By Pinshape
การออกแบบงานสำหรับการพิมพ์สามมิติอาจจะค่อนข้างแตกต่างจากการออกแบบเพื่อการอื่น โมเดลบางอย่างอาจจะดูดีมากตอนออกแบบ แต่อาจจะทำให้พิมพ์ยากมาก หรือพิมพ์ไม่ได้เลย เป็นสิ่งที่น่าปวดหัวสำหรับชาว Maker
มันมีเคล็ดลับห้าข้อที่จะช่วยให้การออกแบบโมเดลคุณสามารถพิมพ์ได้ง่ายขึ้นมาก
- หลีกเลี่ยงส่วนที่ต้องมี support
ก่อนอื่นต้องรู้ว่า support คืออะไร – ในอีกชื่อหนึ่งคือ “ค้ำยัน” หรือ “นั่งร้าน” มันจะช่วยรองรับบางส่วนของโมเดลที่ไม่มีเนื้องานอยู่ข้างใต้เพื่อป้องกันการห้อยตกลงมาของเส้นพลาสติก เมื่อพิมพ์เสร็จเรียบร้อยแล้ว support ก็จะถูกแกะทิ้งไป โดยทั่วไป support จะถูกสร้างจากโปรแกรมจำพวก slicer ซึ่งจะแปลงไฟล์ STL ให้อยู่ในรูปของ G-code ซึ่งจะนำไปใช้กับเครื่องพิมพ์ต่อไป ถ้าคุณต้องการกำหนด support อย่างที่ต้องการ ก็สามารถเขียนกำหนดไว้ในโมเดลไปเลย แต่โดยทั่วไปแล้วโปรแกรม slicer ก็สามารถช่วยคุณทำตรงนี้ให้ได้อยู่แล้ว
การหลีกเลี่ยง support ดีอย่างไร
ถึงแม้ว่า support จะจำเป็นในการพิมพ์งานบางลักษณะ แต่ถ้าเลี่ยงได้ก็จะเป็นการดีกว่า ลองมาดูว่ามีเหตุผลอะไรบ้าง
- ประหยัดเงิน และเวลา: การที่มี support เยอะๆ เป็นการเปลืองพลาสติก เพราะมันจะต้องถูกแกะทิ้งในที่สุด และมันยังต้องใช้เวลาในการสร้างขึ้นมาอีกด้วย ในบางครั้งมันทำให้เราต้องใช้เวลาในการพิมพ์เพิ่มขึ้นอีกมากถึง 100% เลยทีเดียว นอกจากนี้คุณยังต้องใช้เวลาในการแกะ support ออกอีกพอสมควร
- ลดความผิดพลาดในการพิมพ์: support เพิ่มความซับซ้อนของโมเดลจึงเพิ่มโอกาสการเกิดความเสียหายระหว่างพิมพ์ หรืออาจจะพิมพ์ไม่สำเร็จก็ได้ การใช้เวลาพิมพ์ที่นานกว่าก็มีโอกาสเสียมากกว่าการใช้เวลาพิมพ์ที่สั้นกว่า ดังนั้นการพิมพ์โมเดลที่ง่ายๆ เข้าไว้จะปลอดภัยกว่า
- ได้ผิวงานที่สวยกว่า: การใช้ support มักจะทำให้พื้นผิวส่วนนั้นหยาบ และอย่างที่กล่าวข้างต้น ต้องเสียเวลาแต่งผิวส่วนนั้นอีก ในบางกรณีมันก็เกินจะเยียวยา ลองดูตัวอย่างข้างล่าง ด้านขวาใช้ support ส่วนด้านซ้ายไม่ได้ใช้
ถ้าคุณหลีกเลี่ยง support ไม่ได้ และมีเครื่องพิมพ์แบบสองหัวฉีด ขอแนะนำว่าให้ใช้วัสดุทำ support เช่น PVA หรือ HIPS ซึ่งสามารถละลายออกไปได้ จะดีกว่า
วิธีการลดการใช้ support
กฎ YHT
YHT จะช่วยให้จำได้ง่ายว่าจะออกแบบโดยใช้รูปร่างใด เพื่อให้ไม่ต้องใช้ support และรูปร่างดควรเลี่ยง หลักง่ายๆ คือ
- รูปร่างที่เป็นตัว Y จะไม่มีปัญหาในการพิมพ์และไม่ต้องมี support เพราะมันจะค่อยๆ เอียงออกและยังมีเนื้องานที่รองรับเส้นพลาสติกชั้นต่อไป หรือเรียกได้ว่า “กฎ45องศา” ส่วนของโมเดลที่เอียงเกิน 45 องศาจะต้องมี support การที่โมเดลมีความลาดเอียงทีละน้อยจะช่วยให้ได้งานพิมพ์ที่ดีขึ้น เหมือนอย่างรูปร่างของกรวยกลม
