เครื่อง FDM 3D Printer หรือเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ประเภทที่ใช้เส้นใยพลาสติกเป็นวัตถุดิบ เป็นเครื่องสำหรับผู้ใชัทั่วไปตั้งแต่เริ่มต้นจนไปถึงรับพิมพ์งานเป็นอาชีพ ในบ้านเราจะพบเส้นพลาสติกที่ขายอยู่เป็นหลักได้แก่ PLA ABS และ PET ซึ่งแยกตวามแตกต่างตอนเป็นเส้นไม่เหมือนกัน แต่เมื่อมองลงลึกไปถึงระดับโมเลกุลแล้วพบว่าทั้ง 3 ชนิด เป็นสารประกอบประเภทไฮโดรคาร์บอน มีโครงสร้างหลัก คือคาร์บอน (Carbon –C) และไฮโดรเจน (Hydrogen – H) ที่ปริมาณต่างกัน นอกจากนี้ยังมีสารเติมแต่งอื่นๆ เพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ เช่น ลดต้นทุน เพิ่มสีสัน หรือช่วยให้พิมพ์โดย 3D Printer ได้ง่ายขึ้น บทความนี้จะช่วยให้คุณสามารถเลือกใช้วัสดุการพิมพ์ 3 มิติได้เหมาะสมกับงาน
1. พอลิแลกติกแอซิดหรือ PLA (Polylactic acid)
PLA หรือพอลีแลคติคแอซิด เป็นวัสดุชีวภาพ (Biomaterial) หรือวัสดุที่สามารถผลิตขึ้นใหม่ได้จากธรรมชาติ เช่น แป้ง มันสำปะหลัง ข้าวโพด นำไปบดให้ละเอียดแล้วเข้าสู่กระบวนการหมักเพื่อให้กรดแลคติค จากนั้นจึงนำไปสังเคราะห์ให้ได้เป็นสายโซ่ยาวๆต่อกัน จนออกมาเป็นพลาสติกให้เราได้ใช้กัน ปัจจุบันเป็นวัสดุที่ใช้กับเครื่อง 3D Printer ทั่วไป มากที่สุดเนื่องจากความเป็นมลพิษน้อย และใช้อุณหภูมิการพิมพ์ที่ต่ำ
การนำไปใช้งาน
- มีอุณหภูมิคล้ายแก้ว (Glass temperature) ที่ 55-65 C° เพราะฉะนั้น ถ้าใช้งานมากกว่า PLA จะเริ่มมีสถานะที่อ่อนตัวลง ส่งผลให้ความแข็งแรง (Strength) ลดต่ำลง
- PLA สามารถย่อยสลายได้อย่างรวดเร็วถ้าเจอสารเคมีที่เป็นด่าง หรือ PH น้อยกว่า 7 และความร้อน
- PLA เหมาะสำหรับทำเป็นงานแบบจำลอง หรือเป็นผลิตภัณฑ์ในกลุ่มอนุรักษ์โลก หรือ Eco-Materials
- PLA มีความแข็งแรงสูง (High strength) แต่เปราะยืดตัวได้น้อย (Low impact strength) จึงไม่เหมาะใช้กับงานที่รับแรงโดยตรง
การตั้งค่าในเครื่อง 3D Printer
2. อะคริโลไนไตร์ล-บิวทาไดอีน-สไตรีน หรือ ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
ABS เป็นวัสดุที่มีการใช้งานมายาวนานกับหลายอุตสาหกรรม เกิดจากการนำพลาสติกสามชนิดรวมเข้าด้วยกัน ทำให้มีสมบัติที่เหนียวและแข็งแรง ทนอุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม ABS มีค่าการหดตัวที่สูง ดังนั้นเราจึงมักพบปัญหากันหดตัว (Shrinkage) และบิดเบี้ยว (Warpage) อยู่เสมอถ้าให้ความร้อนและแรงดันไม่เหมาะสมในการขึ้นรูป นอกจากนี้เมื่อได้รับความร้อนสูง ABS จะมีกลิ่นจากสารเคมีที่เป็นอันตรายถ้าได้รับปริมาณมาก ดังนั้นควรใช้งานเครื่อง 3D Printer ในที่โล่ง หรือเป็นระบบปิดที่มีตัวกรองอากาศ เพื่อความปลอดภัยในระยะยาวตลอดการใช้งาน
การนำไปใช้งาน
- มีอุณหภูมิคล้ายแก้ว (Glass temperature) สูงถึง 100 C° ดังนั้นจึงทนความร้อนสูง โดยความแข็งแรงไม่เปลี่ยนแปลง
- ABS ไม่ละลายน้ำ แต่ละลายในอะซีโตนหรือน้ำยาล้างเล็บ ดังนั้นจึงสามารถอบด้วยไออะซีโตนเพื่อเพิ่มความเงางามได้
- PLA เหมาะสำหรับผลิตเป็นชิ้นงานที่ใช้จริงเนื่องจากสมบัติความแข็งแรง และทนต่ออุณหภูมิสูง เช่น ปลั๊กไฟ ตัวต่อเลโก้ เครื่องใช้ทั่วไป
- ABS มีข้อด้อยเรื่องความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม เช่น กรดหรือด่าง นอกจากนี้ยังเป็นพลาสติกที่เป็นเชิ้อเพลิงชั้นดี
การตั้งค่าในเครื่อง 3D Printer
3. พอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต หรือ PET (Polyethylene Terephthalate)
PET เป็นวัสดุชนิดเดียวกับที่ใช้ทำขวดน้ำดื่ม ซึ่งส่วนใหญ่คงคุ้นเคยกันดี เป็นพลาสติกกลุ่มพอลิเอสเตอร์ (Polyester) ที่มีความแข็งแรงมากกว่า PLA มีสีใส และต้านทานต่อสิ่งแวดล้อมทั้งกรด ด่าง ความชื้น รวมไปถึงเป็นวัสดุที่ได้รองรับความปลอดภัยจาก FDA สามารถนำไปใช้เป็นผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับอาหารและยาได้ อย่างไรก็ตาม PET สำหรับเครื่อง 3D Printer มักพบปัญหาความแข็งแรงของรอยประสาน (Weldline) ระหว่างชั้นการพิมพ์ ดังนั้นผู้ใช้จึงควรขอรายละเอียดการพิมพ์จากผู้ผลิตให้ครบถ้วน เพื่อให้ได้คุณภาพตามต้องการ
การนำไปใช้งาน
- มีอุณหภูมิคล้ายแก้ว (Glass temperature) สูงถึง 85 C° ดังนั้นจึงทนความร้อนสูง โดยความแข็งแรงไม่เปลี่ยนแปลง
- PET ทนต่อสารเคมี ความชื้น และรังสี UV จึงเหมาะที่จะใช้เป็นผลิตภัณฑ์ที่อยู่ภายนอกอาคาร
- PET เหมาะสมในการทำเป็นบรรจุภัณฑ์ เนื่องเป็นวัสดุที่ใส และสามารถผสมสีให้เกิดความสวยงาม และมันเงาได้ รวมทั้งความสามารถในการนำไปรีไซเคิล เพื่อใช้ใหม่ได้
- PET มีข้อด้อยในความแข็งแรงต่ำเมื่อได้รับแรงเฉือน (Shear stress)
การตั้งค่าในเครื่อง 3D Printer
