FDM 3D Printer จุดเปลี่ยนเทคโนโลยีการผลิตสู่คนทั่วไป
เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบใช้เส้น Filament หรือที่เรียกกันจนชินว่า FDM 3D Printer นั้นเป็นเครื่องยอดฮิต ที่มีติดบ้านกันมากที่สุด เนื่องจาก ใช้งานได้ไม่ยากทั้งเด็กและผู้ใหญ่ และราคาเริ่มต้นที่ถูกกว่าโทรศัพท์สมัยนี้ซะอีก แถมมีคุณประโยชน์หลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็น ผลิตชิ้นส่วน ของตกแต่งบ้าน ซ่อมแซมอะไหล่บางอย่างที่หายาก ใช้ในการผลิตภัณฑ์ของตัวเอง รวมถึงบางยี่ห้อรูปร่างสวยงาม เป็นเฟอร์นิเจอร์ประดับบ้านยุค 4.0 ไปในตัว
ปัญหาและวิธีแก้ไข (คลิกที่ภาพเพื่อดูข้อมูล)
1. ชิ้นงานไม่ติดฐาน
(Part not stick to buildplate)
2. ชิ้นงานงอหลุดจากฐาน
(Warping)
3. ฉีดเส้นพลาสติกไม่ออกหรือออกมาไม่เต็ม
(Nozzle clog)
4. เส้นขาดหายบางส่วน
(Underextrusion)
5. ชิ้นงานตกท้องช้าง ผิวไม่สวย
(Sacking & Poor bridge)
6. มีรอยตะเข็บ หรือเป็นปุ่ม
(Seam line & Blob)
7. มีรอยร้าว-แยกภายในชิ้นงาน
(Layer Crack)
8. ชิ้นงานมีขน
(String หรือ Hairing)
9. ชิ้นงานแยกชั้นขณะพิมพ์
(Layer shift)
10. ชิ้นงานผิวและเนื้อในประสานกันไม่สนิท
(Gap on Wall and infill)
11. ชิ้นงานเป็นรอยคลื่น
(Ghosting)
12. ขนาดของชิ้นงานคลาดเคลื่อน
(Wrong dimension )
1. ชิ้นงานไม่ติดฐาน
เป็นปัญหาที่พบเป็นอันดับ 1 สำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ แบบนี้ เกิดจากการตั้งฐานไม่ได้ระดับ อาจจะมีด้านใด ด้านหนึ่งที่ฐานห่างจากหัวฉีดมากเกินไป
พลาสติกบางชนิดมีการตั้งระยะห่างหัวฉีดที่ต่างกัน เช่น PLA อาจะต้องการที่ 50-100 ไมครอน ในขณะที่ ABS อาจจะต้องชิดขึ้นเป็น 40-50 ไมครอน
เพิ่มอุณหภูมิที่ฐาน 5-15 องศาเซลเซียส เพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะ
ปัจจุบันมีกาวสเปยร์ หรือตัวประสานหลายชนิดสำหรับเครื่อง FDM 3D Printer โดยเฉพาะ บางตัวใช้ได้กับทุกวัสดุ บางชนิดเหมาะกับวัสดุบางประเภทขึ้นกับสารเคมี หากงบประมาณจำกัด หรือหาซื้อยากสามารถใช้กาวยู้ฮู (PVB) ทดแทนได้ หรือบางสูตรก็ใช้น้ำยาเซ็ทผมจาก 7-11 (ลิ้ง)
Brim คือส่วนของเส้นรอบวงที่เพิ่มออกมาจากชิ้นงานช่วยเพิ่มพื้นที่สัมผัสเพื่อให้ชิ้นงานยึดเกาะได้ดีขึ้น ควรใช้ประมาณ 7-15 วง
เส้นบางชนิดมีการยึดเกาะกับผิวที่ไม่เหมือนกัน ดังนั้นต้องจับเข้าคู่ให้เหมาะสม
- ABS ใช้กับกาว ABS
