ทำไมต้อง SLS 3D Printer
Selective Laser Sintering เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ระดับสูง ใช้เลเซอร์ในการยิงผงแป้งไนลอนให้เกิดการหลอมติดกัน ซึ่งบริเวณที่ยิงไปมีขนาดเล็กมากตั้งแต่ 30-100 ไมครอน ดังนั้นชิ้นงานที่ได้จากการพิมพ์ประเภทนี้จะมีความแข็งแรงสูงมาก ในหลายกรณีไม่ต่างจากกระบวนการฉีดขึ้นรูป (injection molding) สามารถขึ้นชิ้นงานรูปร่างซับซ้อนได้โดยไม่ต้องมี Support หลายๆงานไม่มีทางขึ้นได้จากกระบวนการปกติ นอกจากนี้ยังมีความแข็งแรงเท่ากันในทุกๆด้าน (isotropic properties) รายละเอียดแนะนำอ่าน 2 บทความข้างล่างเพิ่มเติม
หลายปีที่ผ่านมามีบริษัทที่พัฒนาเครื่องขนาดเล็ก หรือที่เรียกว่า Desktop ออกมาหลายยี่ห้อ แต่ที่ถึงขั้นวางจำหน่ายได้ มีการออกโชว์ตามงานจริง เหลือไม่ถึง 10 ราย ส่วนใหญ่จะอยู่ใน อเมริกา ยุโรป และรัสเซีย ในขณะที่เครื่องจากจีนจะเป็นระดับ Industrial ซึ่งราคาแพงกว่า 5-10 เท่าไปเลย ซึ่งคงยังไม่คุ้มกับการลงทุนในประเทศไทย ดังนั้นเครื่องระดับ Desktop จึงเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจกว่า สำหรับโรงงานหรือบริษัท ที่จะมาผลิตเป็น Jig&Fixture งานโมเดลวิศวกรรม
ข้อดีของเครื่อง SLS
- ได้ชิ้นงานที่มีความแข็งแรง คงที่ เท่ากันทุกส่วน
- ขนาดของชิ้นงานมีความแม่นยำ คลาดเคลื่อนน้อยมาก
- ผลิตชิ้นงานที่ซับซ้อนได้ โดยไม่ต้องมี Support
- เบาแบบรู้สึกได้ ในขณะที่ยังแข็งแรงตามสเปคของวัสดุ (ไนลอน)
- ผิวชิ้นงานสวยงาม มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ทำสีไม่ยาก หากเป็นไนลอน สามารถใส่เครื่องอบสี เพื่อให้ซึมเข้าถึงเนื้อในได้เลย ซึ่งในอนาคตจะมีวางจำหน่ายหลายยี่ห้อ
- ค่าวัสดุเฉพาะตัวงานที่พิมพ์ถือว่าถูก เมื่อเปรียบเทียบกับงานจากเครื่อง SLA หรือ Polyjet
ข้อด้อยของเครื่อง SLS
- มีต้นทุนด้านวัสดุสูง ผงที่ผ่านการขึ้นรูปแล้วนำมาใช้ใหม่ได้เพียง 30-50% เท่านั้น ดังนั้นการใช้งานแต่ละครั้ง ควรใส่ในปริมาณที่ใช้เท่านั้น
- การพิมพ์ไม่ช้า แต่ช่วงเวลาทำความร้อน (heat build) ในห้องพิมพ์ และเวลาระบายความร้อน (cooldown) ใช้เวลานานมาก อย่างน้อยการอุ่นร้อนใช้เวลา 30-60 นาที และ CoolDown กินเวลาหลายชั่วโมง
- ผงของวัสดุสามารถกระจายในอากาศได้ ดังนั้นจึงเป้นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจ หากไม่ดูแล หรือจำกัดขอบเขตการใช้งานให้ดี
- เครื่องระดับเริ่มต้นขนาดการพิมพ์เล็กมากๆ ส่วนใหญ่จะเล็กกว่ามาตรฐานเริ่มต้นของเครื่อง FDM 3D Printer เสียอีก
ต้นทุนของ SLS 3D Printer
บทความนี้ได้รวบรวมข้อมูลที่ควรคำนึงถึง เพื่อคิดเป็นต้นทุนการผลิตต่อครั้ง ซึ่งแต่ละธุรกิจ โรงงาน จะแตกต่างกันออกไป สุดท้ายแล้วควรเปรียบเทียบกับเครื่อง FDM 3D Printer ว่าเทคโนโลยีใดจะคุ้มค่ามากกว่ากัน โดยเฉพาะงานที่มีขนาด 25cm ขึ้นไป เครื่องDesktop ไม่สามารถผลิตในชิ้นเดียวได้ ต้องแบ่งไฟล์พิมพ์ ในขณะที่เครื่อง FDM Industrial Grade อย่าง 3DGenceF340 ผลิตได้สบายๆ พร้อมแข็งแรงไม่ต่างกัน
ค่าเครื่องและบริการติดตั้ง
เป็นการลงทุนก้อนแรกสุดและมากที่สุด โดยสูตรการนำค่าเครื่องมาเป็นต้นทุนจะแตกต่างกันไปตามธุรกิจ ดังนั้นแนวคิดควรจะใช้ตามนี้
- ราคาเครื่องหารด้วยอายุการใช้งาน โดยปกติเครื่องระดับ Desktop จะอยู่ที่ 3-5 ปี
