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
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)
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)
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
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