- PC คู่กับฐาน PEI หรือ Glass Ceramic
- PP คู่กับเทปกาว PP
- Nylon ใช้กับวัสดุ Garolite (ฉนวนประเภทหนึ่ง)
2. ชิ้นงานงอหลุดจากฐาน
ปัญหานี้มักไม่เกิดตอนเริ่มพิมพ์ชิ้นงาน แต่จะเกิดขึ้นหลังจากพิมพ์ไปได้เป็นระยะเวลาหนึ่ง หรือวัสดุที่มีการหดตัวมากๆ อย่าง POM จะเกิดขึ้นทันทีที่ชั้น 2-3 ในขณะที่ ABS หรือ PC อาจจะพิมพ์ไปได้ 30 นาที – 1 ชั่วโมง สามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมสาเหตุได้ในบทความนี้ (ลิ้ง)
ปกติ PLA ที่มีฐานความร้อน 40-60 องศาเซลเซียส มักไม่เกิดปัญหานี้ ดังนั้นสาเหตุหลักจึงมาจากการตั้งฐานที่ไม่ได้ระนาบ มีมุมใด มุมหนึ่ง ที่ห่างผิดปกติ ซึ่งไม่เห็นในชั้นแรก
3. ฉีดเส้นพลาสติกไม่ออกหรือออกมาไม่เต็ม
การตันของหัว หรือฉีดเส้นออกมาไม่เต็ม มีหลากหลายสาเหตุ และเป็นอีก 1 ปัญหาที่มากที่สุด เรียกได้ว่าเกือบทุกส่วนของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ อาจจะเป็นสาเหตุการตันได้ทั้งสิ้น ขั้นตอนการแก้ไข ต้องตรวจสอบเพื่อหาสาเหตุก่อนที่จะดำเนินการแก้ไข
หลายครั้งปัญหาที่เกิดขึ้น เนื่องจากมีเศษพลาสติกเล็กๆ ไปขวางทางลงของเส้นพลาสติก ควรตรวจสอบเป็นจุดแรก
เป็นส่วนที่เป็นอลูมิเนียม หรือวัสดุโลหะที่มีช่องทางภายในขนาดเล็ก เพื่อแบ่งส่วนร้อน (nozzle) และส่วนเย็น (extruder) ออกจากกัน การตันในส่วนนี้ อาจเกิดได้จาก
- ระบบระบายความร้อนไม่ดี จนความร้อนสะสมมากเกิน วัสดุททนความร้อนต่ำเช่น PLA จะเจอปัญหาตันได้ง่ายๆ
- แรงขับมอเตอร์ไม่พบ เครื่องที่ใช้งานไปนานๆ ประสิทธิภาพของตัวขับลดลง จึงไม่สามารถดันเส้นพลาสติกให้ไหลผ่านช่องเล็กๆนี้ได้
- ผิวของ Heatbreak เสียหาย ปกติผิวด้านในของส่วนนี้จะมีความลื่นมาก เพื่อไม่ให้เกิดแรงเสียดทาน แต่เมื่อใช้งานไปนานๆ ผิวที่เรียบก็อาจมีรอยขรุขระระดับไมครอน ซึ่งทำให้การไหลของเส้นพลาสติกต้องใช้แรงมากขึ้นได้
- Nozzle เมื่อใช้งานไปนานๆ มักมีการเสื่อมสภาพตามปกติ โดยเฉพาะที่ผลิตจากทองเหลือง (nozzle) และใช้อุณหภูมิเกิน 250 องศา ผิวที่เคยเรียบจะมีความขรุขระมากขึ้น
- สำหรับวัสดุที่โดนความร้อน แล้วกลายเป็นก้อนพลาสติกไหม้ หรือเขม่าอย่าง ABS มักมีโอกาสเจอเศษไหม่ที่จุดนี้ ซึ่งสามารถถอดออกแล้วใช้ไฟเผาเพื่อล้างหัวได้
ในกรณีของการพิมพ์ชั้นแรก หากฉีดเส้นไม่ออก และไม่มีส่วนอื่นที่ผิดปกติ มักเกิดจากการตั้งฐานพิมพ์ชิดหัวฉีดมากเกินไป
