การพิมพ์ 3 มิติเป็นเทคโนโลยีที่น่าทึ่งซึ่งมีความสำคัญอย่างมากในหลายอุตสาหกรรม โดยสาเหตุหลักมาจากความสามารถในการพิมพ์วัสดุที่แข็งแรงในรูปทรงที่แหวกแนว เทคโนโลยีบางอย่างยังไม่สามารถแม้แต่สร้างรูปร่างบางอย่างที่การพิมพ์ 3 มิติสามารถทำได้โดยไม่มีปัญหา

ดังนั้นจึงทำให้เกิดคำถามว่า วัสดุใดบ้างที่ไม่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้?

วัสดุต่างๆ เช่น ไม้ ผ้า กระดาษ และหินไม่สามารถพิมพ์แบบ 3 มิติได้ เนื่องจากจะไหม้ก่อนที่จะถูกหลอมและอัดขึ้นรูปผ่านหัวฉีด

บทความนี้จะอธิบายเพื่อตอบคำถามทั่วไปเกี่ยวกับความสามารถและข้อจำกัดของการพิมพ์ 3 มิติ ในแง่ของวัสดุที่คุณพิมพ์ได้และพิมพ์ไม่ได้ ตลอดจนรูปร่าง

วัสดุชนิดใดที่ไม่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้

คำตอบหลักที่นี่คือคุณไม่สามารถพิมพ์ด้วยวัสดุที่ไม่สามารถหลอมละลายได้ ซึ่งอยู่ในสถานะกึ่งของเหลวที่สามารถอัดขึ้นรูปได้ หากคุณดูว่าเครื่องพิมพ์ FDM 3D ทำงานอย่างไร เครื่องพิมพ์จะหลอมวัสดุเทอร์โมพลาสติกจากแกนม้วนเก็บโดยมีค่าความคลาดเคลื่อนต่ำที่ ±0.05 และต่ำกว่า

วัสดุที่เผาไหม้แทนที่จะละลายที่อุณหภูมิสูงจะประสบความยากลำบาก อัดขึ้นรูปผ่านหัวฉีด

ตราบเท่าที่คุณสามารถตอบสนองสถานะกึ่งของเหลวและความคลาดเคลื่อนได้ คุณควรจะพิมพ์วัสดุนั้นแบบ 3 มิติได้ วัสดุจำนวนมากไม่เป็นไปตามคุณสมบัติเหล่านี้

ในทางกลับกัน เรายังสามารถใช้ผงสำหรับโลหะในกระบวนการที่เรียกว่า Selective Laser Sintering (SLS) ซึ่งใช้เลเซอร์ในการเผาวัสดุที่เป็นผงและรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแบบจำลองที่มั่นคง

วัสดุที่ไม่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้คือ:

• ไม้จริง แม้ว่าเราจะสร้างลูกผสมของ PLA ได้ และเมล็ดไม้
• ผ้า/ผ้า
• กระดาษ
• หิน – แม้ว่าคุณจะสามารถละลายวัสดุภูเขาไฟเช่นหินแอ็บซอลต์หรือไรโอไลต์

ที่จริงฉันทำไม่ได้ อย่าคิดหาวัสดุจำนวนมากที่ไม่สามารถพิมพ์แบบ 3 มิติได้ คุณสามารถทำให้วัสดุส่วนใหญ่ใช้งานได้ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง!

อาจง่ายกว่าเล็กน้อยที่จะมองไปยังอีกด้านของคำถามนี้เพื่อรับ ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวัสดุในพื้นที่การพิมพ์ 3 มิติ

วัสดุใดบ้างที่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้

เอาล่ะ คุณคงทราบแล้วว่าวัสดุชนิดใดที่ไม่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้ แต่สิ่งที่เกี่ยวกับวัสดุที่สามารถพิมพ์ได้ พิมพ์ 3 มิติ?

• PLA
• ABS
• โลหะ (ไทเทเนียม สแตนเลส โคบอลต์โครม โลหะผสมนิกเกิล ฯลฯ)
• โพลีคาร์บอเนต (มาก เส้นใยแข็งแรง)
• อาหาร
• คอนกรีต (โรงพิมพ์ 3 มิติ)
• TPU (วัสดุที่ยืดหยุ่นได้)
• กราไฟต์
• วัสดุชีวภาพ ( เซลล์ที่มีชีวิต)
• อะคริลิก
• อิเล็กทรอนิกส์ (แผงวงจร)
• PETG
• เซรามิก
• ทอง (เป็นไปได้ แต่วิธีนี้จะเป็น ค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพ)
• เงิน
• ไนลอน
• แก้ว
• PEEK
• คาร์บอนไฟเบอร์
• ไม้เติม PLA ( สามารถมีอนุภาคไม้ประมาณ 30%, PLA 70%)
• PLA เติมทองแดง ('เนื้อหาทองแดง 80%)
• HIPS และอื่นๆ อีกมากมาย

