นวัตกรรมการผลิตยุค 4.0
เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่ใช้เทคโนโลยี Fused Deposition Modelling หรือ FDM เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ได้รับความนิยมสูงสุดในภาคอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นงานสร้างต้นแบบ งานที่มีความซับซ้อนซึ่งไม่สามารถผลิตได้ด้วยกระบวนการทั่วไป หรือแม้แต่ชิ้นส่วนที่ใช้งานจริงซึ่งต้องการความแข็งแรงสูง การนำมาใช้งานในลักษณะดังกล่าวช่วยลดระยะเวลา ขั้นตอนการทำงาน และต้นทุนทางธุรกิจได้อย่างมหาศาลสำหรับผู้ที่สามารถปรับตัวให้เข้ากับเทคโนโลยีได้ ทั้งนี้ แม้ว่าเครื่องพิมพ์แบบ FDM/FFF จะมีข้อจำกัดด้านความเร็วในการผลิตและคุณภาพของพื้นผิวชิ้นงาน แต่ก็สามารถชดเชยได้ด้วยความหลากหลายของวัสดุที่ตอบโจทย์ความต้องการและราคาที่ย่อมเยากว่าเทคโนโลยีอื่น (อ่านข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติอื่นๆ) บทความนี้ได้รวบรวมตัวอย่างการนำเครื่องพิมพ์ 3 มิติไปใช้ในการทำงานจริง
1. ผลิตเครื่องมือเพื่อช่วยลดระยะเวลาในสายการผลิต
บริษัท Geo Globe ประเทศโปแลนด์
ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ผลิตถาดสำหรับขนถ่ายชิ้นส่วนที่ผลิตเสร็จแล้ว ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยให้การผลิตรวดเร็วยิ่งขึ้นเมื่อใช้ควบคู่กับระบบอัตโนมัติ โดยการปรับตั้งสายการผลิตใหม่ในครั้งนี้ช่วยลดระยะเวลาไปได้ถึง 3 สัปดาห์เมื่อเทียบกับสายการผลิตแบบเดิม
เครื่องที่ใช้: 3DGence F340 วัสดุ : ABS
2. ตรวจสอบและประเมินผลขนาด ความแม่นยำ และการใช้งานจริง ก่อนการผลิตจำนวนมาก (Mass Production)
Electrotechnics Emtel ผู้ผลิตเครื่องมือทางการแพทย์ นำเครื่องพิมพ์ 3 มิติ มาผลิตเป็นแผงหน้าจอต้นแบบ เพื่อตรวจสอบขนาดและการใช้งานจริง ก่อนเข้าสู่กระบวนการผลิตจำนวนมากด้วยเครื่องฉีดพลาสติก (Injection Molding) โดยทางบริษัทระบุว่าเนื่องจากต้นทุนการผลิตจำนวนมากนั้นสูงและห้ามเกิดความผิดพลาด การขึ้นรูปชิ้นงานต้นแบบ (Prototype) เพื่อทดลองใช้จริงก่อนจึงช่วยลดต้นทุนได้อย่างมหาศาล โดยระยะเวลาในการผลิตชิ้นงานต้นแบบอยู่ที่ 5 วัน จากเดิมที่ต้องใช้เวลาถึง 25 วันหากจ้าง Supplier ภายนอก
เครื่องที่ใช้: 3DGence F340 วัสดุ : ABS
3. ส่วนประกอบของเครื่องจักร
บริษัทวิศวกรรมเครื่องกล AMS System เชี่ยวชาญด้านการออกแบบและผลิตเครื่องจักรตามความต้องการของลูกค้า ชิ้นส่วนหลายรายการจึงไม่ได้มีมาตรฐานตายตัวและต้องดัดแปลงหรือปรับปรุงอยู่เสมอ เครื่องพิมพ์ 3 มิติจึงกลายเป็นเครื่องมือประจำวันของฝ่ายออกแบบและผลิต ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่บริษัทนำไปใช้งานจริงคือ Housing สำหรับติดตั้งระบบไฟและเซ็นเซอร์ ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดและระยะเวลาในการติดตั้งได้อย่างดีเยี่ยม
