fbpx

เจาะลึกเทคโนโลยี LFS ของเครื่องพิมพ์ 3D Printer Form 3 ของบริษัท Formlabs

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

วิดีโอประกอบการทำงานของเทคโนโลยี LFS ที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Form 3 และ Form 3L

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

สามารถพิมพ์งานที่มีรายละเอียดเล็กๆ ได้ดีขึ้น
Support ที่พิมพ์จะสามารถหักทิ้งได้ง่ายขึ้น และไม่ทิ้งร่องรอย ทำให้ขัดแต่งง่ายขึ้น

สำหรับหลักการทำงานของระบบ Low Force Sterolithography นั้น จะใช้หลักของการลดแรงตึงผิวระหว่างงานที่พิมพ์กับถาดใส่น้ำยาเรซิ่น ซึ่งเจ้าตัวเครื่องพิมพ์ 3D Form 3 นั้นจะใช้ถาดน้ำยาเรซิ่นแบบใหม่ ที่เป็นฟิลม์ ซึ่งตัวฟิลม์นี้สามารถขยับ ขึ้นลงและห้อยตัวได้

การที่ฟิลม์สามารถขยับขึ้นลงได้ จะเป็นการช่วยลดแรงดึงหรือแรงดูด ทำให้ชิ้นงานไม่ฉีกขาด รวมไปถึงสามารถพิมพ์รายละเอียดเล็กๆได้ดีขึ้น

ถาดใส่น้ำยาเรซิ่นเครื่อง Form 3 ที่ถูกออกแบบมาให้ใช้กับเทคโนโลยี LFS
ด้านล่างของถาดใส่น้ำยาเรซิ่น ซึ่งจะเป็นแผ่นฟิลม์ ที่สามารถห้อยตัว ขยับขึ้นลงได้
ลองสังเกตุดูดีดี จะเห็นว่าบางส่วนฟิลม์นั้นจะถูกหนุนขึ้น ในขณะที่ชุด LPU หรือหัวพิมพ์อยู่ด้านล่าง

สำหรับหัวพิมพ์ของเครื่องปริ้น Form 3 ก็จะถูกออกแบบแล้วถูกจัดเข้าไปรวมกันในชุด LPU หรือ Light Processing Unit ซึ่งเป็นตัวกำเนิดแสง ถ้าจะอธิบายและให้เข้าใจง่ายๆคือ ให้นึกว่า LPU ก็คือหัวพิมพ์ ซึ่งในตัว LPU ก็จะประกอบไปด้วย อุปกรณ์ต่างๆ ดังนี้

  1. UV เลเซอร์ ขนาด 85 ไมครอน 250 มิลลิวัตถ์
  2. Galvanometer สำหรับบังคับทิศทางแสงเลเซอร์ในแกน Y
  3. Fold Mirror หรือกระจกสะท้อนแสงเลเซอร์ เพื่อให้ไปแสงตกลงมากระทบกันเลนส์ Paraboric
  4. เลนส์ Paraboric สำหรับชดเชยและแก้มุมเอียงของแสงเลเซอร์ ทำให้แสงเลเซอร์ตั้งฉากกับถาดพิมพ์งานเสมอ
ส่วนประกอบที่อยู่ภายใน LPU หรือ Light Processing Unit
อันนี้คือเจ้า LPU หรือหัวพิมพ์ ที่มีอุปกรณ์กำเนิดแสงเลเซอร์อยู่ข้างใน

ในส่วนของ LPU นั้นจะถูกผูกติดกับชุดขับเคลื่อน Step Motor ในแนวแกน X ซึ่งพอรวม LPU เข้ากับระบบเคลื่อนที่แบบนี้ ทาง Formlabs เลยตั้งชื่อเทคนิคนี้ว่า Linear illumination ซึ่งเจ้าตัว LPU นั้นจะเคลื่อนที่ และยิงเลเซอร์ออกมาให้สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของแกน X (เคลื่อนที่ไปทางซ้ายและขวา)

ชุด LPU หรือหัวพิมพ์จะถูกผูกเข้ากับแกน X ที่สามารถเคลื่อนที่ไปทางซ้ายและขวา

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

ด้านบนของชุด LPU จะมีลูกกลิ้ง ที่จะคอยดันและรีดให้แผ่นฟิลม์นั้นตึงอยู่เสมอ ในขณะที่ LPU เคลื่อนผ่าน

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

เครื่อง Form 2 กับเครื่อง Form 3 จะแตกต่างกันในเรื่องของระบบพิมพ์ หรือชุดที่ยิงเลเซอร์

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

หลักการทำงานของเครื่อง Form 1 และ Form 2 ที่ใช้กระจก 2 บานในการบังคับทิศทางเลเซอร์

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

สังเกตุจุดเลเซอร์ถ้าพิมพ์ตรงกลาง จะมีความคมชัด แต่ถ้าขยับออกไปที่มุมเรื่อยๆ เลเซอร์จะ Out Focus และเกิดอาการเบลอ หรือแสงกระเจิง

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

งานที่พิมพ์จากเครื่อง Form 3 จะใสกว่า เป็นเพราะไม่มีการกระเจิงของแสงเลเซอร์

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

ส่วนประกอบในเทคโนโลยี LFS ในเครื่อง Form 3 และ Form 3L

โดยรวมข้อดีของเทคโนโลยี LFS ที่ทาง Formlabs ใส่เข้าไปในเครื่องพิมพ์ 3D Printer Form 3 และ Form 3L ก็คือ

  1. งานที่พิมพ์จะมีขนาดที่เที่ยงตรงมากขึ้น เป็นเพราะมีการใช้เลนส์ Paraboric ในการชดเชยมุมที่ตกกระทบ ทำให้แสงเลเซอร์ที่ยิงไปบนเรซิ่น จะตั้งฉากอยู่ตลอดเวลา ทาง Formlabs ได้เคลมว่า งานโมเดลที่พิมพ์จากเครื่องที่ใช้เทคโนโลยี LFS นั้น จะพิมพ์เครื่องไหนก็ได้ งานที่ได้จะมีขนาดเหมือนกัน สามารถสวมประกอบกันได้
  2. งานที่พิมพ์จากเรซิ่นใส จะมีความใสมากขึ้น ทำให้ไม่ต้องเสียเวลามาขัดแต่งชิ้นงาน ซึ่งเป็นผลมาจากเลนส์ Paraboric แสงเลเซอร์จะไม่ Out Focus ทำให้แสงไม่กระเจิงออกข้าง ทำให้เรซิ่นใสและโปร่งแสงมากขึ้น
  3. Support หรือตัวรองรับชิ้นงาน จะหักง่ายขึ้น จุดที่ Support ไปแตะ จะมีขนาดเล็กลง เมื่อ Support เล็กลง ทำให้การขัดแต่งชิ้นงานหลังจากพิมพ์เสร็จ ง่ายขึ้นและทำได้รวดเร็วขึ้น
  4. 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

ชื่อของคุณ*

Email ของคุณ*

เบอร์โทรศัพท์ของคุณ*

Line ID

เรื่อง/สินค้าหรือบริการที่ต้องการสอบถาม*

ข้อความของคุณ*

โปรดกรอกรายละเอียดในช่องที่มี * ให้ครบ

ถ้าชอบอย่าลืมกดแชร์
หรือคอมเม้นไว้ที่ด้านล่างได้เลย!

SiamRepRap
ร้านขาย 3D Printer
แห่งแรกในเมืองไทย

add line

เนื้อหาอื่นๆ

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *