HeyGears Transparent Solution: พิมพ์ชิ้นงานใสด้วย 3D Printing
เคยสงสัยไหมว่า ชิ้นงาน 3D Printing แบบโปร่งใส ที่ดูใส เรียบ และสวยเหมือนชิ้นงานสำเร็จรูป เขาทำกันอย่างไร ?
จริง ๆ แล้วการพิมพ์ชิ้นงานให้ “ใส” ไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุอย่างเดียว แต่ต้องใส่ใจตั้งแต่การออกแบบโมเดล การเตรียมไฟล์ การตั้งค่าก่อนพิมพ์ ไปจนถึงการล้าง อบ ขัด และเคลือบผิวหลังพิมพ์
บทความนี้จะพาไปดูแนวทางการทำ Transparent 3D Printing ของ HeyGears ตั้งแต่เริ่มออกแบบไปจนถึงขั้นตอนสุดท้าย เพื่อให้เห็นภาพว่าถ้าอยากได้ชิ้นงานโปร่งใสคุณภาพดี ต้องเตรียมอะไรบ้าง
ออกแบบชิ้นงานโปร่งใส ต้องเริ่มตั้งแต่ตัวโมเดล ถ้าอยากได้ชิ้นงานที่ใสและผิวสวย การออกแบบโมเดลถือว่าสำคัญมาก เพราะต่อให้ใช้วัสดุโปร่งใสคุณภาพดี แต่ถ้าออกแบบไม่เหมาะสม ก็อาจทำให้ชิ้นงานออกมาขุ่น เป็นคลื่น หรือมีปัญหาตอนล้างและขัดได้
1.รูปทรงควรเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง
พยายามหลีกเลี่ยงขอบหรือมุมที่คมมากเกินไป โดยเฉพาะบริเวณที่ต้องนำไปขัด เพราะขอบคมจะขัดให้เรียบได้ยาก และอาจเห็นรอยของการพิมพ์ได้ชัดกว่าบริเวณอื่น การออกแบบให้รูปทรงค่อย ๆ เปลี่ยน จะช่วยให้การเก็บผิวหลังพิมพ์ทำได้ง่ายขึ้น
2.คุมความหนาของผนังให้ใกล้เคียงกัน
อีกเรื่องที่ต้องระวังคือ ความหนาของผนังชิ้นงาน ถ้าบางจุดหนามาก แต่บางจุดบางมาก แสงที่ผ่านชิ้นงานจะหักเหไม่เท่ากัน ทำให้บางบริเวณดูใส บางบริเวณดูขุ่น หรือเห็นเป็นคลื่นได้ ดังนั้น ถ้าเป็นไปได้ควรออกแบบความหนาของผนังให้สม่ำเสมอกันมากที่สุด
3.ชิ้นงานใหญ่ ควรพิจารณาทำ Hollow สำหรับชิ้นงานขนาดใหญ่
การทำชิ้นงานให้กลวง หรือ Hollow เป็นอีกวิธีที่ช่วยลดปริมาณเรซินที่ใช้ นอกจากนี้ยังช่วยให้จัดการกับเรซินด้านในได้ง่ายขึ้น แต่ต้องออกแบบช่องเปิดและรูระบายให้เหมาะสมด้วย ไม่อย่างนั้นเรซินอาจค้างอยู่ภายในและส่งผลต่อความใสของชิ้นงาน
4.อย่าลืม Drain Hole
ถ้าทำ Hollow แล้ว สิ่งที่ต้องมีคู่กันคือ Drain Hole หรือรูระบายเรซิน รูเหล่านี้ช่วยให้เรซินที่อยู่ด้านในสามารถไหลออกมาได้ และช่วยให้ขั้นตอนล้างทำได้ทั่วถึงมากขึ้น ไม่ควรออกแบบโพรงที่ปิดสนิท เพราะนอกจากเรซินจะออกได้ยากแล้ว ยังอาจทำให้เกิดปัญหาในขั้นตอนหลังการพิมพ์ได้
5.ลด Support เท่าที่ทำได้