เครื่องที่ใช้: 3DGence F340 วัสดุ : ABS
4. ผลิตชิ้นงานต้นแบบในอุตสาหกรรมยานยนต์
Automotive Bocar ผู้ผลิตรถดับเพลิง นำเครื่องพิมพ์ 3 มิติ มาใช้ผลิตชิ้นส่วนต้นแบบขนาด 1:1 ทั้งหมด เพื่อตรวจสอบการใช้งานจริง ความทนทาน รวมไปถึงความยากง่ายในการประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกัน โดยทางบริษัทให้ข้อมูลว่าส่วนที่ยากที่สุดคือการออกแบบให้ตอบโจทย์ทุกความต้องการในขั้นตอนเริ่มต้น การมีชิ้นงานต้นแบบที่ใช้เงินลงทุนไม่สูงและสามารถปรับเปลี่ยนได้ตลอดเวลา จึงช่วยให้ขั้นตอนนี้ผ่านไปได้อย่างง่ายดายยิ่งขึ้น
เครื่องที่ใช้: 3DGence F340 วัสดุ : ABS
5. ทดสอบอุปกรณ์เครื่องมือ (Tooling)
Aerospace MB Aerospace ผู้ผลิตชิ้นส่วนเครื่องยนต์อากาศยาน ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ผลิตอุปกรณ์จับยึด (Fixture) เพื่อช่วยตรวจสอบชิ้นงานหลังผ่านกระบวนการกัดด้วยเครื่อง CNC ซึ่งสะดวกและง่ายกว่าการใช้เครื่องมือวัดมาตรฐานที่มีต้นทุนสูงและใช้เวลานานกว่า
นอกจากนี้ บริษัทยังนำมาช่วยในการผลิตชิ้นส่วนใหม่เพื่อทดสอบการใช้งาน การเคลื่อนที่ การประกอบ และการใช้งานจริง เพื่อช่วยลดปัญหาการออกแบบที่ไม่เหมาะสมก่อนที่จะผลิตจริงด้วยเครื่อง CNC อีกด้วย
เครื่องที่ใช้: 3DGence Double วัสดุ : PLA
6. แบบจำลองเครื่องจักร
อุตสาหกรรมเครื่องจักรหนัก
FAMUR Group ผู้ผลิตเครื่องจักรในอุตสาหกรรม ซึ่งมีรายการผลิตภัณฑ์จำนวนมาก ต้องการนำเสนอสินค้าเพื่อให้ลูกค้าเห็นรายละเอียดได้ชัดเจน ไม่ใช่แค่บนหน้าจอคอมพิวเตอร์ ใบโฆษณา หรือเวลาไปออกงานแสดงสินค้า บริษัทจึงนำเครื่องพิมพ์ 3 มิติ มาผลิตเป็นแบบจำลอง (Mock Up) ของเครื่องจักร ร่วมกับระบบ RFID เพื่อให้ลูกค้าดาวน์โหลดข้อมูลได้ทันที ซึ่งเป็นกระบวนการที่ประหยัดและเห็นภาพได้ชัดเจนที่สุด โดยไม่ต้องกังวลเรื่องต้นทุนหรือความยุ่งยากในการขนส่งเครื่องจักรจริงไปจัดแสดง
เครื่องที่ใช้: 3DGence F340 วัสดุ : ABS
7. ออกแบบและผลิตชิ้นส่วนสำหรับรถแข่ง
AGH Racing เป็นกลุ่มนักศึกษาจาก AGH University of Science and Technology ประเทศโปแลนด์ ซึ่งพัฒนารถแข่งฟอร์มูล่าด้วยตนเอง
เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ถูกนำมาใช้ผลิตชิ้นส่วนระบบบังคับเลี้ยว (Steering) ซึ่งเดิมทีใช้อลูมิเนียมผลิตด้วยวิธีการกัด (Milling) โดยทีมต้องการลดน้ำหนักตัวรถให้มากที่สุด จึงออกแบบโดยใช้หลักการ Topology เพื่อลดเนื้อวัสดุในส่วนที่ไม่จำเป็นออกในขณะที่ยังคงความแข็งแรงเพียงพอสำหรับการใช้งาน ซึ่งรูปร่างลักษณะนี้ไม่สามารถผลิตด้วยวิธีการเดิมได้ โดยการออกแบบและผลิตดังกล่าวใช้เวลาเพียง 2 วันเท่านั้น
เครื่องที่ใช้: 3DGence F340 วัสดุ : ABS
8. ทดสอบการติดตั้งล้อ Mecanum ในหุ่นยนต์
วิศวกรรมเครื่องกล
