เทคโนโลยี Micro 3D Printing
ปัจจุบันมักจะเห็นข่าวด้านเทคโนโลยี 3D Printing ที่มีเครื่องพิมพ์ที่ใหญ่มากขึ้น รองรับวัสดุหลากหลายมากยิ่งขึ้น ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ของกลุ่มผู้บริโภคส่วนใหญ่กลับมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ซึ่งทำให้ผู้ผลิตชิ้นส่วนต้องการหาเทคโนโลยีการผลิตที่จะผลิตเพื่อตอบความต้องการนี้ได้ นอกเหนือจากการผลิตแบบทั่วๆไปเช่น Micro Injection Molding หรือ Powder Injection Molding ซึ่งมีต้นทุนการผลิตที่สูง ต้องการจำนวนชิ้นงานจำนวนมากเพื่อให้คุ้มค่าต่อการผลิต 1 ชิ้น
- จากการวิเคราะห์ด้านการตลาดพบว่าในปี 2025 จะมีการเติบโตมากถึง 14-16% ต่อปี ทั่วโลก (ที่มา)
เทคโนโลยีในการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็ก
- Subtractive manufacturing คือการผลิตที่ตัดเฉือนชิ้นงานเริ่มต้นออกให้มีรูปร่างตามที่ต้องการ เช่น การ CNC กัด กลึง เฉือน Micro-EDM Laser Cutting หรือการกัดทางเคมีเป็นต้น
- Additive manufacturing เช่น เทคโนโลยี 3D Printing การเคลือบผิวทางเคมี (Chemical Vapor Deposition, CVD) Inkjetm, lithography หรือ electroplating เป็นต้น สำหรับชิ้นส่วนที่เป็นพลาสติก มักใช้เทคโนโลยี 3D Printing ขึ้นรูปเพราะสะดวก และรวดเร็วที่สุด
- Mass containing สำหรับการผลิตจำนวนมาก ต้งมีแม่พิมพ์ หรือตัวหัวขึ้นรูป (Die) การผลิตในกลุ่มนี้ เช่น micro casting, micro injection molding (Micro-IM), extrusion, forging เป็นต้น
เปรียบเทียบต้นทุนในการผลิต
- ต้นทุนในการผลิตชิ้นงานที่มีขนาดปกติมีหลายงานวิจัย วิเคราะห์ว่าสูงกว่า 3D Printing ในจำนวนเท่ากันพอสมควร (บางงานวิจัยระบุว่าประมาณ 5 เท่า) และเริ่มใกล้เคียงกันเมื่อปริมาณชิ้นงานมากขึ้นเรื่อยในหลัก 6,000 ชิ้น เนื่องจาก 3D Printing มีอัตราการผลิตน้อยและช้ากว่ามาก
- อย่างไรก็ตามในกรณีที่ชิ้นงานมีความซับซ้อนมากนั้น หลายกรณี Micro-IM ไม่สามารถทำได้ และในส่วนที่สามารถผลิตได้ก็มีต้นทุนที่สูงมากๆ ในขณะที่ Micro Printing นั้น แทบจะไม่เพิ่มขึ้นเลย และต่ำกว่าการผลิตของชิ้นงานในขนาดปกติอีกด้วย
- จากข้อมูลวิเคราะห์ หลายบริษัทที่ผลิตชิ้นส่วนพลาสติกขนาดเล็ก จึงต้องมองหาเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่ตอบโจทย์ความต้องการด้านการผลิต และลดต้นทุนมากที่สุด ซึ่งยิ่งนำมาใช้แทนระบบเดิมได้เร็วเท่าไหร่ ก้สามารถสร้างกำไรได้มากขึ้นเป็นเท่าตัว
Application ของ Micro 3D Printing
1. อุปกรณ์การแพทย์
- ไม่เฉพาะงานขนาดเล็ก แต่เทคโนโลยี 3D Printing ได้มีการนำมาใช้ทางการแพทย์จำนวนมกา เพื่อให้เหมาะสมกับวิธีการรักษาผู้ป่วย พัฒนาอุปกรณ์ใหม่ ร่วมกับการพัฒนาด้านวัสดุ
- งานขนาดเล็กเช่น Microneedle สำหรับการรักษาสมัยใหม่ ที่สะดวก ง่าย ลดความเจ็บปวดให้ผู้เข้ารับการรักษา
- ชิ้นส่วนต่างๆของเครื่องมือแพทย์ที่อยู่ทั้งใน และนอกร่างกายมนุษย์ (BMF Technology)
2. ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์
- เป็นอีกอุตสาหกรรมที่มีการเปลี่ยนแปลงเร็วมาก ชิ้นส่วนปัจจุบันเล็กลง และมีความซับซ้อนมากขึ้น
3. Microfluidics
- ชิ้นส่วนที่มีการไหลขนาดจิ๋ว ทั้งใช้ในร่างกายคน หรือไม่เกี่ยวข้องมีมากขึ้น ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่า 100 ไมครอน (0.1 mm) ซึ่งยากต่อการผลิตแบบปกติ
4. Micro Mechanical Devices (MEMS)
- เป็นอุปกรณ์ ชิ้นส่วนทางกล ของเครื่องจักร หรืออุปกรณ์ต่างๆ ที่นับวันจะมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ และมีความต้องการเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณ
- จุดยากของการใช้งานประเภทนี้คือ วัสดุและกระบวนการผลิตที่ใช้ต้องแม่นยำ มีความแข็งแรงต่อการใช้งานระยะยาว เพราะเกี่ยวข้องกับกับรับแรงทั้งสิ้น
- ความแม่นยำของชิ้นส่วนในกลุ่มนี้อยู่ที่ราวๆ 25 ไมครอน (0.025 mm)
5.การศึกษาและวิจัย
- หลายๆผลิตภัณฑ์ ที่ออกสู่ท้องตลาด ล้วนมีจุดเริ่มต้นจากการศึกษาและวิจัยในห้องแลป ซึ่งเทคโนโลยี 3D Printing ช่วยให้การใช้งานส่วนนี้ ไม่ต้องรับภาระต้นทุนการผลิตงานต้นแบบจำนวนมากที่ต้องจัดสร้างขึ้น ก่อนจะเข้าสู่สายการผลิตจริง
- นอกจากต้นทุนแล้วการทำงานกับเทคโนโลยี 3D Printing ก็สะดวกและรวดเร็ว ใช้งานง่าย นักวิจัยสามารถที่จะออกแบบและผลิตชิ้นส่วนได้เองภายในห้องแลป