หากตั้งฐานได้ระนาบดีแล้ว ยังพบปัญหาชิ้นงานงอขึ้นที่มุมใด มุมหนึ่ง ควรต้องใช้กาว หรือวัสดุช่วยยึดเพิ่มอีกปัจจัย
- ABS ใช้กับกาว ABS
- PC คู่กับฐาน PEI หรือ Glass Ceramic
- PP คู่กับเทปกาว PP
- Nylon ใช้กับวัสดุ Garolite (ฉนวนประเภทหนึ่ง)
โดยปกติชิ้นงานที่มีขนาดเกิน 20×20 cm ของวัสดุในกลุ่มนี้ หากใช้เครื่อง FDM 3D Printer ทั่วๆไป ที่มีเฉพาะฐานความร้อน อาจจะต้องแบ่งชิ้นงานออกเป็นชิ้นย่อยๆ แบ่งพิมพ์ แล้วมาประกอบกันอีกที
ในกรณีที่ไม่สามารถแบ่งชิ้นงานออกเป็นส่วนย่อยๆ ได้ ควรติดตั้งฉนวนควบคุมความร้อน และติดฮีทเตอร์เพิ่มเติม เพื่อควบคุมอุณหภูมิภายในให้อยู่ในช่วง 60-100 องศา ขึ้นกับชนิดวัสดุ ยกตัวอย่างเครื่อง 3DGence F340 จะตั้งอุณหภูมิ Chamber ไว้ที่ 80 องศาเซลเซียส ทำให้พิมพ์งานขนาด 30 cm ได้โดยไม่มีปัญหา
สำหรับเครื่องที่ชิ้นส่วนไม่ได้ออกแบบมาให้โดนความร้อนสูงเป็นระยะเวลานาน อาจส่งผลต่ออายุการใช้งานของเครื่องอย่างมาก
ตรวจสอบชนิดของวัสดุ และอุณหภูมิของหัวฉีดที่เหมาะสม
วัสดุบางชนิดมีความหนืด (viscosity) สูง ดังนั้นอาจจำเป็นต้องลดความเร็วจากปกติ 20-30 % เพื่อให้เส้นไหลออกมาทัน
ค่า Retraction เป็นอีกค่าที่หากตั้งสูงเกิน จะทำให้เกิดอาการฉีดออกบ้าง ไม่ออกบ้างเป็นระยะ ค่าปกติที่ผู้เขียนพบคือ
- ระบบ Direct Drive หัวฉีด All Metal 0.5-1.2 mm
- ระบบ Direct Drive หัวฉีด PTFE 1.8-3 mm
- ระบบ Bowden 8-12 mm
4. เส้นขาดหายบางส่วน
กรณีนี้จะต่างกับข้อ 3 ตรงที่ อาการมาๆ หายๆ ไม่แน่นอน เช่นหายไป 1-2 layer หรือหายไปเป็นบางจุด แล้วกลับมาเป็นปกติ หรือกรณีของข้อ 10 ชิ้นงานฉีดไม่เชื่อมติดกัน ก็มีสาเหตุที่ใกล้เคียงกัน การตรวจสอบและแก้ไขมีดังนี้
- เพิ่มอุณหภูมิที่หัวฉีด 5-10 องศา โดยเฉพาะเครื่องที่ระบบขับเส้นแบบ Bowden ควรตั้งสูงกว่าปกติ 10 องศา เนื่องจากมีแรงเสียดทานสูงกว่าแบบ Direct มาก
- ลดความเร็วในการพิมพ์ลง
- ลดค่าระยะการดุงเส้นกลับ (retraction distance) โดยต้องทดสอบหาค่าที่เหมาะ ที่ไม่ต่ำเกินไปจนเกิดอาการเป็นขนอีก (ปัญหาที่ 8)
- Calibration ค่า Estep ของหัวฉีด ใหม่
เส้นพลาสติกขนาดการใช้งานปกติอยู่ที่ 1.75 และ 2.85 mm หากต่ำกว่านี้ ปริมาณเส้นที่ป้อนออกมาก็จะน้อยไปด้วย ยกตัวอย่างเส้นไม่ได้คุณภาพเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.65 mm ฉีกเป็นระยะ 1 เมตร จะมีปริมาณเส้นพลาสติกน้อยกว่าที่ควรถึง 12% เลยทีเดียว
5. ชิ้นงานตกท้องช้าง ผิวไม่สวย