คุณ จะต้องแปลกใจว่าการพิมพ์ 3 มิติไปได้ไกลแค่ไหนพัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยมหาวิทยาลัยและวิศวกรทุกประเภทได้คิดค้นวิธีการใหม่ๆ ในการพิมพ์ 3 มิติของวัตถุประเภทต่างๆ

แม้แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็สามารถพิมพ์ 3 มิติได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่คนส่วนใหญ่ไม่เคยคิดว่าจะเป็นไปได้

ใช่ มีเครื่องพิมพ์ bio-3D ที่ผู้คนใช้พิมพ์เซลล์ที่มีชีวิต สามารถตั้งราคาได้ตั้งแต่ 10,000 ถึง 200,000 ดอลลาร์ และใช้การผลิตเซลล์และวัสดุที่เข้ากันได้ทางชีวภาพแบบเติมแต่งเพื่อสร้างชั้นโครงสร้างที่มีชีวิตซึ่งสามารถเลียนแบบระบบชีวิตตามธรรมชาติได้

สิ่งต่างๆ เช่น ทองและเงินสามารถสร้างเป็นวัตถุ 3 มิติได้ด้วย ความช่วยเหลือของการพิมพ์ 3 มิติ แต่ไม่ใช่การพิมพ์ 3 มิติจริง ๆ โดยผ่านกระบวนการพิมพ์หุ่นขี้ผึ้ง หล่อหลอมทองหรือเงิน จากนั้นจึงเททองหรือเงินที่หลอมเหลวนั้นลงในแม่พิมพ์

ด้านล่างนี้คือวิดีโอเจ๋งๆ ที่แสดงให้เห็นว่าแหวนเสือเงินสร้างได้อย่างไร ตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงวงแหวนขั้นสุดท้าย

กระบวนการนี้เชี่ยวชาญจริงๆ และต้องใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ที่เหมาะสมเพื่อให้มันทำงานได้ แต่สิ่งที่ดีที่สุดเกี่ยวกับมันคือรายละเอียดที่โมเดลออกมา และวิธีการสร้างมันขึ้นมา ด้วยความช่วยเหลือที่สำคัญของการพิมพ์ 3 มิติ

การปรับแต่งด้วยการพิมพ์ 3 มิติเป็นส่วนที่ดีที่สุดเกี่ยวกับเทคโนโลยี ความสามารถในการปรับแต่งวัตถุของคุณเองได้อย่างง่ายดาย

รูปทรงใดบ้างที่ไม่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้

พูดตามจริงแล้ว คุณจะพบกับความยากลำบากในการค้นหารูปทรงต่างๆไม่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้เนื่องจากมีเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติมากมายที่สามารถเอาชนะข้อจำกัดต่างๆ ได้

ฉันคิดว่าคุณจะพบรูปทรงและแบบจำลองที่ซับซ้อนอย่างน่าอัศจรรย์หลายอย่างโดยดูที่แท็กทางคณิตศาสตร์บน Thingiverse

วิธีการ เกี่ยวกับ Puzzle Knots ที่สร้างโดย SteedMaker บน Thingiverse

หรือ Trefoil Knot ที่สร้างโดย Shockwave3d บน Thingiverse

รูปร่างที่ FDM มีปัญหาในการพิมพ์ โดยปกติแล้วสามารถทำได้ด้วยการพิมพ์ SLA (การบ่มเรซินด้วยลำแสงเลเซอร์) และในทางกลับกัน

เครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปอาจมีปัญหาในการพิมพ์:

• รูปทรงที่มีการสัมผัสกับเตียงเพียงเล็กน้อย เช่น ทรงกลม
• โมเดลที่มีขอบคล้ายขนนกที่ละเอียดมาก
• งานพิมพ์ 3 มิติที่มีระยะยื่นมากหรือการพิมพ์กลางอากาศ
• วัตถุขนาดใหญ่มาก
• รูปทรงที่มีผนังบาง

ปัญหาเหล่านี้สามารถแก้ไขได้มากมายโดยใช้วิธีการพิมพ์แบบต่างๆ เช่น การใช้โครงสร้างรองรับสำหรับระยะยื่น การเปลี่ยนการวางแนวเพื่อให้ชิ้นส่วนบาง ไม่ใช่รากฐานของงานพิมพ์ โดยใช้แพและขอบเป็นฐานที่มั่นคง และแม้กระทั่งการแบ่งโมเดลออกเป็นชิ้นๆ

รูปทรงที่มีการสัมผัสเพียงเล็กน้อยกับฐาน

รูปทรงเหล่านั้นซึ่งจะมี ฐานขนาดเล็กและสัมผัสกับเตียงเพียงเล็กน้อยไม่สามารถพิมพ์ 3 มิติได้โดยตรงเหมือนกับรูปทรงอื่นๆ ที่พิมพ์ 3 มิติ เหตุผลง่ายๆ ก็คือ วัตถุจะเด้งออกจากเตียงก่อนที่การพิมพ์จะเสร็จสิ้น