AJmaker ได้พัฒนาล้อ Mecanum แบบใหม่ขึ้นมา ซึ่งโดยปกติแล้วจะใช้โลหะหรืออลูมิเนียมในการผลิต ทำให้มีต้นทุนสูงและไม่แน่นอนว่าล้อที่ออกแบบนั้นจะเหมาะสมกับการใช้งานจริงมากเพียงใด ทีมพัฒนาจึงใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ทำงานต้นแบบขึ้นมาอย่างรวดเร็ว โดยพิจารณาจากชิ้นส่วนที่ประกอบขึ้นจากหลายส่วนและหลายวัสดุ (มีทั้งส่วนที่เป็นพลาสติกแข็งและยาง) การผลิตชิ้นงานต้นแบบ 1 ชิ้น เดิมอาจกินเวลานานเป็นเดือน ดังนั้นเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่สามารถผลิตงานที่มีความซับซ้อนได้จึงเหมาะสมกับการทำต้นแบบมากที่สุด
เครื่องที่ใช้: 3DGence Double วัสดุ : PLA/Flexible
9. แม่พิมพ์ (Die) ที่มีความซับซ้อนและความต้องการที่มากขึ้น
Jigs & Fixture Pure Power Sources เป็นบริษัทผลิตแม่พิมพ์พลาสติกสำหรับสายการผลิตเพื่อใช้ในการตรวจสอบผลิตภัณฑ์หรือเช็คคุณภาพชิ้นงาน ปัจจุบันบริษัทได้ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ในการผลิตชิ้นส่วนดังกล่าวทั้งหมด! ก่อนหน้านี้การแข่งขันในอุตสาหกรรมแม่พิมพ์นั้นสูงมากและบริษัทมีต้นทุนที่สูงกว่าคู่แข่ง การประยุกต์ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติจึงช่วยให้บริษัทมีต้นทุนที่ต่ำลงและตอบสนองความต้องการของลูกค้าได้ดียิ่งขึ้น
10. กรอบโดรน (Drone housing)
Aviation FPVPolska บริษัทผู้ผลิตชิ้นส่วนโดรน ได้พัฒนากรอบภายนอกเพื่อป้องกันชิ้นส่วนภายในของโดรน ปัญหาคือความต้องการของผู้บริโภคอาจไม่มากพอที่จะลงทุนในการผลิตจำนวนมาก ดังนั้นบริษัทจึงใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ผลิตแทน โดยใช้วัสดุไนลอนผสมคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งมีความแข็งแรงทนทานสูงและน้ำหนักเบา นอกจากนี้ยังสามารถปรับแต่งตามความต้องการเฉพาะของลูกค้าได้ ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มจุดติดตั้งกล้อง ไฟ หรืออุปกรณ์เสริมอื่นๆ โดยมีต้นทุนที่ใกล้เคียงเดิม
เครื่องที่ใช้: 3DGence F340 วัสดุ : Nylon+Carbon Fiber
นี่คือตัวอย่าง 10 การนำไปใช้งานจริงในอุตสาหกรรมของยุโรป ซึ่งมีทั้งบริษัทขนาดเล็กและขนาดใหญ่ รวมถึงการนำไปใช้ทั้งในงานต้นแบบและชิ้นส่วนจริง แม้ว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FDM จะมีข้อด้อยในบางประการ แต่ด้วยต้นทุนที่ต่ำและความหลากหลายของวัสดุที่ตอบโจทย์ความต้องการ ทำให้มันยังคงเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุดในอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในประเทศไทยที่เริ่มเปลี่ยนจากการใช้งานเพื่อสร้างต้นแบบในฝ่ายออกแบบ มาสู่การใช้งานจริงในฝ่ายผลิตมากขึ้น สิ่งที่เหลือคือการพัฒนาองค์ความรู้ด้านวัสดุที่จะช่วยตอบสนองความต้องการของการใช้งานที่แตกต่างกันต่อไป
