ตามที่สัญญากันไว้ จากบทความพรีวิวเครื่องพิมพ์ Form 3 ว่าผมจะมาอธิบายและเจาะลึกการทำงานของเทคโนโลยีล่าสุด ที่ใช้กับเครื่อง Form 3 ซึ่งถือว่าเป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติระบบ SLA ที่ล้ำสมัยที่สุด สำหรับใครที่ยังไม่ได้อ่านบทความก่อนหน้านี้ ลองเข้าไปอ่านดูกันก่อนกับ การพรีวิวและชำแหละเครื่อง Form 3 จะได้รู้ว่าข้างในประกอบไปด้วยอะไรบ้าง แล้วทำไมเครื่องรุ่นนี้ ดีกว่าเครื่องรุ่นเก่า อย่าง Form 2 ยังไง
มาเข้าเรื่องกันสำหรับเทคโนโลยี LFS หรือที่เรียกว่า Low Force Sterolithography ซึ่งคำว่า Streolithography นั้นก็สามารถย่อเป็นไปคำว่า SLA ซึ่งคนที่คุ้นเคยกับ 3D Printer ก็น่าจะรู้จักคำนี้ดี ส่วนใครที่เพิ่งเข้ามาอ่าน ผมแนะนำให้ไปอ่านบทความ เทคโนโลยีของ 3D Printer มีกี่ประเภท จะได้รู้ว่าเครื่องปริ้น 3D ระบบ SLA คืออะไร และมันทำงานอย่างไร
สำหรับเครื่อง Form 3 นั้นก็คือเครื่องพิมพ์ 3D ระบบ SLA แต่มีเทคโนโลยีใหม่เพิ่มเข้ามาก็คือ การใส่ Low Force เข้าไป คำว่า Low Force ถ้าให้ผมแปลเป็นภาษาไทย ก็อาจจะแปลว่า แรงดึงต่ำหรือแรงดูดต่ำ เพื่อให้ความหมายมันเข้ากับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Form 3
สำหรับเจ้า LFS นั้นถือว่าเป็น นวัตกรรม การออกแบบระบบการพิมพ์แบบ SLA ที่ยอดเยี่ยมเลยก็ว่าได้ เพราะมันช่วยลดปัญหาการพิมพ์งานแล้วชิ้นงานเสีย ได้มากกว่าระบบเก่า รวมไปถึงสามารถใช้เรซิ่นที่มีความหนืดมากได้ โดยไม่เกิดปัญหา งานฉีกขาดระหว่างพิมพ์ นอกจากนั้น งานที่พิมพ์จากเทคโนโลยีนี้ จะมีรายละเอียดที่ดีขึ้น รวมไปถึง Support หรือตัวรองรับที่เล็กลง ทำให้การขัดแต่งชิ้นงานหลังจากพิมพ์ในง่าย และทำได้เร็วขึ้น
สำหรับหลักการทำงานของระบบ Low Force Sterolithography นั้น จะใช้หลักของการลดแรงตึงผิวระหว่างงานที่พิมพ์กับถาดใส่น้ำยาเรซิ่น ซึ่งเจ้าตัวเครื่องพิมพ์ 3D Form 3 นั้นจะใช้ถาดน้ำยาเรซิ่นแบบใหม่ ที่เป็นฟิลม์ ซึ่งตัวฟิลม์นี้สามารถขยับ ขึ้นลงและห้อยตัวได้
การที่ฟิลม์สามารถขยับขึ้นลงได้ จะเป็นการช่วยลดแรงดึงหรือแรงดูด ทำให้ชิ้นงานไม่ฉีกขาด รวมไปถึงสามารถพิมพ์รายละเอียดเล็กๆได้ดีขึ้น
สำหรับหัวพิมพ์ของเครื่องปริ้น Form 3 ก็จะถูกออกแบบแล้วถูกจัดเข้าไปรวมกันในชุด LPU หรือ Light Processing Unit ซึ่งเป็นตัวกำเนิดแสง ถ้าจะอธิบายและให้เข้าใจง่ายๆคือ ให้นึกว่า LPU ก็คือหัวพิมพ์ ซึ่งในตัว LPU ก็จะประกอบไปด้วย อุปกรณ์ต่างๆ ดังนี้