- ค่าซ่อมบำรุงรายปี 10-15% ขึ้นอยู่กับนโยบายของแต่ละบริษัท
ค่าวัสดุ
- ปัจจุบันวัสดุไนลอน 12 (Polyamide 12) ราคาถูกลงพอสมควร สามารถหาซื้อได้ได้ราคา กิโลกรัมละ 4-5,000 บาท และจะถูกลงมากเรื่อยๆเมื่อจีนเริ่มผลิตเครื่อง Desktop SLS มาตีตลาดยุโรป
- สมบัติของไนลอนอ่านได้จากบทความนี้ (คลิ๊ก)
- เผื่อการรีไซเคิลและสูญเสียขณะใช้งาน ตามคำแนะนำของผู้ผลิต
ค่าแรง
- เครื่อง Lase Sintering ไม่ใช่เครื่องทั่วๆไปแบบ FDM ดังนั้นผู้ที่ใช้งาน ต้องมีการฝึกอบรมการใช้ ข้อควรระวัง และมาตรฐานความปลอดภัย
- ในด้านการออกแบบชิ้นงาน สามารถดีไซน์ได้หลากหลายมากขึ้น ดังนั้นเป็นหน้าที่ของวิศวกรรมในการคำนวนหาความคุ้มทุนระหว่างความแข็งแรงในการใช้งานและการออกแบบให้ต้นทุนต่ำที่สุด
ค่าสาธารณูปโภค
- ต้องเป็นห้องที่มีพื้นที่ปิด มีระบบระบายอากาศ หรือกรองฝุ่นตามมาตรฐาน
- หากมีรางน้ำ (gutter) จะช่วยตอนทำความสะอาดใหญ่ได้ดี
- โดยปกติเครื่องระดับ Desktop กินไฟไม่ต่ำกว่า 1000W-2500W แบบต่อเนื่องหลายชั่วโมง ดังนั้นต้องดูระบบไฟให้มีความเสถียร เชื่อถือได้ หรือหากเป็นโรงงานก็ต้องตรวจสอบ balance ไฟ 3เฟสให้พอดี
- กรอบแว่นตาม Custom made ปรับรูปทรงได้ตามใจ ใช้เวลาในการผลิตจริง 1 วันเท่านั้น ชิ้นงานที่ได้บอกเลยว่าแข็งแรงไม่ต่างจากในร้านแว่น อาจจะไม่ถึงขนาดโลหะ แต่ใช้งานทั่วไปได้สบาย
2. เสื้อผ้าจากเครื่องพิมพ์สามมิติ ที่บางแต่ยืดหยุ่น ไม่ฉีกขาดง่าย ให้อารมณ์ที่แตกต่างจากผ้าทั่วๆไป
3. Grip จักรยานยนต์ ที่ทำมาเฉพาะบุคคล ลงขายใน Kickstarters น้ำหนักเบา แข็งแรงมากกว่าเดิม ถึงแม้จะระดมทุนไม่สำเร็จ แต่ก็ไปวางขายในร้านแทน โดยสั่งผลิตเป็นครั้งไป ไม่ต้องสต๊อกของ
4. ชิ้นส่วนทางการแพทย์ต่างๆ Application นี้เป็นจุดเด่นของเทคโนโลยี Sinterit เลย เนื่องจากแบบจะมีความซับซ้อนสูงมาก หากผลิตด้วยเทคโนโลยี FDM หรือ SLA 3D Printing จะใช้เวลาในการแกะ support มาก รวมถึงบางส่วนก็ไม่สามารถพิมพ์ได้ ในขณะที่ SLS ทำงานกลุ่มนี้ได้สบาย โดยผู้ใช้ไม่ต้องกังวลเรื่อง support เลย
5. สุดท้ายคือชิ้นส่วนทางวิศวกรรมที่ต้องการความแข็งแรงสูง ความคลาดเคลื่อนต่ำ (tolerance) เพื่อสวมประกอบเข้ากับชิ้นส่วนอื่นๆ โดยไนลอนจาก SLS เป็นวัสดุวิศวกรรมที่นิยมมากที่สุด โดนไม่ต้องใส่สารเสริมแรงเช่น คาร์บอนไฟเบอร์ เส้นใยแก้ว โดยหากต้องการความแข็งแรงแบบสุดจะมีผงไนลอนผสมเม็ดแก้ว (glass bead) ที่ทำให้ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัว
ปี 2021 SLS จาก Formlabs
Fuse 1 ใช้เวลาพัฒนามากกว่า 3 ปี ตั้งแต่เปิดตัว จนพร้อมวางจำหน่าย ซึ่งมีรบบการทำงานครบครัน ตั้งแต่พิมพ์ จนไปถึงการล้างและเตรียมเนื้อวัสดุ สำหรับการพิมพ์ครั้งถัดไป
สรุป
สำหรับคนที่กำลังจะลงทุนซื้อ ควรพิจารณาก่อนว่า ผลิตภัณฑ์ หรือชิ้นงานที่เรากำลังจะผลิตมีมูลค่าในตลาดเท่าไหร่ คู่แข่งคือใคร การนำเทคโนโลยี SLS 3D Printing มาใช้งานจะช่วยด้านไหนได้บ้าง เพื่อให้เหนือกว่า จากนั้นย้อนกลับไปคิดเรื่องต้นทุน 4 ด้านให้ดี โดยเฉพาะค่าวัสดุและค่าซ่อมบำรุง หากคิดว่าคุ้มค่าแล้วก็ลองดูได้เลย ผู้เขียนคิดว่าตัวเครื่องคงไม่ถูกไปกว่านี้เท่าไหร่แล้ว เพราะที่แพงคือระบบ Heating Chamber ฉนวนกันความร้อนและระบบ Sensor ภายใน หากเป็นเครื่องแบบ FDM ที่มีคล้ายๆกัน ก็มีราคาไม่ต่างกัน
