เทคโนโลยี Hot Lithography ต่างกับ DLP 3D Printing อย่างไร

DLP กับ SLA ต่างกันไหม

หลักการทำงานเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) ประเภทของการพิมพ์ระบบเรซิน หรือระบบถาดเรซิน ใช้เทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยแสง ได้แก่ SLA (Stereo lithography), DLP (Digital Light Processing), Continuous Liquid Interface Production (CLIP) เป็นต้น เป็นระบบที่ใช้การฉายแสงไปที่ตัววัสดุพอลิเมอร์ไวต่อแสง (Photo Resin, Photo polymer) บรรจุในถาดที่ใช้การเคลื่อนที่แบบขึ้นลงได้เท่านั้น เมื่อเรซิ่นถูกแสงจะแข็งตัวเฉพาะบริเวณหรือพื้นที่โดนแสงนั้นๆ ด้วยหลักการแข็งตัวของเรซิ่นนี้ในการทำชิ้นงานให้เกิดรูปร่างขึ้นมา เมื่อทำให้เกิดรูปร่างขึ้นในชั้นหนึ่งๆ แล้วเครื่องก็จะเริ่มทำให้แข็งเป็นรูปร่างในชั้นต่อๆ ไปโดยการเคลื่อนถาดลงไปทีละชั้น จนเกินเป็นชิ้นงานวัตถุที่จับต้องได้

ปัจจุบันเทคโนโลยีการพิมพ์แบบเรซินที่ได้รับความนิยมมาก คือ SLA และ DLP ซึ่งทั้งสองระบบมีความคล้ายกัน แตกต่างกันเพียงความเร็วในการพิมพ์ขึ้นรูป ซึ่ง DLP สามารถฉายแสงขึ้นรูปในแต่ละชั้นเพียงครั้งเดียว ทำให้พิมพ์ได้เร็ว จอฉายแสงจะเป็นลักษณะ Projector ส่วนระบบ SLA จะวาดโครงร่างขึ้นมาก่อน แล้วจึงฉายแสงเป็นภาพ จอฉายแสงมักใช้แบบ LCD จึงทำให้ระบบ DLP นั้นพิมพ์ได้เร็วกว่าระบบ SLA แม้ว่าทั้งสองระบบจะมีความต่างกันของเวลาการฉายแสง โดยภาพรวมก็ไม่ได้ส่งผลอันใดต่อผู้ใช้มากนัก ในทางตรงกันข้าม ทั้งสองระบบกลับถูกจัดให้เป็นสิ่งเดียวกัน จนสามารถเรียกชื่อของระบบแทนกันได้

dlp-3d-printer-set up

(Diagram the DLP setup ; Source: DruckWege.de)

Elegoo Mars ด้านหน้า

SLA

DLP-3D-printing

DLP

SLA vs DLP 3D Printer

Hot Lithography คืออะไร

Vat photopolymerization หรือที่เราคุ้นกันในชื่อ Resin vat เปิดตัวในปี 1980 และยังคงเป็นอีกวัสดุอย่างหนึ่งในการเลือกสำหรับการพิมพ์ 3 มิติจากวัสดุพอลิเมอที่ถูกต้องด้วย เนื่องจากให้คุณภาพพื้นผิวสูง

Vat photopolymerization นั้นขึ้นอยู่กับเรซิน (photopolymer) เป็นของเหลวที่มีความหนืดต่ำ ซึ่งจะถูกฉายแสงในกระบวนการแบบเลเยอร์ การบ่มหรือการแข็งตัวสามารถทำได้โดยเลเซอร์ (stereolithography) หรือ Digital Light Projection (DLP)

สำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณภาพผิวที่ดีเยี่ยมด้วยกระบวนการ stereolithography (SLA) ยังคงเป็นวิธีการที่ทำได้ดีที่สุด อย่างไรก็ตามข้อเสียของเทคโนโลยีเหล่านี้ คือระบบวัสดุแบบดั้งเดิม โฟโตพอลิเมอร์ดั้งเดิมนั้นเปราะและมีอุณหภูมิความร้อนต่ำ ดังนั้นจะอยู่ภายใต้ขอบเขตที่จำกัด สำหรับการใช้งานด้านเทคนิค

จากเทคนิค Stereo lithography มีผู้พัฒนาต่อไปเป็นเทคนิค Hot Lithography เป็นเทคนิคที่เหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบที่มีขนาดเล็ก หรือไม่ได้ใหญ่มากนัก ซึ่ง Photopolymers ที่พัฒนาขึ้นใหม่ของ Cubicure ได้เป็นเรซินที่มีความหนืดสูงและเหนียว ซึ่งไม่สามารถนำไปแปรรูปใช้กับเครื่อง SLA เชิงพาณิชย์ได้จนถึงปัจจุบัน จากปัญหานี้ทำให้ Cubicure ได้พัฒนากระบวนการผลิตของตัวเองเป็น Hot Lithography สำหรับการแก้ข้อบกพร่องของเรซินที่ไหลได้ไม่ดี

