วัสดุ 3D Printing มีอะไรบ้าง? เลือกวัสดุอย่างไรให้เหมาะกับงาน

ไม่รู้จะเลือกวัสดุ 3D Printing แบบไหน? บทความนี้ช่วยคุณได้! เราได้รวบรวมข้อมูลวัสดุพิมพ์ 3 มิติ ทุกประเภท พร้อมตารางเปรียบเทียบที่เข้าใจง่าย เพื่อให้คุณตัดสินใจได้อย่างมั่นใจ

3D Printing ได้เปลี่ยนแปลงวิธีการผลิตและสร้างสรรค์สิ่งต่างๆ อย่างกว้างขวาง ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพและประสิทธิภาพของชิ้นงานพิมพ์ คือ การเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมกับความต้องการ บทความนี้จะนำเสนอข้อมูลเกี่ยวกับวัสดุ 3D Printing ประเภทต่างๆ อย่างละเอียด พร้อมทั้งข้อดี ข้อเสีย การใช้งาน และวิธีการเลือกวัสดุให้ตรงกับความต้องการของคุณ

วัสดุเป็นองค์ประกอบสำคัญในการพิมพ์ 3 มิติ เปรียบเสมือนวัตถุดิบในการสร้างสรรค์ผลงาน การเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมจะส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติของชิ้นงาน เช่น ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น ความทนทานต่อความร้อน และอื่นๆ วัสดุที่ใช้ใน 3D Printing สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 สถานะหลักๆ คือ เส้น (Filament) ผง (Powder) และของเหลว (Resin) บทความนี้จะครอบคลุมวัสดุเหล่านี้ เพื่อให้คุณมีความรู้ความเข้าใจและเลือกใช้วัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วัสดุประเภทเส้น (Filament)

วัสดุประเภทเส้น หรือ Filament มักใช้กับเทคโนโลยี FDM (Fused Deposition Modeling) ซึ่งเป็นเทคโนโลยี 3D Printing ที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย

1. PLA (Polylactic Acid)

• คุณสมบัติ : พิมพ์ง่าย เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (ทำจากพืช) ราคาถูก มีสีให้เลือกหลากหลาย เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น
• ข้อเสีย : ไม่ทนความร้อนสูง (อ่อนตัวที่อุณหภูมิประมาณ 60°C) เปราะบาง
• การใช้งาน : งานต้นแบบ ของเล่น งานอดิเรก โมเดลทั่วไป บรรจุภัณฑ์ที่ไม่ต้องสัมผัสความร้อน
• ตัวอย่างการใช้งาน : โมเดลตั้งโชว์ พวงกุญแจ ของเล่นเด็ก

2. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

• คุณสมบัติ : แข็งแรง ทนความร้อน (ทนความร้อนได้สูงกว่า PLA) ทนแรงกระแทกได้ดี
• ข้อเสีย : พิมพ์ยากกว่า PLA (ต้องควบคุมอุณหภูมิของฐานพิมพ์และสภาพแวดล้อม) มีกลิ่นเหม็นขณะพิมพ์ (ควรพิมพ์ในที่อากาศถ่ายเท)
• การใช้งาน : ชิ้นส่วนเครื่องจักร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วนรถยนต์ ต้นแบบที่ต้องการความทนทาน
• ตัวอย่างการใช้งาน : ตัวครอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วนหุ่นยนต์ ชิ้นส่วนรถบังคับ

3. PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol)

• คุณสมบัติ : แข็งแรง ยืดหยุ่น ทนสารเคมี ทนต่อความชื้น ใส (บางชนิด)
• ข้อเสีย : พิมพ์ยากกว่า PLA เล็กน้อย อาจมีปัญหาเรื่อง Stringing (เส้นใย)
• การใช้งาน : บรรจุภัณฑ์ ขวดน้ำ ชิ้นส่วนที่ต้องการความทนทานต่อสารเคมีและแรงกระแทก
• ตัวอย่างการใช้งาน : ขวดน้ำแบบพกพา ชิ้นส่วนเครื่องใช้ในบ้าน บรรจุภัณฑ์อาหาร (Food-safe PETG)

4. TPU (Thermoplastic Polyurethane)

• คุณสมบัติ : ยืดหยุ่น ทนทานต่อการเสียดสี ทนต่อแรงกระแทก
• ข้อเสีย : พิมพ์ยาก ต้องใช้ความเร็วในการพิมพ์ต่ำ และการตั้งค่าที่เหมาะสม
• การใช้งาน : เคสโทรศัพท์ ชิ้นส่วนที่ต้องการความยืดหยุ่น เช่น รองเท้า พื้นรองเท้า ซีล
• ตัวอย่างการใช้งาน : เคสโทรศัพท์แบบกันกระแทก ชิ้นส่วนหุ่นยนต์ที่ต้องการความยืดหยุ่น สายรัดข้อมือ