ปัญหาคุณภาพข้อนี้แยกเป็น 3 ประเภทย่อยๆคือ
- ส่วนที่เป็น Overhang หรือมุมเอียงขึ้น โดยไม่มี Support รองรับ
- ส่วนที่เรียกว่า Bridge คือการพิมพ์ในระนาบเดียวกันโดยไม่มี Support รองรับ
- ส่วนเหนือบริเวณ Support ซึ่งผิวไม่สวย หรือแกะชิ้นงานออกจาก support ยาก
ส่วนของเส้นพลาสติกที่ย้อยลงมาเกิดขึ้นจากการเย็นตัวที่ช้าเกินไป ดังนั้นทางแก้คือเปลี่ยนพัดลมให้แรงมากขึ้น รวมถึงปรับปรุงช่องทางไหลให้ครอบคลุมตลอดทั้งชิ้นงาน หลายๆผู้ผลิตใช้พัดลมแบบ Blower ซึ่งให้แรงดันลมสูงกว่า Axial พอสมควร
แต่ละเครื่องหรือระบบก็มีประสิทธิภาพแตกต่างกัน ดังนั้นการแก้ไขตัว 3D Model เหมาะสมก็มีส่วนช่วยด้านคุณภาพได้
การเพิ่ม Support ช่วยเรื่องชิ้นงานย้อยได้ดีที่สุด แต่ก็แลกมากกับเวลาในการพิมพ์ที่นานขึ้น และสิ้นเปลืองวัสดุมากขึ้น
ผิวที่ย้อยลงมาอาจเกิดจาก Support ที่ไม่แข็งแรงเพียงพอ ดังนั้นการเพิ่มปริมาณสามารถช่วยในส่วนนี้ได้
ปกติหลายๆโปรแกรมจะตั้งค่ามาอยู่ที่ 0.3 mm ซึ่งผู้เขียนคิดว่าเหมาะสมอยู่แล้ว แต่หากผิวที่ได้ยังไม่สวย อาจะลเลงเหลือ 0.2-0.25 mm แต่ต้องระวังเรื่องการแกะ support กับชิ้นงาน
เครื่องระดับอุตสากรรมทั้งหมดจะมี 2 หัวเพื่อฉีด Support โดยเฉพาะ ซึ่งวัสดุที่ใช้นั้นขึ้นอยู่กับวัสดุหลักที่ใช้งาน ซึ่งผิวและความเรียบเรียกที่ได้เรียกว่า ไม่แตกต่างจากการพิมพ์ปกติเลย (ดูจากรูปด้านบน)
- ABS+HIPS
- PLA+BVOH, PVA
- PET+HIPS
6. มีรอยตะเข็บ หรือเป็นปุ่ม
ปรับค่าในโปรแกรม Slicer ทีละ 0.2 mm แล้วทดลองพิมพ์ลูกบาศ์กสี่เหลี่ยมง่ายๆ เพื่อดูผล
การเพิ่มค่านี้ช่วยลด Blob ระหว่างชั้น หรือรอยตะเข็บที่เกิดขึ้นได้ แต่ตัวเครื่องแกน Z ก็ต้องทำงานหนักขึ้น เหมาะกับเครื่องขนาดเล็กๆ ไม่เกิน 20 cm หรือเครื่องตระกูล Delta
Slicer บางโปรแกรมสามารถกำหนดจุดสุดท้ายของการพิมพ์ในชั้นนั้นได้ ซึ่ง Blob หรือ Seam ที่เกิดขึ้น สามารถหลบไปอยู่ในจุดที่มองไม่เห็นได้
ปัญหานี้เกิดขึ้นได้น้อย เนื่องจากปกติหากเส้นชื้นมากๆ จะเปราะพิมพ์ขึ้นรูปได้ยากอยู่แล้ว แต่ก็มีความเป็นไปได้ในวัสดุที่เหนียวและทนร้อนสูงๆ เช่น ABS Nylon มีโอกาสเกิดขึ้นได้
7. มีรอยร้าว-แยกภายในชิ้นงาน
ปัญหานี้มักเกิดขึ้นกับพลาสติกที่มีความสามารถในการยึดเกาะต่ำเมื่อเซ็ทตัวแล้ว เช่น PETG ซึ่งจะเป็นรอยแยกเมื่อผ่านไประยะเวลาหนึ่ง หรืออีกกรณีคือวัสดุที่มีการหดตัวสูงเมื่อเซ็ทตัวแล้ว เช่น ABS ทำให้เกิดเป็นรอยแยกในชิ้นงานขึ้น