Support เป็นสิ่งที่ช่วยให้พิมพ์ชิ้นงานที่มีส่วนยื่นหรือรูปทรงซับซ้อนได้สำเร็จ แต่สำหรับงานโปร่งใส Support ก็อาจทิ้งรอยไว้บนพื้นผิวได้ ดังนั้นควรออกแบบและวางโมเดลให้สามารถลดจำนวน Support ได้มากที่สุด เพื่อช่วยลดทั้งรอยบนชิ้นงานและเวลาในการทำ Post-processing
6.ออกแบบให้ล้างง่าย
เรื่องนี้หลายคนอาจมองข้าม ชิ้นงานที่มีซอกเล็ก ๆ ช่องแคบ หรือลวดลายที่ซับซ้อนมาก อาจทำให้เรซินตกค้างอยู่ด้านในและล้างออกได้ยาก ถ้าเป็นงานที่ต้องการความใสเป็นพิเศษ ควรคิดเรื่อง “ล้างยังไง” ตั้งแต่ตอนออกแบบโมเดลเลย
7.หลีกเลี่ยงการขัดด้านใน
การขัดผิวด้านนอกทำได้ค่อนข้างง่าย แต่ถ้าเป็นผิวด้านในของชิ้นงานที่เป็นโพรง การขัดจะทำได้ยากกว่ามาก ถ้าจำเป็นต้องขัดด้านใน ควรออกแบบให้มีช่องเปิดหรือพื้นที่สำหรับเข้าถึงเครื่องมือได้เพียงพอ
ทำความรู้จัก Modeling PAT10 วัสดุสำหรับงานโปร่งใส
นอกจากการออกแบบแล้ว วัสดุ ก็มีผลกับความใสและคุณภาพของชิ้นงานอย่างมาก สำหรับโซลูชันของ HeyGears มีวัสดุในกลุ่ม Transparent Engineering Materials ที่ออกแบบมาสำหรับงานที่ต้องการทั้งความโปร่งใสและคุณสมบัติทางวิศวกรรม หนึ่งในวัสดุที่น่าสนใจคือ PAT10 วัสดุนี้เหมาะกับงานที่ต้องการทั้งความแข็งแรงและความโปร่งใส จึงเหมาะกับงานต้นแบบ งานออกแบบผลิตภัณฑ์ รวมถึงงานที่ต้องการคุณภาพของชิ้นงานในระดับกึ่งอุตสาหกรรมถึงอุตสาหกรรม
ถ้าใช้ PAT10 ควรออกแบบชิ้นงานแบบไหน ? หลัก ๆ คือพยายามทำให้พื้นผิวเรียบ ลดรอยต่อ และควบคุมความหนาของผนังให้สม่ำเสมอ นอกจากนี้ควรหลีกเลี่ยงโครงสร้างที่มีซอกหรือช่องแคบจำนวนมาก เพราะจะทำให้การล้างและการทำ Post-processing ทำได้ยาก และอาจส่งผลต่อความใสของชิ้นงาน พูดง่าย ๆ คือ วัสดุดีอย่างเดียวไม่พอ ต้องออกแบบโมเดลให้เหมาะกับวัสดุด้วย
เตรียมไฟล์ก่อนพิมพ์ด้วย Blueprint Studio
เมื่อได้โมเดลแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการเตรียมไฟล์ก่อนส่งไปพิมพ์ HeyGears ใช้ Blueprint Studio สำหรับเตรียมและจัดการไฟล์ก่อนพิมพ์ โดยมีเครื่องมือที่ช่วยตั้งแต่การนำเข้าโมเดล การจัดวาง การทำ Hollow การสร้างรู ไปจนถึงการสร้าง Support และ Slicing
ขั้นตอนที่ 1: เข้าโหมด Slicer ในโปรแกรม Blueprint Studio
ขั้นตอนที่ 2: เลือกวัสดุ (Material) ให้ตรงกับประเภทที่ต้องการใช้งาน