- UV เลเซอร์ ขนาด 85 ไมครอน 250 มิลลิวัตถ์
- Galvanometer สำหรับบังคับทิศทางแสงเลเซอร์ในแกน Y
- Fold Mirror หรือกระจกสะท้อนแสงเลเซอร์ เพื่อให้ไปแสงตกลงมากระทบกันเลนส์ Paraboric
- เลนส์ Paraboric สำหรับชดเชยและแก้มุมเอียงของแสงเลเซอร์ ทำให้แสงเลเซอร์ตั้งฉากกับถาดพิมพ์งานเสมอ
ในส่วนของ LPU นั้นจะถูกผูกติดกับชุดขับเคลื่อน Step Motor ในแนวแกน X ซึ่งพอรวม LPU เข้ากับระบบเคลื่อนที่แบบนี้ ทาง Formlabs เลยตั้งชื่อเทคนิคนี้ว่า Linear illumination ซึ่งเจ้าตัว LPU นั้นจะเคลื่อนที่ และยิงเลเซอร์ออกมาให้สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของแกน X (เคลื่อนที่ไปทางซ้ายและขวา)
ด้านบนของ LPU หรือ Light Processing Unit จะมีแท่งกลมอยู่ตามแนวยาวทั้ง 2 ฝั่ง ซึ่งเจ้าแท่งกลมตัวนี้จะเป็นตัวดันฟิลม์ที่อยู่ในถาด ให้สูงขึ้น พร้อมกันกับที่เลเซอร์ยิงแสงลงไปที่เรซิ่น เมื่อ LPU เคลื่อนที่ออกจากจุดที่พิมพ์ เรซิ่นตรงส่วนนั้นก็จะแข็ง
พอจะพิมพ์เลเยอร์ต่อไป ฐานพิมพ์ก็จะขยับขึ้น ทำให้งานหลุดออกจากฟิลม์ ซึ่งตรงนี้ ทาง Formlabs เรียกว่า Low Force เพราะแรงที่ใช้ดีงให้งานหลุดออกมานั้น น้อยมาก เพราะตัวฟิลม์ที่อยู่ในถาด สามารถขยับ ขึ้นลงได้ ทำให้แรงดูดระหว่างตัวงานที่พิมพ์กับกับถาดนั้นน้อย ซึ่งต่างกันกับเครื่องพิมพ์ Form 2 ที่แรงดึงหรือแรงดูดจะเยอะกว่า
นอกจากเรื่องแรงดึงที่ต่ำแล้วทาง Formlabs ยังใส่เลนส์แก้เอียง Paraboric ในชุด LPU เข้าไปอีกด้วย ซึ่งทำให้งานพิมพ์นั้นได้ขนาด และคลาดเคลื่อนน้อยลงกว่าเครื่องรุ่นเดิม ซึ่งเจ้าเลนส์ Paraboric จะป็นเลนส์ที่เอาไว้ชดเชยมุมตกกระทบของเลเซอร์ ไม่ให้แสงกระเจิงออกข้าง แต่จะบังคับให้แสงเลเซอร์ที่กระทบมา ตั้งฉากกับฐานพิมพ์เสมอ ซึ่งข้อดีก็คือ ทำให้จะพิมพ์งานไม่ว่ามุมไหน งานจะมีขนาดตามแบบ ไม่คลาดเคลื่อน
ข้อแตกต่างของระบบการพิมพ์ระหว่างเครื่อง Form 2 กับเครื่อง Form 3
อย่างที่รู้กันว่า เครื่องจาก Formlabs นั้นเป็น 3D Printer ความละเอียดสูง ที่ใช้วัสดุหรือหมึกพิมพ์เป็นของเหลว ซึ่งของเหลวตัวนี้ ก็คือ เรซิ่นที่มีความไวต่อแสง สำหรับเครื่อง Formlabs ตั้งแต่ Form 1 จนถึง Form 3 นั้นจะใช้หลักการพิมพ์ที่เหมือนกัน ก็คือ ยิงแสงเลเซอร์ไปที่เรซิ่น ซึ่งเมื่อเรซิ่นโดนแสง ก็จะแข็งตัว ถ้าใครยังไม่รู้ว่าเครื่อง Form 1 และ Form 2 ทำงานอย่างไร ลองเข้าไปอ่านรีวิวได้ที่ Link นี้เลย
