เทคโนโลยี FDM, SLA  และ SLS ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ คืออะไร ? และแตกต่างกันอย่างไร ?

เทคโนโลยี FDM, SLA  และ SLS ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ คืออะไร ?

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) ในปัจจุบันนี้ มีราคาที่ถูกกว่าในอดีตมาก คนธรรมดาที่ไม่ได้มีเงินถุงเงินถังก็สามารถซื้อหามาใช้งานกันได้ไม่ยาก ทำให้ในช่วงหลายปีมานี้ เราจะได้เห็นผลงานจากนักประดิษฐ์หน้าใหม่ หรือผู้ที่ชื่นชอบการทำอะไรด้วยตัวเอง (DIY) ออกมาให้เห็นมากมาย

โดยสำหรับ เทคโนโลยีของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printing Technology) ในปัจจุบันนี้จะมีอยู่ประมาณ 7 ประเภท คือ

1. Fused Deposition Modelling (FDM)
2. Stereo Lithography (SLA)
3. Selective Laser Sintering (SLS)
4. Digital Light Process (DLP)
5. Multi Jet Fusion (MJF)
6. PolyJet, Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
7. Electron Beam Melting (EBM) 

แต่จะมีอยู่เพียง 3 ประเภทเท่านั้น ที่ได้รับความนิยมในการใช้งานมากที่สุด คือ FDM, SLA และ SLS ในบทความนี้เราก็เลยอยากจะมาอธิบายว่ามันต่างกันอย่างไร ? แต่ละแบบมีข้อดี-ข้อเสียตรงไหน ?

FDM คืออะไร ?

FDM Printing Time-lapse
คลิปจาก : : https://youtu.be/FqQAjkZOBeY

"FDM" ย่อมาจากคำว่า "Fused Deposition Modelling"
(บางครั้งก็เรียกว่า FFF (Fused Filament Fabrication)

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ แบบ FDM ถูกคิดค้น และจดสิทธิบัตรขึ้นมาโดย S. Scott Crump ผู้ก่อตั้งบริษัท Stratasys ตั้งแต่ในปี ค.ศ. 1988 (พ.ศ. 2531) แล้วมันก็กลายเป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่ได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก โดยมีเหตุผลมาจากความง่ายในการใช้งาน และราคาที่ถูกกว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ แบบอื่น ๆ

รูปแบบการทำงานของ FDM มีความเรียบง่าย ใช้เทอร์โมพลาสติก เช่น PLA (Polylactic Acid) หรือ ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) เป็นวัสดุในการพิมพ์ โดยในเครื่อง FDM จะมีหัวฉีดความร้อนที่สามารถเคลื่อนไหวได้ ทำหน้าที่ฉีดพลาสติกที่ละลาย เพื่อขึ้นเป็นรูปทรงตามที่ผู้ใช้ต้องการ

SLA คืออะไร ?

SLA Printing Time-lapse
คลิปจาก : https://youtu.be/gZpeJ7EEXg0

"SLA" ย่อมาจากคำว่า "Stereolithography"

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ แบบ SLA ได้รับความนิยมมากเป็นอันดับที่ 2 รองจาก FDA แม้เราอาจจะรู้สึกว่ามันเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่เพิ่งถูกคิดค้นขึ้นมา แต่ในความเป็นจริง SLA นี่กล่าวได้ว่าเป็นบิดาแห่งเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เลยก็ว่าได้ ถูกจดสิทธิบัตรโดย Chuck Hull ตั้งแต่ในปี ค.ศ 1984 (พ.ศ.2527)

ผลงานที่ได้จากการพิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLA จะได้พื้นผิวที่มีความเรียบเนียน สวยงาม สามารถนำไปใช้ในการทำแม่พิมพ์ หรือชิ้นส่วนในอุุปกรณ์ต่าง ๆ ได้ หรือจะพิมพ์โมเดลสำหรับตั้งโชว์เลยก็ยังได้

การทำงานของ SLA จะใช้วิธีการพิมพ์ที่แตกต่างจาก FDM อย่างสิ้นเชิง เครื่องพิมพ์ 3 มิติ แบบ SLA จะใช้เรซินเหลวที่มีความไวต่อแสงในการขึ้นรูป โดยใช้หลอด UV ฉายแสงลงไปบนพื้นผิวเรซินบริเวณที่ต้องการให้แข็งตัว แล้วทำซ้ำแบบนี้ไปเรื่อย ๆ จนเสร็จ

SLS คืออะไร ?

Selective Laser Sinterin
คลิปจาก : : https://youtu.be/te9OaSZ0kf8

"SLS" ย่อมาจากคำว่า "Selective Laser Sinterin"

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ แบบ SLS เป็นเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดที่ถูกพัฒนาขึ้น แต่ยังไม่เป็นที่นิยมมากนัก เนื่องจากตัวเครื่องพิมพ์ที่ราคายังค่อนข้างสูงมาก และมีขนาดใหญ่ใช้พื้นที่ในการติดตั้งขึ้น

การทำงานจะใช้ลำแสงเลเซอร์ ในการหลอมผงวัสดุเพื่อให้หลอมเหลวขึ้นเป็นโครงสร้างโมเดลตามแบบที่กำหนดไว้ โดยทั้งหมดจะเกิดขึ้นภายในกล่องที่เป็นสภาพแวดล้อมปิด เพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation)

สำหรับผงที่นำมาใช้ ส่วนใหญ่ก็จะใช้ไนลอน (Nylon) เนื่องจากมีคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายอย่าง น้ำหนักเบา, แข็งแรง, ยืดหยุ่น, ทนทานต่อแรงกระแทก, ทนทานสารเคมี, ความร้อน, แสงยูวี, น้ำ และฝุ่น

ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติของ FDM, SLA และ SLS

เปรียบเทียบโมเดลที่ได้จากการพิมพ์ด้วยเทคนิคที่แตกต่างกัน
ภาพจาก https://www.zeal3dprinting.com.au/fdm-vs-sla-vs-sls-choose-right-3d-printing-technology/

เราเข้าใจคุณสมบัติพื้นฐานการทำงานของการพิมพ์ 3 มิติ รูปแแบบต่าง ๆ กันไปแล้ว ในหัวข้อนี้เราจะมาเปรียบเทียบคุณสมบัติของ FDM, SLA และ SLS ในด้านต่าง ๆ เพื่อให้เห็นภาพได้ชัดเจนมากขึ้น