ขั้นตอนที่ 3: นำเข้าโมเดลไปยังโปรเจกต์ใหม่ โดยคลิกที่ไอคอน Import หรือใช้วิธีลากไฟล์โมเดลมาวางในโปรแกรมโดยตรง
ขั้นตอนที่ 4: ในหน้า Prepare (เตรียมงาน) ให้ใช้เครื่องมือต่างๆ ตามความต้องการ ไม่ว่าจะเป็น Rotate (หมุน), Scale (ปรับขนาด), Hollow (ทำรูปร่างกลวง), Hole (เจาะรู), Label (ใส่ตัวอักษร), Duplicate (คัดลอกชิ้นงาน) และเครื่องมืออื่นๆ
ขั้นตอนที่ 5: ใช้คำสั่ง Auto-layout เพื่อจัดวางชิ้นงานบนฐานพิมพ์โดยอัตโนมัติ
ขั้นตอนที่ 6: ใช้คำสั่ง Auto-support โดยเลือกรูปแบบเป็น Truss support (ซัพพอร์ตแบบโครงถัก) แล้วกดสร้างตัวรองรับชิ้นงาน
ขั้นตอนที่ 7: เริ่มกระบวนการ Slicing โดยสามารถเปลี่ยนชื่อไฟล์งานได้ตามต้องการในขั้นตอนนี้
ขั้นตอนที่ 8: เมื่อทำการ Slicing เสร็จสมบูรณ์ ก็จะสามารถตรวจสอบไฟล์ที่ตัดเลเยอร์แล้ว และกดส่งงานพิมพ์ไปยังเครื่องพิมพ์ได้ที่หน้า [Slice Files]
Orientation และ Support สำคัญกับงานโปร่งใสอย่างไร ?
อีกสองเรื่องที่ต้องให้ความสำคัญคือ Orientation และ Support Orientation คือการกำหนดทิศทางของโมเดลบนเครื่องพิมพ์ ส่วน Support คือโครงสร้างที่ใช้ช่วยรองรับชิ้นงานระหว่างการพิมพ์ สำหรับงานโปร่งใส
การวางโมเดลผิดตำแหน่งอาจทำให้เกิดรอย Support ในบริเวณที่มองเห็นได้ชัด และทำให้ต้องเสียเวลาเก็บผิวมากขึ้น ดังนั้นควรคิดตั้งแต่ตอนวางโมเดลว่า “จะวางยังไงให้พิมพ์ง่าย และหลังพิมพ์แล้วเก็บผิวได้ง่ายที่สุด?” เพราะการวาง Orientation ที่ดีตั้งแต่แรก สามารถช่วยลดทั้ง Support รอยบนผิว และเวลาในการทำ Post-processing ได้
พิมพ์เสร็จแล้ว ยังไม่จบ! ต้องผ่าน Post-processing
สำหรับงานโปร่งใส ขั้นตอนหลังพิมพ์มีผลกับความสวยของชิ้นงานมากไม่แพ้การพิมพ์เลย
ขั้นตอนที่ 1: ส่งไฟล์ Slice ไปยังเครื่องพิมพ์ผ่านแพลตฟอร์ม Blueprint หรือ นำเข้าไฟล์ผ่าน USB Flash Drive
ขั้นตอนที่ 2: เริ่มทำการพิมพ์
ขั้นตอนที่ 3: ตั้งค่าเวลาการล้างชิ้นงาน (Washing) บนเครื่อง UltraCraft Wash หรือ ตั้งค่าผ่านแพลตฟอร์ม Blueprint ขณะส่งงานล้าง
ขั้นตอนที่ 4: ตั้งค่าเวลาการอบชิ้นงาน (Curing) บนเครื่อง UltraCraft Cure หรือ ตั้งค่าผ่านแพลตฟอร์ม Blueprint ขณะส่งงานอบ
เครื่องล้างและเครื่องอบรุ่น Reflex (Reflex Wash & Cure):
ขั้นตอน Post-Processing ทำอย่างไรให้ชิ้นงานใส เรียบ และไม่เป็นคลื่น ?
