ผึ้ง
- สามารถใช้ค่าการพิมพ์เหมือน PLA ได้เลย
- เวลาในการเผาเพื่อละลายพลาสติก ดูข้อมูลได้จากผู้ผลิต
การทำ Investment Casting จากเครื่อง 3D Printer
Wax/Cast Filament สำหรับ FDM 3D Printer
เป็นเส้น Filament ที่ผสม Wax เข้าไปส่วนหนึ่ง เพื่อวัตถุประสงค์ในการช่วยให้พลาสติกสามารถเผาได้สะอาดมากขึ้น ไม่เหลือเศษขี้เถ้าตกค้าง โดยแต่ละผู้ผลิตก็จะมีค่าการพิมพ์และสมบัติ รวมถึงขั้นตอน เวลาในการเผาแตกต่างกันไป มีชื่อเรียกต่างกัน เช่น Print2cast Moldlay หรือ PolyCast เป็นต้น เป็นเส้นที่พิมพ์ขึ้นรูปได้ไม่ยาก เหมือน PLA ทั่วๆไป
สรุป
บทความนี้จัดทำ เพื่อเป็นข้อมูลเบื้องต้นให้ผู้ใช้ทั่วไป ได้เห็นภาพรวมของเส้นพลาสติกที่มีอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งสามารถหาซื้อได้ ไม่ยากในประเทศไทย โดยวัสดุที่แข็งแรง หรือมีสมบัติพิเศษอื่นๆ ที่ไม่ได้กล่าวถึง ยังมีให้เลือกใช้อีกพอสมควร เช่น PEEK PEAK Ultem POM หรือแม้กระทั่งเส้นผสมเซรามิกส์ หรือโลหะเกรด Sintering ที่อยู่ในเครื่องคุณภาพสูงอย่าง Desktop Metal และ Markforge
- PAEK filament (อ่านเพิ่มเติม)
- PEEK filament (อ่านเพิ่มเติม)
- Ultem filament (อ่านเพิ่มเติม)