5. Nylon (PA – Polyamide)

• คุณสมบัติ : แข็งแรง ทนทานต่อสารเคมี ทนต่อการเสียดสี ทนความร้อนได้ดี
• ข้อเสีย : ดูดความชื้น ทำให้พิมพ์ยาก ต้องอบก่อนพิมพ์และเก็บรักษาในที่แห้ง
• การใช้งาน : ชิ้นส่วนเครื่องจักร เฟือง เกียร์ ชิ้นส่วนที่ต้องการความแข็งแรงและทนทานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย
• ตัวอย่างการใช้งาน : เฟือง เกียร์ ชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ต้องการความแข็งแรงและทนทานต่อการเสียดสี

6. HIPS (High Impact Polystyrene)

• คุณสมบัติ : ใช้เป็นวัสดุซัพพอร์ตสำหรับ ABS ละลายได้ด้วย Limonene ช่วยให้ถอดซัพพอร์ตได้ง่าย
• ข้อเสีย : เปราะ ไม่เหมาะสำหรับใช้เป็นวัสดุหลัก
• การใช้งาน : วัสดุซัพพอร์ต สำหรับงานพิมพ์ ABS ที่มีโครงสร้างซับซ้อน

7. PVA (Polyvinyl Alcohol)

• คุณสมบัติ : ใช้เป็นวัสดุซัพพอร์ตสำหรับ PLA ละลายน้ำได้ ทำให้ถอดซัพพอร์ตได้ง่ายและสะอาด
• ข้อเสีย : เปราะ ดูดความชื้น เก็บรักษาค่อนข้างยาก
• การใช้งาน : วัสดุซัพพอร์ต สำหรับงานพิมพ์ PLA ที่มีโครงสร้างซับซ้อน

วัสดุประเภทเรซิน (Resin)

วัสดุประเภทเรซิน ใช้กับเทคโนโลยี SLA (Stereolithography) , DLP (Digital Light Processing) และ LCD (Liquid Crystal Display)

1. เรซินมาตรฐาน (Standard Resin)

• คุณสมบัติ : เหมาะสำหรับงานทั่วไป มีสีให้เลือกหลากหลาย ราคาไม่สูงมาก พิมพ์ได้ละเอียด
• การใช้งาน : โมเดล ฟิกเกอร์ ต้นแบบ งานที่มีรายละเอียด
• ตัวอย่างการใช้งาน : โมเดลตัวละคร ฟิกเกอร์ ของเล่น ต้นแบบผลิตภัณฑ์

2. เรซินทนความร้อน (High-Temperature Resin)

• คุณสมบัติ : ทนความร้อนสูง เหมาะสำหรับงานที่ต้องสัมผัสความร้อน
• การใช้งาน : แม่พิมพ์ (Molding) ชิ้นส่วนที่ต้องสัมผัสความร้อน เช่น แม่พิมพ์ยางซิลิโคน
• ตัวอย่างการใช้งาน : แม่พิมพ์ยางซิลิโคน แม่พิมพ์ฉีดพลาสติก

3. เรซินเหนียว/ยืดหยุ่น (Tough/Flexible Resin)

• คุณสมบัติ : ทนแรงกระแทก ยืดหยุ่น ไม่แตกหักง่าย
• การใช้งาน : ชิ้นส่วนที่ต้องการความทนทานต่อแรงกระแทก เช่น บานพับ ชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงกด
• ตัวอย่างการใช้งาน : บานพับ เคสโทรศัพท์แบบยืดหยุ่น ชิ้นส่วนหุ่นยนต์ที่ต้องการความยืดหยุ่น

4. เรซินสำหรับงานทันตกรรม/การแพทย์ (Dental/Medical Resin)

• คุณสมบัติ : ได้รับการรับรองทางการแพทย์ ปลอดภัยต่อการใช้งานในช่องปาก/ร่างกาย มีความแม่นยำสูง
• การใช้งาน : โมเดลทางการแพทย์ อุปกรณ์ทันตกรรม เช่น โมเดลฟัน ไกด์ผ่าตัด
• ตัวอย่างการใช้งาน : โมเดลฟัน ไกด์ผ่าตัด เครื่องมือแพทย์เฉพาะทาง (ต้องได้รับการรับรองตามมาตรฐานทางการแพทย์)

5. เรซินหล่อ (Castable Resin)