การเพิ่มอุณหภูมิหัวฉีด ช่วยให้พลาสติกที่ฉีดออกมาใหม่เชื่อมต่อกับส่วนเดิมได้ดีขึ้น
ช่วยให้พลาสติกที่ฉีดมีระยะเวลาในการสัมผัสส่วนเดิมได้นานขึ้น
ช่วยควบคุมอุณหภูมิภายในให้คงที่มากขึ้น
ช่วยควบคุมอุณหภูมิระหว่างการพิมพ์ให้คงที่ สม่ำเสมอ มีผลมากในกรณีที่ชิ้นงานมีความสูงห่างจากฐานความร้อนมากๆ (15 cm ขึ้นไป)
8. ชิ้นงานมีขน หยากไย่
มักเกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่ของหัวฉีดจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง และยังมีเส้นพลาสติกค้างอยู่ที่หัว มีโอกาสเกิดขึ้นพร้อมกับ Blob สูงมาก
เพื่อลดพลาสติกที่หลอมเหลวให้น้อยลง
- หากพบ String แต่ไม่พบ Blob ควรเพิ่มเพียง 0.2-0.5 mm สำหรับระบบขับเส้นแบบ Direct Drive
- พบทั้ง String และ Blob ควรเพิ่ม 0.5 ขึ้นไป แล้วเช็คปัญหาทั้ง 2 ข้อ
Travel Speed หรือ G0 คือความเร็วในการเคลื่อนที่ของหัวฉีด ขณะไม่มีการฉีดพลาสติก ซึ่งการเพิ่มค่านี้ช่วยลดปริมาณขนที่เกิดขึ้นให้น้อยลง
คือค่าที่หัวฉีดจะหยุดฉีด ก่อนถึงจุดสุดท้ายของเส้นนั้น เพื่อชดเชย พลาสติกที่จะย้อยออกมาเป็น blob หรือ String ปกติไม่นิยมใช้ค่านี้ในการแก้ปัญหากัน
เส้นบางชนิดเช่น Nylon PVA BVOH มีการดูดความชื้นในอากาศสูงมาก แค่ 1-2 ชั่วโมง ขณะพิมพ์ก็สามารถทำให้เกิด String ได้แล้ว ดังนั้นเส้นในกลุ่มนี้ควรเก็บในระบบปิด มีระบบอุ่นเส้นไล่ความชื้น หากเป็นไปได้คสบอบเส้นทุกชนิดก่อนการพิมพ์ ตามข้อมูลนี้
| Filament Drying Recommendations | ||
| Material | Max Drying Temp (°C) | Duration (Hours) |
| PEKK | 120 | 4 |
| PEEK | 120 | 4 |
| PEI | 120 | 4 |
| PPSU | 120 | 4 |
| PSU | 120 | 4 |
| PPS | 110 | 4 |
| PVDF | Drying not needed | |
| PC | 120 | 4 |
| PC/ABS | 110 | 4 |
| PC/ASA | 110 | 4 |
| NYLON | 90 | 4 |
| FLEX TPC | 65 | 4 |
| PETG | 65 | 2-4 |
| ASA | 80 | 2-4 |
| ABS | 80 | 2-4 |
| PLA | 65 | 2-4 |
| HIPS | Drying not needed | |
| Aquatek WSS Support | 65 | 2-4 |
| High Temp Break Away Support | 120 | 4 |
9. ชิ้นงานแยกชั้นขณะพิมพ์
- ตรวจดูม้วนเก็บเส้นว่า มีเส้นพันหรือติดกัน เป็นสาเหตุที่พบบ่อย ดังนั้นการเก็บเส้น ควรม้วนเก็บอย่างดี เพื่อ้ปองกันเส้นพันกัน
- สายไฟของอุปกรณ์ต่างๆ อยู่ในความยาวที่เหมาะสม ไม่ตึงหรือหย่อยเกิน จนไปดึงอุปกรณ์ภายในเครื่อง
