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

ความแข็งแรงของชิ้นงานจาก SLS และ FDM 3D Printer

รู้จักกับเทคโนโลยี SLS และ FDM 3D Printer

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ แบบ Selective Laser Sintering (SLS) และ Fused Deposition Modelling (FDM) เป็นเทคโนโลยีที่มีการใช้วัสดุที่เป็นพอลิเมอร์ หรือเรียกกันง่ายๆว่า “พลาสติก” เหมือนกัน แต่ต่างอยู่ที่ลักษณะภายนอก โดยเทคโนโลยี FDM จะใช้เป็นเส้นพลาสติก (filament) ที่มีขนาดมาตรฐานอยู่ที่  1.75 หรือ 2.85 mm ในขณะที่เทคโนโลยี SLS จะใช้เป็นผง (powder) ที่มีขนาด 20-100 ไมครอน (0.02-0.1 mm)

FDM 3D Printer Technology

FDM 3D Printer

SLS 3D Printer Technology

SLS 3D Printer

วัสดุการพิมพ์ของเครื่อง SLS และ FDM 3D Printer

วัสดุหลักที่ใช้กับเครื่องแบบ SLS ในท้องตลาดจะมีอยู่ไม่กี่ชนิด 1 ในนั้นคือผงไนลอน (Nylon) หรือพอลิเอไมด์ (Polyamide, PA) ที่เป็นพลาสติกวิศวกรรมที่มีความแข็งแรงสูงมาก ทนการดัดงอได้ดี และใช้งานที่อุณหภูมิสูง 150 องศาเซลเซียสได้เป็นระยะเวลานานๆ ในขณะที่เครื่อง FDM จะมีเส้นไนลอนให้เลือกซื้อจำนวนมาก สำหรับในไทยยี่ห้อที่นิยมก็จะเป็น Polymaker Esun ที่ราคาไม่ได้สูงมาก ส่วนของอเมริกาที่มีชื่อเสียงจะเป็นของ 3DXTech ที่มีเส้นวิศวกรรมให้เลือกหลายชนิด ราคาของเส้นพลาสติกจะมีตั้งแต่ พันกลางๆ (40U SD) จนไปถึง 2-3 บาท (80-90 USD) ในขณะที่ผงไนลอนจะอยู่ที่ 250 USD ต่อ 2 kg สำหรับเกรด Desktop

Polymaker nylon
sinterit nylon powder

ลักษณะภายนอก ชิ้นงานหรือผลิตภัณฑ์ที่ได้สามารถแยกได้ด้วยตาเปล่าดังนี้

  • ชิ้นงานจากเครื่อง FDM 3D Printer ที่ความละเอียด 200 ไมครอน (0.2 mm) จะมีเส้นระหว่างชั้น (layer) ชัดเจน  ในขณะที่เครื่องแบบ SLS ถ้าไม่ใช่ส่วนโค้งมักจะไม่เห็นรอยต่อใดๆทั้งสิ้น
  • ลักษณะผิว FDM หยาบ-ละเอียด เป็นชั้น ตามการตั้งค่าและประสิทธิภาพเครื่อง ในขณะที่เครื่อง SLS จะมีผิวขรุขระ เหมือนผ่านการยิงทรายอย่างดี
  • ชิ้นงานจากเครื่อง FDM ต้องมี Support ในส่วนที่เป็น overhang ทำให้ชิ้นงานมีความซับซ้อนมากไม่ได้ บางครั้งที่จุด รู หรือร่องขนาดเล็ก แกะ support ได้ยากมาก ในขณะที่เครื่อง SLS สามารถขึ้นรูปชิ้นงานได้อิสระ โดยไม่ต้องห่วงเรื่องการสร้าง support
fdm 3d printing sample
sls 3d printing sample

ขั้นตอนหลังจากพิมพ์ชิ้นงานเสร็จของเครื่อง FDM และ SLS 3D Printer

เปรียเทียบความแข็งแรงของชิ้นงาน

การทดลองนี้ใช้เครื่อง FDM 3D Printer ทั่วไปและใช้เส้น CoPA ของทาง Polymaker และ Nylon จาก 3DXTech ในการทดสอบ และใช้เครื่อง SLS ของ Sinterit รุ่น Lisa วัสดุเป็น PA12 วิเคราะห์ตามมาตรฐานด้วยการต้านทานต่อแรงดึง แรงดัด และแรงกระแทก (ใครที่ต้องการดูว่าทดสอบอย่างไรไปได้ตามลิ้งนี้) การทดสอบแรงดัดใช้ค่าจากเครื่อง SLS ของ EOS วัสดุ PA2200 แทน

Tensile Strength (MPa)

Tensile Strength (MPa)

Flexural Strength (MPa)

Charpy Impact Strength (kJ/m^2)

ผลที่ได้อาจจะไม่เป็นไปตามราคาของเครื่องและวัสดุที่แตกต่างกันหลายเท่า โดยการพิมพ์แบบ FDM ให้ผลทดสอบทางกลที่ดีกว่าทุกการทดสอบ ซึ่งอาจจะเป็นไปได้ว่าทาง Polymaker มีการปรับปรุงสูตรให้แข็งแรงมากกว่าปกติ (และแข็งแรงมากขึ้นหากผสมคาร์บอนไฟเบอร์) อย่างไรก็ตามโดยธรรมชาติเส้นไนลอนมีการดูดความชื้นในอากาศที่สูงมาก หากพิมพ์แบบปกติโดยตัวเก็บเส้นไม่มีระบบไล่ความชื้น ความแข็งแรงลดลงเป็นเท่าตัว (Polymaker)