อุปกรณ์ที่จำเป็น
อุปกรณ์ที่ใช้ในการเตรียมผิวและเคลือบชิ้นงานควรเตรียมให้พร้อมก่อนเริ่มงาน เช่น
- กระดาษทรายเบอร์ 320, 400, 600
- น้ำสะอาด
- ผ้านุ่มหรือ Microfiber
- แปรงขนนุ่ม
- น้ำล้างชิ้นงาน
- อุปกรณ์พ่นเคลือบ UltraGlaze ClearG115
- อุปกรณ์เพิ่มเติม จำพวก ถุงมือ หน้ากากอนามัย
ทำไม 3D Print เรซินใสถึงไม่ใสเหมือนแก้ว ?
การที่เราใช้ Transparent Resin ไม่ได้หมายความว่าจะได้ชิ้นงานที่ใสเลยทันที เพราะความเป็นจริงชิ้นงานที่พิมพ์ออกมาใหม่ส่วนใหญ่มักมีลักษณะ ขุ่น ฝ้า หรือคล้ายกระจกฝ้า สาเหตุหลักๆมาจากกระบวนการพิมพ์แบบ Layer-by-Layer ซึ่งทำให้เกิด
- รอย Layer Line
- ความไม่เรียบของพื้นผิว
- เศษเรซินตกค้าง
- รอยขีดข่วนเล็ก ๆ
- พื้นผิวที่ไม่เรียบทำให้เกิดการกระเจิงของแสง
3 ขั้นตอนสำคัญ ทำให้ 3D Print ใสขึ้น
ขัดผิว → ทำความสะอาด → เคลือบใส ทั้ง 3 ขั้นตอนนี้ ถ้าข้ามขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่ง อาจทำให้ความใสของชิ้นงานลดลงได้
ขั้นตอนที่ 1: ขัดผิวชิ้นงานด้วยกระดาษทราย
การขัดเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุด เพราะช่วยกำจัด ความไม่เรียบของพื้นผิว ก่อนที่จะขัดชิ้นงานอย่าลืม Cure ชิ้นงานก่อนตามเวลาที่เหมาะสมของเรซินนั้นๆที่เราใช้
ลำดับความละเอียดของกระดาษทราย ขัดยังไงให้ผิวเรียบและไม่เป็นคลื่น ?
ขั้นตอนนี้มีผลต่อความใสของชิ้นงานมากที่สุด แนะนำให้ขัดจาก กระดาษทรายเบอร์หยาบไปหาเบอร์ละเอียด และไม่ควรกระโดดข้ามเบอร์
ให้ใช้กระดาษทรายเบอร์หยาบกว่า 320 หรือ 400 ขัดบริเวณที่มีรอย Support ให้เรียบเสมอกัน จากนั้นใช้กระดาษทราย เบอร์ 600 ขัดซ้ำเก็บผิว
ขั้นตอนที่ 2: ทำความสะอาดหลังขัด
ใช้แปรงทำความสะอาดปัดฝุ่นออกจากพื้นผิวชิ้นงาน โดยเฉพาะบริเวณซอกหรือช่องว่างต่าง ๆ
เสร็จแล้วนำชิ้นงานใส่ลงกล่องล้างที่มีน้ำสะอาด แล้วเอาเข้าเครื่อง Ultrasonic Cleaner ทำความสะอาดเป็นเวลา 3 นาที หลังจากนั้นเอาชิ้นงานมาเป่าให้แห้งสนิท และเข้าอบเป็นเวลา 30 นาที เพื่อกำจัดน้ำที่อยู่ตามช่องว่างของชิ้นงาน
ขั้นตอนที่ 3: เคลือบ UltraGlaze ClearG115
- เท ClearG115 ในปริมาณที่ต้องการลงในภาชนะที่สะอาด
- ใช้พู่กันสะอาดจุ่ม ClearG115 ในปริมาณพอเหมาะ