• คุณสมบัติ : ออกแบบมาสำหรับการหล่อโลหะ โดยจะถูกเผาไหม้หมดไปเมื่อทำการหล่อ ทำให้เกิดช่องว่างสำหรับโลหะหลอม
• การใช้งาน : การทำเครื่องประดับ การหล่อชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็ก
• ตัวอย่างการใช้งาน : การทำแหวน จี้ หรือชิ้นส่วนเครื่องประดับอื่นๆ

วัสดุอื่นๆ (Informational/Commercial)

นอกจากวัสดุประเภทเส้นและเรซินแล้ว ยังมีวัสดุอื่นๆ ที่ใช้ใน 3D Printing ด้วยเทคโนโลยีเฉพาะ

1. ผงโลหะ (Metal Powder)

• คุณสมบัติ : มีความแข็งแรง ทนทาน ทนความร้อนสูง ใช้กับเทคโนโลยี SLS (Selective Laser Sintering) , DMLS (Direct Metal Laser Sintering) , EBM (Electron Beam Melting)
• การใช้งาน : ชิ้นส่วนอุตสาหกรรม แม่พิมพ์ ชิ้นส่วนเครื่องบิน ชิ้นส่วนทางการแพทย์ (เช่น ข้อเข่าเทียม)
• ตัวอย่างการใช้งาน : ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ ชิ้นส่วนเครื่องบิน แม่พิมพ์สำหรับงานอุตสาหกรรม

2. วัสดุคอมโพสิต (Composite Materials)

• คุณสมบัติ : ผสมผสานคุณสมบัติของวัสดุหลายชนิดเข้าด้วยกัน เช่น คาร์บอนไฟเบอร์ผสมพลาสติก เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและลดน้ำหนัก
• การใช้งาน : งานที่ต้องการความแข็งแรงและน้ำหนักเบา เช่น ชิ้นส่วนอากาศยาน ชิ้นส่วนรถแข่ง อุปกรณ์กีฬา
• ตัวอย่างการใช้งาน : โครงโดรน ชิ้นส่วนรถแข่ง จักรยาน

3. เซรามิก (Ceramic)

• คุณสมบัติ : ทนความร้อนสูง แข็งแรง ทนการกัดกร่อน ใช้กับเทคโนโลยี Binder Jetting หรือ SLA ที่ใช้เซรามิกเรซิน
• การใช้งาน : แม่พิมพ์ เครื่องประดับ เครื่องใช้ในครัวเรือน ชิ้นส่วนทางทันตกรรม
• ตัวอย่างการใช้งาน : ถ้วย ชาม เครื่องประดับ เซรามิกส์สำหรับงานอุตสาหกรรม

เราได้รวบรวม การประยุกต์ใช้ 3D Printing ในหลากหลายด้าน

การเลือกวัสดุให้เหมาะสมกับการใช้งาน

การเลือกวัสดุ 3D Printing ที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ

• งบประมาณ (Budget) : วัสดุแต่ละประเภทมีราคาแตกต่างกัน ควรพิจารณางบประมาณที่ตั้งไว้
• คุณสมบัติที่ต้องการ (Desired Properties) : พิจารณาคุณสมบัติของชิ้นงานที่ต้องการ เช่น ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น ความทนทานต่อความร้อน หรือความทนทานต่อสารเคมี
• เทคโนโลยีการพิมพ์ (Printing Technology) : วัสดุแต่ละประเภทรองรับเทคโนโลยีการพิมพ์ที่แตกต่างกัน
• การใช้งาน (Application) : พิจารณาการใช้งานของชิ้นงาน เช่น หากเป็นงานต้นแบบ อาจเลือกใช้วัสดุราคาถูก เช่น PLA แต่หากเป็นชิ้นงานที่ใช้งานจริง อาจต้องเลือกวัสดุที่มีคุณสมบัติเฉพาะ เช่น ไนลอน หรือโลหะ

ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติของวัสดุบางประเภท

ตัวอย่างการเลือกวัสดุสำหรับงานต่างๆ

• ต้นแบบทั่วไป : PLA หรือเรซินมาตรฐาน
• ชิ้นส่วนที่ต้องการความแข็งแรง : ABS, Nylon หรือโลหะ
• ชิ้นส่วนที่ต้องการความยืดหยุ่น : TPU
• แม่พิมพ์ : เรซินทนความร้อน หรือโลหะ
• เครื่องประดับ : เรซินหล่อ หรือเซรามิก

สรุป

การเลือกวัสดุ 3D Printing ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการสร้างสรรค์ชิ้นงานที่มีคุณภาพและตรงตามความต้องการ การทำความเข้าใจคุณสมบัติของวัสดุแต่ละประเภท รวมถึงปัจจัยต่างๆ ในการเลือก จะช่วยให้คุณสามารถตัดสินใจได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ในการเลือกใช้วัสดุ 3D Printing ของคุณ