นี่คือสาเหตุที่คุณไม่สามารถสร้างวัตถุทรงกลมได้ง่ายเนื่องจากการสัมผัสกับพื้นผิวน้อยเกินไป และวัตถุมีขนาดใหญ่เกินกว่าที่วัตถุจะเคลื่อนตัวออกในระหว่างกระบวนการ

อย่างไรก็ตาม คุณสามารถพิมพ์โดยใช้แพ แพเป็นตาข่ายของเส้นใยซึ่งวางอยู่บนแท่นประกอบ ซึ่งมีการพิมพ์ชั้นแรกของแบบจำลอง

ขอบละเอียดเหมือนขนนก

การพิมพ์ 3 มิติมีลักษณะบางมากเหมือนขนนก หรือคมมีดแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ เนื่องจากการวางแนว ความแม่นยำ XYZ และวิธีการอัดขึ้นรูปทั่วไป

สามารถทำได้เฉพาะกับเครื่องจักรที่มีความแม่นยำสูงสุดเพียงไม่กี่ไมครอนเท่านั้น และถึงแม้จะไม่ได้ สามารถทำขอบให้บางได้ตามที่คุณต้องการ อันดับแรก เทคโนโลยีต้องเพิ่มความละเอียดผ่านความบางที่คุณต้องการพิมพ์

พิมพ์ด้วยระยะยื่นขนาดใหญ่หรือการพิมพ์กลางอากาศ

วัตถุที่มีส่วนที่ยื่นออกมาขนาดใหญ่เป็นสิ่งที่ท้าทายในการพิมพ์ และบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้

ปัญหานี้ง่าย ๆ ถ้ารูปทรงที่กำลังพิมพ์อยู่นั้นอยู่ห่างจากเลเยอร์ก่อนหน้ามากเกินไป และมีขนาดใหญ่ รูปทรงเหล่านั้นจะแตกออกก่อนที่เลเยอร์จะสามารถก่อตัวได้อย่างเหมาะสม เข้าที่แล้ว

คนส่วนใหญ่คิดว่าคุณไม่สามารถพิมพ์บนกระดาษเปล่าได้ เพราะต้องมีพื้นฐานบางอย่าง แต่เมื่อคุณเรียกเครื่องพิมพ์ 3 มิติพร้อมกับการตั้งค่าจริงๆ จะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การเชื่อมโยงมีประโยชน์จริงๆที่นี่

Cura มีความช่วยเหลือในการปรับปรุงระยะยื่นของเราด้วยตัวเลือก 'เปิดใช้การตั้งค่าสะพาน'

การเชื่อมสามารถปรับปรุงได้อย่างมากด้วยการตั้งค่าที่เหมาะสม พร้อมกับ Petsfang Duct ดังที่คุณเห็นในวิดีโอด้านล่าง

เขาสามารถพิมพ์ 3D ที่ค่อนข้างประสบความสำเร็จกับส่วนยื่นที่มีความยาว 300 มม. ซึ่งน่าประทับใจมาก! เขาเปลี่ยนความเร็วในการพิมพ์เป็น 100 มม./วินาที และ 70 มม./วินาที สำหรับการเติม แต่เพียงเพราะการพิมพ์จะใช้เวลานาน ดังนั้นผลลัพธ์ที่ดียิ่งขึ้นจึงเป็นไปได้มาก

โชคดีที่เรายังสามารถสร้างเสารองรับด้านล่าง ระยะยื่นขนาดใหญ่เหล่านี้เพื่อยึดและช่วยให้คงรูป

งานพิมพ์ 3 มิติขนาดใหญ่มาก

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ FDM ส่วนใหญ่มีขนาดตั้งแต่ประมาณ 100 x 100 x 100 มม. ถึง 400 x 400 x 400 มม. ดังนั้น การหาเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่สามารถพิมพ์วัตถุขนาดใหญ่ได้ในครั้งเดียวจึงเป็นเรื่องยาก

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ FDM ที่ใหญ่ที่สุดที่ฉันสามารถหาได้คือ Modix Big-180X ซึ่งมีปริมาณการสร้างมากที่ 1800 x 600 x 600 มม. หนัก 160 กก.!

นี่ไม่ใช่เครื่องจักรที่คุณคาดว่าจะเข้าถึงได้ ดังนั้นในระหว่างนี้ เราต้องใช้เครื่องจักรที่เล็กกว่าของเรา

ไม่ใช่ทั้งหมด ไม่ดีเพราะเรามีความสามารถในการแบ่งโมเดลออกเป็นส่วนเล็กๆ พิมพ์แยกจากกัน จากนั้นรวมเข้าด้วยกันด้วยสารยึดติด เช่น กาวซุปเปอร์หรืออีพ็อกซี่