- ทาลงบนพื้นผิวชิ้นงานอย่างสม่ำเสมอ โดยทาไปในทิศทางเดียวกัน
- จากนั้นนำชิ้นงานเข้าเครื่อง UltraCraft Cure โดยเร็ว
- Baking (อบด้วยความร้อน) ที่ 50–60°C ประมาณ 1 นาที
- Curing (ทำให้ชั้นเคลือบแข็งตัว) ที่ 60°C ประมาณ 5 นาที เพื่อให้ได้ชั้นเคลือบที่เรียบ เงา และสม่ำเสมอ”
วิธีนี้จะช่วยลดปัญหาผิวเคลือบเป็นคลื่น แต่ถ้าสมมุติว่าเป็นคลื่นไปแล้ว จะทำยังไง? สามารถทำได้ด้วยวิธีเบื้องต้น ดังนี้
- ถ้า ยังไม่ได้ Curing → สามารถแก้ไขชั้นเคลือบก่อนบ่มได้
- ถ้า Curing ไปแล้วและเป็นคลื่นเฉพาะจุด → เอกสารแนะนำให้ ขัดบริเวณนั้น แล้วทา G115 เพิ่มอีกครั้ง
จัดลำดับกระบวนการสำหรับงานเคลือบ G115 ให้เข้าใจง่าย ควรเป็น:
พิมพ์ → ล้าง → Cure → ขัด → ล้างทำความสะอาด → ทำให้แห้ง → เคลือบ G115 → Baking → Curing
ตรวจสอบคุณภาพชิ้นงานก่อนนำไปใช้งาน หลังจากชิ้นงานผ่านการทำทุกอย่างเสร็จหมดแล้ว ควรตรวจสอบอีกครั้ง ตรวจดูว่า
- พื้นผิวเรียบมั้ย
- ยังมีรอยขัดหรือ Layer Line มั้ย
- มีจุดฝุ่นหรือฟองอากาศมั้ย
- มีบริเวณที่วานิชหนาหรือบางไม่เท่ากันรึเปล่า
- ผิวเป็นคลื่นหรือรอยมั้ย
- ความใสและความเงาสม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นงานมั้ย
ถ้ายังมีข้อบกพร่อง ไม่ควรรีบเคลือบซ้ำทันที ควรประเมินก่อนว่าปัญหาเกิดจาก พื้นผิวเดิม การขัด หรือชั้นเคลือบ เพื่อแก้ไขได้ตรงจุด
ตัวอย่างงานจริงจาก HeyGears
Goldfish (ปลาทองโปร่งใส)
สรุป
การทำชิ้นงาน 3D Printing ให้ "ใส เรียบ และสวย" ไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุเพียงอย่างเดียว แต่ต้องใส่ใจตั้งแต่การออกแบบ ไปจนถึงขั้นตอนหลังพิมพ์
โดยเฉพาะ "การขัดและการเคลือบผิว" ถือเป็นขั้นตอนสำคัญที่ช่วยยกระดับความใสของชิ้นงาน ควรค่อย ๆ ขัดจากกระดาษทรายหยาบไปละเอียด และทำความสะอาดพื้นผิวให้หมดจดก่อนเคลือบ
สุดท้ายควร Curing ตามคำแนะนำของผู้ผลิต เพราะ "ผิวเรียบก่อนเคลือบ ชิ้นงานก็ใสและสวยหลังเคลือบ" การควบคุมทุกขั้นตอนอย่างเหมาะสมจึงเป็นหัวใจสำคัญของการทำ Transparent 3D Printing ให้ได้คุณภาพระดับมืออาชีพ
หากปฏิบัติตาม Workflow นี้อย่างถูกต้อง ชิ้นงานโปร่งใสระดับมืออาชีพที่เรียบเนียนและได้มาตรฐานอุตสาหกรรมก็ไม่ใช่เรื่องยากอีกต่อไป