สำหรับเครื่อง Form 1 จนถึง Form 2 นั้นจะใช้การบังคับเลเซอร์ให้วิ่งและวาดเป็นรูป โดยการใช้ Galvonometer ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่จะบังคับทิศทางของเลเซอร์ ซึ่งเจ้าตัว Galvanometer ของเครื่อง Form 1 และ Form 2 จะใช้ Galvonometer ที่มีกระจก 2 ชุด ซึ่งแต่ละชุดจะทำหน้าที่บังคับให้เลเซอร์วิ่งไปในแต่ละแกน
ปัญหาของการใช้ Galvanometer แบบนี้ คือ การกระเจิงหรือกระจายของแสง ปัญหาของการใช้ Galvanometer แบบนี้ จะทำให้มุมของพื้นที่พิมพ์งาน เกิดการ Out Focus ทำให้แสงหรือจุดที่โดนเรซิ่น เกิดการแตกกระเจิง ซึ่งจะทำให้งานพิมพ์บริเวณนั้นรายละเอียดจะขึ้นไม่ชัด และมีอาการเบลอ รวมไปถึงขนาดชิ้นงานที่พิมพ์ อาจจะมีค่าผิดเพี้ยนไป และถ้าพิมพ์เรซิ่นใส งานที่พิมพ์ออกมาก็จะมีสีขุ่น ไม่ใส
ผมไม่รู้คนใช้ Form 2 เคยสังเกตุกันไหมว่า เวลาพิมพ์งานเหมือนกัน ถ้าพิมพ์ตรงกลาง งานจะได้ขนาดและดีกว่าพิมพ์ตรงมุม ซึ่งตรงนี้เป็นผลมาจากการกระเจิงของแสงและมุมตกกระทบของเลเซอร์ ซึ่งปัญหาตรงนี้ จะไม่เกิดกับเครื่อง Form 3 เพราะเครื่องรุ่นนี้จะใช้เลนส์ Paraboric ในการแก้มุมตกกระทบ ไม่ให้เอียง แต่จะบังคับให้ตั้งฉากกับถาดพิมพ์งานเสมอ ซึ่งงานที่พิมพ์จากเครื่อง Form 3 นั้นจะมีขนาดที่แม่นยำ และเที่ยงตรงกว่าเครื่อง Form 2
สำหรับข้อดีอีกอย่างของการใช้ระบบการยิงเลเซอร์แบบนี้ ก็คือ ขิ้นงานที่พิมพ์จากเรซิ่นใสจะมีความใสและโปร่งแสงมากขึ้น ไม่ขุ่นเหมือนกับเครื่องรุ่นเก่าอย่าง Form 2 ซึ่งเป็นผลมาจาก ที่เลเซอร์ตั้งฉากกับถาดพิมพ์ตลอดเวลา จุดที่เรซิ่นโดน จะไม่มีการกระเจิงของแสง ทำให้เรซิ่นรอบๆข้างไม่แข็ง ซึ่งทำให้ชิ้นงานที่พิมพ์จากเครื่อง Form 3 จะมีความใสมากขึ้น
สำหรับเทคโนโลยี LFS ที่ทาง Formlabs คิดค้นขึ้นมาสำหรับเครื่อง Form 3 นั้น ยังมีข้อดีอีกอย่าง ก็คือ การเพิ่มจำนวน LPU หรือ Light Processing Unit เข้าไป ทำให้งานพิมพ์จะพิมพ์ได้เร็วขึ้น เพราะมีเลเซอร์ช่วยกันยิง รวมไปถึงสามารถขยายขนาดพื้นที่การพิมพ์ก็ได้ ซึ่งทาง Formlabs ก็ได้มีการเปิดตัวเครื่อง Form 3L ที่เอาเจ้า LPU เพิ่มเข้าไปอีกหนึ่งตัว รวมไปถึงขยายพื้นที่การพิมพ์ให้กว้างขึ้นอีก