อีกเรื่องที่ผู้เขียนไม่ได้ให้ข้อมูลไว้คือ ทิศทางของการพิมพ์ขึ้นรูป โดยชิ้นงานจากเครื่อง SLS ความแข็งแรงของทุกๆด้าน ทุกๆมิติ มีค่าที่ใกล้เคียงกันทั้งหมด ในขณะที่เครื่องแบบ FDM จะแข็งแรงมากที่สุดแค่ทิศทางเดียว เช่น ตามแนวยาวของชิ้นงานทดสอบ รวมไปถึงหากเป็นชิ้นงานจริงๆที่มีความซับซ้อน ส่วนที่มีขนาดเล็กหรือบางมากๆ <1 mm ชิ้นงานแบบ SLS ก็ยังให้ความแข็งแรงได้ดี ในขณะที่ FDM สามารถหัก บิด งอจนขาด ได้ด้วยมือเปล่า

ทิศทางการพิมพ์กับความแข็งแรง (orientation strength)

ในกรณีของเครื่อง FDM 3D Printer ทิศทางการพิมพ์ชิ้นงานทดสอบ และทิศทางการดึงมีผลต่อความแข็งแรงมาก เนื่องวัสดุดังกล่าวเป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการเชื่อมโยงของโมเลกุลเล็กๆต่อกันเป็นสายยาว ดังนั้นในหลายๆการขึ้นรูปสมบัติของวัสดุจะขึ้นกับทิศทาง (anisotropic properties) ในขณะที่การขึ้นรูปแบบ SLS วัสดุเริ่มต้นเป็นผง และขึ้นรูปโดยการเชื่อมติดกันอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงมีสมบัติเท่ากันทุกทิศทาง (isotropic properties)  ดูได้จากผลทดสอบด้านล่าง (ที่มา- Tensile properties of materials: FDM printer & SLS printer)

FDM วัสดุเป็น ULTEM เห็นได้ชัดเจนว่าความแข็งแรงแกน X (สีฟ้า) และแกน Z (สีเขียว) ต่างกันเกินครึ่งในบางการทดสอบ

FDM orientation strength

SLS วัสดุที่เป็นไนลอน (PA12) ความแข็งแรงแกน X (สีฟ้า) และแกน Z (สีเขียว) มีค่าที่ใกล้เคียงกันทุกการทดสอบ

SLS orientation strength

สรุป

สำหรับคนที่มีเครื่อง FDM 3D Printer วัสดุไนลอนทั้งแบบปกติและผสมคาร์บอนไฟเบอร์ ให้ความแข็งแรงเบื้องต้นที่ดีเท่ากับเทคโนโลยี SLS ที่มีราคาสูงกว่า อย่างไรก็ตามเครื่องที่นำมาทดสอบมีทั้งระบบอบเส้น (materiel heater chamber) รวมถึงควบคุมความชื้นภายใน มีระบบอุ่นห้องพิมพ์ (heating chamber) ซึ่งเครื่องส่วนใหญ่ไม่มีระบบดังกล่าว ดังนั้นจึงต้องนำข้อมูลดังกล่าวมาพิจารณาด้วย โดยผลิตภัณฑ์ที่เหมาะกับพิมพ์ไนลอนด้วยเครื่อง FDM คือ ชิ้นงานที่ไม่ซับซ้อนมาก ไม่มีฟีเจอร์ภายใน เช่น พวก Jig หรือ Fixture แบบต่างๆ ในขณะที่เครื่องแบบ SLS หากมีงบประมาณถึง เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าทุกกรณี ทั้งคุณภาพผิว ความแข็งแรงรวมทั้งชิ้นงาน ความสามารถในการผลิตชิ้นงานที่ซับซ้อน

ตัวอย่างชิ้นงานจาก Polymaker CoPA (ที่มา: all3dp, polymaker)

polymaker CoPA sample 1
polymaker CoPA sample 2

ตัวอย่างชิ้นงานจาก EOS PA2200 (ที่มา: 3dhub, 3d printing industry)

EOS PA200 sample 1
EOS PA200 sample 2

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

Youtube logo
3D Printing Technology

แนะนำ Youtube Channel ที่น่าสนใจสำหรับ Maker สาย 3D Printing

สำหรับยุคนี้การสื่อสารผ่านช่องทางอย่าง Facebook Youtube ได้รับความนิยมมากกว่าการทำคอนเทนต์ที่เป็นตัวอักษรบนเวบไซต์อย่างเดียวไปแล้ว เนื่องจากเป็นการสื่อสารที่เห็นภาพ

อ่านต่อ
3D Printing House
3D Printing Technology

เทคโนโลยีการสร้างบ้าน อาคาร ด้วย 3D Printer

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ประเทศในทวีปต่างๆ และประเทศไทยเริ่มประสบปัญหาความซบเซาในอุตสาหกรรมการสร้างบ้าน และอาคาร ซึ่งไม่สอดคล้องกับความต้องการและการเพิ่มขึ้นของจำนวนประชากร

อ่านต่อ