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

4D Printing คืออะไร แตกต่างอย่างไรกับ 3D Printing

เทคโนโลยี 4D Printing สำคัญอย่างไร

4D Printing เป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยี ที่กำลังเข้ามาสู่ชีวิตประจำวันมากขึ้น เนื่องจากเป็นการก้าวกระโดดของเทคโนโลยีด้านวัสดุ และกระบวนการผลิต เพื่อสร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์ที่ดีกว่าในปัจจุบัน ความสนใจครั้งแรกสำหรับผู้เขียน และคนทั่วไปน่าจะเริ่มต้นจากงาน TED Talk นำเสนอโดย ​Skylar Tibbits จาก Self Assembly Laboratory ของ MIT  Skylar ได้นำตัวอย่างผลงานที่พัฒนาวัสดุ 4D มานำเสนอในงาน เป็นแบบจำลองของโปรตีนที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้เอง ตามที่โปรแกรมไว้ ซึ่งแม้จะเป็ยตัวอย่างง่ายๆ  แต่ก็แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในอนาคตที่ ผลิตภัณฑ์ซึ่งผลิตออกมาแล้วสามารถทำงานได้ตามโปรแกรมที่ตั้งไว้

การเปลี่ยนแปลงจาก 3D Printing ไปเป็น 4D Printing นั้น ปัจจัยอีก D ที่เพิ่มขึ้นสามารถที่จะกำหนดได้โดยนักวิทยาศาสตร์ เช่น เวลา อุณหภูมิ แรงกระทำ ไฟฟ้า หรือแม้กระทั่งความเป็น กรด-ด่าง ซึ่งเมื่อมีปัจจัยภายนอกเข้ามาแล้ว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในรูป 3D เดิม  ยกตัวอย่างเช่น กันชนรถที่โดยกระแทกจนยุบแต่ไม่ถึงจุดที่เสียหายถาวรจะสามารถคืนรูปร่างเดิม เมื่อเวลาผ่านไป หรือชิ้นส่วนที่โดนน้ำแล้วสามารถที่จะประกอบกันเองเป็นชิ้นส่วนใช้งานได้ ซึ่งวัสดุสำหรับเครื่อง 3D Printer ทั่วไปไม่สามารถทำได้ในปัจจุบัน

Source: https://www.sculpteo.com/
Source: https://www.researchgate.net/publication/328162917_A_Review_of_4D_Printing_Technology_and_Future_Trends

สิ่งที่จะเกิดขึ้นเมื่อมี 4D Printing

เมื่อหลายสิบปีก่อนผู้เขียนได้ดูการ์ตูนเรื่อง Dragon Ball ที่ตัวเอกมีเทคโนโลยี “บ้านแคปซูล” โดยเมื่อไม่ได้ใช้จะมีขนาดเล็ก พกพาในกระเป๋าได้ แต่เมื่อกดปุ่มใช้งานจะขยายเป็นบ้านขนาดใหญ่ เข้าอยู่ได้ในทันที ถึงแม้จะเป็นแค่เทคโนโลยีในการ์ตูน ซึ่งเป็นไปได้ยากในกฎธรรมชาติของโลกเรา แต่ก็แสดงให้เห็นถึง Application ของ Smart Materials ที่ผู้ผลิตสามารถทำได้ (เทคโนโลยี้นี้เรียกว่า “self assembly“)

1. ทุกอย่างมีขนาดเล็กลง

จากการออกแบบผลิตภัณฑ์แบบเดิมๆ นักวิทยาศาสตร์สามารถพัฒนาให้มีขนาดเล็กลงได้โดยอาศัยการหดตัว พับ หรือบีบอัดวัสดุเข้าด้วยกัน เมื่อใช้งานก็ค่อยให้ปัจจัยภายนอกกระตุ้นให้คืนรูปร่างเดิม (shape memory) ตัวอย่างโครสร้างตามภาพด้านล่างสามารถลดปริมาตรในการจัดเก็บได้ถึง 87%

Volume reduction by 87% with two folds | Source : n-e-r-v-o-u-s.com

2. สมบัติการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น

ข้อจำกัดของการใช้งานผลิตภัณฑ์ในปัจจุบันคือ ต้องออกแบบรูปร่าง ขนาด และสมบัติวัสดุให้สอดคล้องกับการนำไปใช้งาน ซึ่งส่วนใหญ่ก็จะพบปัญหาออกแบบซับซ้อนมากๆแล้ว ผลิตไม่ได้ หรือไม่มีวัสดุที่แข็งแรงขนาดที่ต้องการ ในขณะ Smart Materials สามารถที่จะกำหนดสมบัติได้ทุกส่วน ไม่จำเป็นต้องเท่ากันทั้งชิ้น เช่น มีทั้งส่วนแข็งที่รองรับแรง และส่วนอ่อนที่ดูดซับแรง พร้อมรูปร่างที่ซับซ้อนในชิ้นเดียว

แต่ส่วนใหญ่จะพบการนำเสนอการคืนสภาพของวัสดุ หรือ Shape Memory Materials เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งในเชิงการออกแบบวิศวกรม ข้อดีที่สุดคือ ใน 1 ผลิตภัณฑ์อาจจะประกอบด้วยวัสดุเป็น 100 ชนิด แต่ละจุดไม่เหมือนกันก็สามารถทำได้ ศัพท์ทางเทคนิคเรียกว่า Digital Materials