สรุปการทำงานของเทคโนโลยี LFS (Low Force Stereolithography) ในเครื่อง Form 3 และ Form 3L
ถ้าใครอ่านถึงตรงนี้ ก็คงพอจะทราบและรู้รายละเอียดและหลักการในการทำงานของเครื่องพิมพ์รุ่นใหม่ Form 3 ของทาง Formlabs ซึ่งหัวใจหรือส่วนสำคัญของเครื่องนี้ก็คือเทคโนโลยี LFS ที่มี LPU (Light Processing Unit) และถาดแบบใหม่ เป็นส่วนสำคัญ สำหรับเทคโนโลยีนี้ ซึ่งผมขอสรุปและการทำงานเป็นรูปภาพอีกครั้ง เพื่อคนอ่านจะได้เข้ากระบวนการ
โดยรวมข้อดีของเทคโนโลยี LFS ที่ทาง Formlabs ใส่เข้าไปในเครื่องพิมพ์ 3D Printer Form 3 และ Form 3L ก็คือ
- งานที่พิมพ์จะมีขนาดที่เที่ยงตรงมากขึ้น เป็นเพราะมีการใช้เลนส์ Paraboric ในการชดเชยมุมที่ตกกระทบ ทำให้แสงเลเซอร์ที่ยิงไปบนเรซิ่น จะตั้งฉากอยู่ตลอดเวลา ทาง Formlabs ได้เคลมว่า งานโมเดลที่พิมพ์จากเครื่องที่ใช้เทคโนโลยี LFS นั้น จะพิมพ์เครื่องไหนก็ได้ งานที่ได้จะมีขนาดเหมือนกัน สามารถสวมประกอบกันได้
- งานที่พิมพ์จากเรซิ่นใส จะมีความใสมากขึ้น ทำให้ไม่ต้องเสียเวลามาขัดแต่งชิ้นงาน ซึ่งเป็นผลมาจากเลนส์ Paraboric แสงเลเซอร์จะไม่ Out Focus ทำให้แสงไม่กระเจิงออกข้าง ทำให้เรซิ่นใสและโปร่งแสงมากขึ้น
- Support หรือตัวรองรับชิ้นงาน จะหักง่ายขึ้น จุดที่ Support ไปแตะ จะมีขนาดเล็กลง เมื่อ Support เล็กลง ทำให้การขัดแต่งชิ้นงานหลังจากพิมพ์เสร็จ ง่ายขึ้นและทำได้รวดเร็วขึ้น
- ทาง Formlabs ได้มีการเปิดเผยว่า จะมีเรซิ่นแบบใหม่ๆออกมา มากขึ้น และจะใช้ได้แค่กับเครื่องพิมพ์ Form 3 และ Form 3L เท่านั้น เป็นเพราะเทคโนโลยี LFS ซึ่งอาจจะได้เห็นเรซิ่นที่มีความหนืดมากขึ้น อย่าง เซรามิคเรซิ่น ดีไม่ดี อาจจะได้เห็น เรซิ่นผสมผงเหล็ก ซึ่งพิมพ์ออกมาแล้วไปเผา ก็ได้ชิ้นงานเหล็กออกมาเลย ซึ่งอันนี้เป็นความเห็นส่วนตัวของผมเท่านั้นนะครับ ยังไม่มีข่าวเรื่องเรซิ่นอันนี้ออกมา
สำหรับใครที่สนใจหรือมีแพลนกำลังจะซื้อเครื่องพิมพ์ 3D Printer Form 3 ตอนนี้ราคาเปิดตัวอยู่ที่ 179,000 บาท และเปิดให้ Pre-Order แล้ว สำหรับคนที่สนใจติดต่อทาง MakerStation ได้เลยครับ
[siamreprap]
ถ้าชอบอย่าลืมกดแชร์
สงสัยหรือมีความเห็นอะไร พิมพ์ไว้ด้านล่างเลย
MAKER
Industrial Designer / Maker
The “Master Maker”
“เราเลือกได้เสมอ
ว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของปัญหา
หรือเป็นส่วนหนึงของทางแก้”