- ตรวจสอบอุณหภูมิของมอเตอร์ ว่าไม่เกินจุดที่ Overheat จนทำงานผิดพลาด
- ตรวจสอบสายพานว่ามีความตึง ไม่หย่อน
- ตรวจสอบค่า V-ref ของมอเตอร์ให้เหมาะสม
- ตรวจสอบระบบระบายคตวามร้อน Stepper driver motor
- ตรวจสอบค่า Jerk และ Acceleration ให้เหมาะสม
- ลดความเร็วในการพิมพ์ลง
10. ชิ้นงานผิวและเนื้อในประสานกันไม่สนิท
ปัญหานี้ส่วนใหญ่เกิดจากการ Calibration เนื้อพลาสติกที่ออกมา ไม่ตรงตามความเป็นจริง เช่น สั่งให้ฉีดเส้นออกมา 10 เมตร แต่ฉีดออกมาเพียง 9 เมตร ก็เจอปัญหาเนื้อไม่พบ เกิดเป็นช่องว่าง หรือที่ชั้นรอบนอกไม่สัมผัสกัน
สำหรับบางโปรแกรมสามารถตั้งค่า infill overlap หรือ wall over lap เพื่อให้มีส่วนที่สัมผัสกันมากขึ้น แต่ถ้าหากมากเกินไปจะเห็นเนื้อพลาสติกเกินออกมา กลายเป็นผิวไม่เรียบไปแทน
ตัวแปรนี้ต้องทดลองปรับแก้ เพื่อหาค่าที่เหมาะสมของแต่ละเครื่อง และแต่ละโมเดล
สามารถเกิดขึ้นในในกรณีที่หัวฉีดมีขนาด A แต่ในโปรแกรม Slicer ใส่ค่า B ทำให้การคำนวนปริมาตรที่ใช้ผิดพลาดขึ้นได้
11. ชิ้นงานเป็นรอยคลื่น
- ลดความเร็วในการพิมพ์ ทั้งส่วนของ Printing Speed และ Travel Speed
- ปัญหา Ghosting ส่วนหนึ่งเกิดขึ้นจากโคตรงสร้างเครื่องไม่แข็งแรง ขณะเคลื่อนที่ เกิดการสั่นสะเทือนขึ้น
- ตรวจสอบความจึงของสายพาน ไม่ตึงและไม่หย่อน
- ลดค่า Jerk และ Acceleration ให้เหมาะสมกับเครื่อง
12. ขนาดของชิ้นงานคลาดเคลื่อน
ปัญหาชิ้นงานที่ปริ้นออกมาไม่แม่นยำ หรือมีความคลาดเคลื่อนเกินที่ยอมรับได้ มีหลากหลายปัจจัยมาก ทั้งตัวเครื่อง วัสดุ Firmware ฟีเจอร์ของ 3D Model แต่หลักๆมักเกิดจากค่า ESTEP ที่ต้องไปแก้ไขใน Firmware
- วิธีการตั้งค่าอย่างถูกต้องดูในได้ลิ้งนี้
- เส้น Filament ที่ไม่ได้คุณภาพจะมีขนาดที่ไม่คงที่ ซึ่งส่งผลต่อขนาดของชิ้นงานที่ออกมาด้วย ดังนั้นควรวัดค่าอย่างน้อย 10-20 จุด หาค่าเฉลี่ยน แล้วป้อนเข้าไปในโปรแกรม Slicer เพื่อปรับแก้ค่าดังกล่าว
- เส้นพลาสติกแต่ละชนิดมีการหดตัวไม่เหมือนกัน ดังนั้นเวลาจะขยายขนาดให้ดูค่าจากทางผู้ผลิต ดูในส่วนของ Volume Shrinkage เพื่อดูภาพรวมจะดีกว่า Linear Shinkage
- เนื่องจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ แบบ FDM ไม่มีแรงดัน และแรงอัดในการขึ้นรูปเลย ดังนั้นบริเวณรูเจาะจะมีขนาดหดลงมากกว่าปก 5-10% ดังนั้นถ้าไม่อยากเสียเวลามาขยายขนาดหลังการพิมพ์ ควรเผื่อไว้ตั้งแต่แบบ 3D Model เลย