Application ของ 4D Printing ที่น่าประยุกต์ใช้งานได้

1. ระบบท่อในอุตสาหกรรม

ระบบท่อในอุตสาหกรรมโรงงานขนาดเล็ก แค่ระบบดับเพลิงรวมกันน่าจะเป็นหลายกิโลเมตร เกิดจากการออกแบบให้มีแรงดัน และอัตราการไหลที่เหมาะสมกับความต้องการ แต่หากวันใด วันหนึ่ง มีการเปลี่ยนแปลงระบบ ท่อเก่าก็อาจจะต้องตัดทิ้งเปลี่ยนขนาดใหม่ ซึ่งหากวัสดุที่นำมาทำท่อสามารถปรับค่าขนาดได้ตามอัตราการไหล หรือปริมาณ ก็ช่วยลดค่าใช้จ่ายไปได้เยอะ อีกการใช้งานหนึ่งคือการซ่อมแซมตัวเองเมื่อมีรอยแตก รั่ว หรือโดนสารเคมีกัดกร่อน หากวัสดุที่ใช้สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ระดับหนึ่ง และส่งข้อมูลแจ้งเตือนไปยังผู้ควบคุมได้ ก็จะลดอันตราย และค่าใช้จ่ายในการติดเซ็นเซอร์ตรวจจับไปได้มาก

https://www.smithsonianmag.com/innovation/Objects-That-Change-Shape-On-Their-Own-180951449/

2. เฟอร์นิเจอร์ที่ประกอบเองอัตโนมัติ

ข้อนี้ผู้เขียนนึกถึงเฟอร์นิเจอร์จาก Ikea ที่ผู้ซื้อต้องประกอบเองทั้งหมด หรือต้องจ้างคนมาประกอบโดยเฉพาะ ซึ่งบางคนก็ชอบ สนุก กับการทำงานส่วนนี้ แต่หลายคนก็อยากที่จะซื้อมาแล้วพร้อมใช้งานเลย ในอนาคตเราอาจจะแกะกล่องชั้นวางของแล้ว ทิ้งไว้ซักพักให้เฟอร์นิเจอร์ประกอบด้วยตัวเองก็เป็นไปได้

เฟอร์นิเจอร์จาก Ikea ต้องประกอบเอง

เก้าอี้ที่ประกอบตัวเอง

3. อุตสาหกรรมการแพทย์

ส่วนนี้เป็นการแพทย์ชั้นสูง ที่แพทย์สามารถปรับปรุงสูตรโมเลกุลของยาให้เข้ากับคนไข้ หรือมีการโปรแกรมตัวยาให้เปลี่ยนแปลงรูปแบบเข้ากับคนไข้ให้มากที่สุด  อีก 1 การใช้งานคือเป็นยาแบบดิจิตอลที่สามารถส่งข้อมูลภายในของคนไข้ และรายละเอียดต่างๆกลับมายังแพทย์ได้แบบ Real Time ทำให้การรักษาพัฒนาไปได้อย่างเหมาะสม และตรงกับโรคมากที่สุด

 

4. การใช้งานในสภาวะแวดล้อมที่ไม่ปกติ

นอกจากวัสดุแบบ 4D ที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างให้มีขนาดเล็กลงกว่าปกติแล้ว ยังช่วยให้การพัฒนา การสำรวจพื้นที่ธุรกันดาร หรือแม้กระทั่งอวกาศเป็นไปได้มากขึ้น เนื่องจากสามารถพกพาอุปกรณ์ไปได้มากขึ้น หรือผู้ใช้สามารถดัดแปลงรูปร่างอุปกรณ์หน้างานได้ ดังนั้นอุปกรณ์ 1 ชิ้น อาจเป็นไปได้หลายการใช้งาน

สรุป

Smart Materials หรือ 4D Printing นั้นพึ่งอยู่ในช่วงเริ่มต้นศึกษา และทดลองการนำไปใช้งาน ซึ่งเหมือนกับในหนัง Sci-Fi วิทยาศาสตร์ล้ำยุคที่ไม่มีใช้ในปัจจุบัน ซึ่งในอนาคตไม่ไกล เราอาจจะมีเฟอร์นิเจอร์หรือบ้าน ที่ประกอบตัวเองขึ้นมาก็ได้ เหมือนอย่าง 3D Printer ที่หากมองย้อนกลับไป 30 ปีที่แล้ว คงไม่มีใครคาดคิดว่าจะมีเครื่องนี้วางอยู่ตามบ้านคนทั่วไป เหมือนเป็นเครื่องปริ้นกระดาษเครื่องหนึ่ง

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

Injection molding with 3D model
3D Printing Technology

3D Printing กับ Injection molding

การพิมพ์ 3 มิติและการฉีดขึ้นรูปอาจเป็นกระบวนการที่แตกต่างกันอย่างมาก แต่ทั้งคู่ต่างก็มีส่วนสำคัญในการผลิต โดย injection molding ที่มีต้นทุนต่ำสามารถใช้

อ่านต่อ
Youtube logo
3D Printing Technology

แนะนำ Youtube Channel ที่น่าสนใจสำหรับ Maker สาย 3D Printing

สำหรับยุคนี้การสื่อสารผ่านช่องทางอย่าง Facebook Youtube ได้รับความนิยมมากกว่าการทำคอนเทนต์ที่เป็นตัวอักษรบนเวบไซต์อย่างเดียวไปแล้ว เนื่องจากเป็นการสื่อสารที่เห็นภาพ และให้ข้อมูลได้ชัดเจนมากกว่า โดยเฉพาะเทคโนโลยี 3D

อ่านต่อ