หัวใจของเทคนิค Hot Lithography ของเทคโนโลยีคือกลไกความร้อน และการเคลือบที่ได้รับการพัฒนาและจดสิทธิบัตรเป็นพิเศษ ซึ่งมีความสามารถในการแปรรูปเรซิน ที่มีความหนืดสูงสุดที่อุณหภูมิการใช้งานสูงถึง 120 °C

อุณหภูมิที่สูงขึ้นไม่เพียงส่งผลต่อความหนืดของเรซินเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อเสถียรภาพและการเกิดปฏิกิริยาอีกด้วย ดังนั้นการจัดการและควบคุมกระบวนการที่แม่นยำ จึงจำเป็นต่อการหลีกเลี่ยงการเกิดพอลิเมอไรเซชั่นที่ไม่ได้ตั้งใจ อย่างการย่อยสลายของวัสดุ ดังนั้นอุณหภูมิขององค์ประกอบกระบวนการทั้งหมดสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือความร้อนของชั้นเคลือบบาง ๆ ของวัตถุดิบในระหว่างกระบวนการพิมพ์ ไม่ว่าในกรณีใดจำเป็นที่จะต้องหลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงสุด และความร้อนสูงในบริเวณโดยรอบ

ปัจจุบันได้มีการพัฒนาโดยใช้ chamber จากเครื่อง 3D Printer แบบ SLA ที่มีอยู่ในตามท้องตลาด แต่สามารถทำให้เกิดให้ความร้อนได้ ช่วยให้เรซินที่มีความหนืดสูงสามารถนำไปแปรรูปที่อุณหภูมิสูงขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น เรซินที่ใช้โพลีบิทาไดอีน, เรซินโพลีเอสเตอร์ที่ไม่อิ่มตัว หรือเทอร์โมพลาสต์ที่เต็มไปด้วยโฟโตพอลิเมอร์ สามารถพิมพ์ด้วยวิธีนี้ได้ อิทธิพลของอุณหภูมิการพิมพ์ที่สูงขึ้นต่อ methacrylate resin ผลลัพธ์อาจนำไปสู่แอปพลิเคชันการพิมพ์ 4D ในอนาคต

เทคโนโลยี Hot Lithography ต่างกับ DLP 3D Printing อย่างไร

ทำไม Hot Lithography ต่างกับ DLP

สิ่งที่แตกต่างกันคือ อุณหภูมิขณะขึ้นรูป  Hot Lithography เป็นกระบวนการพิมพ์เรซินที่ต้องอาศัยอุณหภูมิความร้อนในขณะขึ้นรูป ส่วน DLP หรือ SLA สามารถใช้เรซินขึ้นรูปได้ด้วยอุณภหภูมิห้อง หรืออุณหภูมิปกติ

Hot Lithography แสดงให้เห็นว่าการพิมพ์ที่อุณหภูมิสูงกว่านั้นมีข้อดีหลายประการและเปิดโอกาสเพิ่มมากขึ้น ในการทำให้เกิดปฏิกิริยา photopolymerization อุณหภูมิการพิมพ์ที่สูงขึ้นจะช่วยลดเวลาในการพิมพ์  ขณะที่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สูงขึ้นและคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้นด้วย ทำให้การเคลื่อนที่ง่ายขึ้นและคุณสมบัติหลังจากการฉายแสงหรือการบ่มไม่ได้รับผลกระทบ  ข้อด้อยคือชิ้นงานที่ผ่านการฉายแสงในแนว ZXY มีความต้านทานแรงดึงสูงกว่าเมื่อพิมพ์ที่อุณหภูมิปกติ เกิดจากความแม่นยำที่สูงขึ้นของ Hot Lithography และรอยหยักที่เกิดขึ้นระหว่างชั้นมากกว่า DLP หรือ SLA

เทคโนโลยี Hot Lithography ต่างกับ DLP 3D Printing อย่างไร

Microscopic images specimens printed in ZXY orientation at 23 °C (left) and 70 °C (right) at equivalent magnification

(https://www.sciencedirect.com)

printed at room temperature (left) and by Hot Lithography (right)

Printed at room temperature (left) and by Hot Lithography (right)

(https://www.sciencedirect.com)

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

generative design
3D Printing Technology

ตัวอย่างงาน Generative Design ในอุตสาหกรรม

Generative Design คืออะไร ? การผลิตตั้งแต่ในอดีตจนถึงปัจจุบัน ชิ้นส่วนในการผลิตมักมีรูปทรงเป็นเรขาคณิต หรือรูปทรงอย่างง่าย ไม่ซับซ้อน

อ่านต่อ
3D Printing Technology

ช้อปดีมีคืน ซื้อเครื่อง 3D Printer วันนี้ สามารถนำไปลดหย่อนภาษีได้

จุดประสงค์ มาตรการ “ช้อปดีมีคืน” มีวัตถุประสงค์เพื่อกระตุ้นการบริโภค ในประเทศ โดยสนับสนุนผู้ประกอบการที่อยู่ในระบบภาษี และประชาชนผู้ที่มีภาระภาษีเงินได้บุคคลธรรมดา รวมถึงการส่งเสริมการผลิตสินค้าท้องถิ่น

อ่านต่อ