- โมเดลที่มีรูปร่างเหมือนตัว H ตรงกลางจะเหมือนเป็นสะพาน หรือ bridging ปกติแล้วสะพานที่ห่างน้อยกว่า 36 ม.ม. จะเกิดการตกท้องช้างราวๆ 0-0.5 ม.ม. ระยะ 36-60 ม.ม. จะตกท้องช้างประมาณ 0.5-2 ม.ม. และเมื่อห่างเกิน 60 ม.ม. จะเห็นได้ชัดเจนโดยตกลงมาประมาณ 2-5 ม.ม. เลยทีเดียว นี่ไม่ใช่กฎตายตัว มันขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้และการตั้งค่า
- และส่วนที่มีรูปร่างเหมือนตัว T จะมีส่วนยื่นหรือ overhang จะไม่มีเนื้อมารองรับ ทำให้เกิดปัญหาในการพิมพ์อย่างแน่นอน
ตัด แยกส่วนโมเดลออกเป็นหลายๆ ส่วน
อีกวิธีหนึ่งในการเลี่ยง support คือการแยกชิ้นส่วนก่อนพิมพ์ เพื่อให้แต่ละชิ้นจะสามารถจัดวางได้โดยไม่ต้องใช้ support มีตัวช่วยคือที่ Onshape Part Studio มีเครื่องมือที่สามารถแยกส่วนโมเดลได้อย่างง่ายดาย ลองดูวิธีการทำที่ https://www.onshape.com/cad-blog/successful-3d-printing เมื่อพิมพ์เสร็จแล้วก็สามารถติดประกอบกันเข้าโดยใช้กาว หรือน้ำยาประสาน นี่ทำให้เราสามารถพิมพ์งานที่ซับซ้อนและมีชิ้นใหญ่ๆ ได้อีกด้วย
หันทิศทางโมเดลให้ถูกต้อง
ในหลายๆ โมเดลแค่เพียงเราหันทิศทางการวางบนแท่นพิมพ์ก็สามารถลด หรือไม่ต้องสร้าง support เลย ตัวอย่างเช่นโมเดลรูปตัว T ซึ่งต้องมี support แต่ถ้าเราหมุนกลับหัว ก็กลายเป็นว่าโมเดลนี้ไม่จำเป็นต้องมี support เลย ดังนั้นการจัดท่าทางโมเดลก็ช่วยได้โดยไม่ต้องกลับไปออกแบบโมเดลใหม่
หาจุดยึดให้กับโมเดล
หาจุดยึดในตำแหน่งของโมเดลที่มีความเอียงเกิน 45 องศาเข้ากับส่วนอื่นของโมเดลเพื่อหลีกเลี่ยง overhang ตัวอย่างเช่น ในรูปแรกจะเห็นว่ามีการออกแบบให้แขนเชื่อมต่อกับด้านหลังของตัวโมเดลเอง นับเป็นวิธีที่ดีในการหลีกเลี่ยงการใช้ support และพิมพ์ออกมาได้สวยงามกว่าการที่มี overhang แล้วมีปัญหาในการพิมพ์ภายหลัง
- ออกแบบเผื่อ ข้อจำกัดของเครื่องพิมพ์
สิ่งที่ต้องคำนึงถึงเวลาออกแบบคือระดับความซับซ้อนยุ่งยากของโมเดลที่เครื่องพิมพ์จะสามารถพิมพ์ออกมาได้ ลองดูแนวทางการพิมพ์แบบ FDM ข้างล่างนี้
- เครื่องพิมพ์ FDM ส่วนมากมักจะพิมพ์ได้ที่ความละเอียด 0.05 ม.ม. แต่ในความเป็นจริง ที่ความละเอียด 0.10 ม.ม. จะเป็นความละเอียดที่เหมาะสมที่สุด
- ขนาดของตัวหนังสือที่เหมาะสมที่อยู่ด้านบนหรือด้านล่างของโมเดล ควรอยู่ที่ 16 พ้อยต์ แบบตัวหนา และใช้ขนาด 10 พ้อยต์แบบตัวหนาเมื่ออยู่ในแนวดิ่ง
- โดยทั่วไปความหนาของผนังโมเดลควรอยู่ที่ 1 ม.ม. เป็นขนาดที่ไม่มีปัญหาในการพิมพ์
- ระยะห่างระหว่างโมเดลที่จะนำมาประกอบกันควรเว้นไว้ 0.4 ม.ม. เป็นอย่างน้อย
- ต้องป้องกันการเกิดความร้อนสะสมมากเกินไป และการบิดตัวของโมเดล
การพิมพ์โมเดลที่มีส่วนที่เล็กๆ บางๆ มักจะเกิด overheat และบิดเบี้ยวได้ การป้องกันทำได้โดยกระจายความร้อนจากหัวพิมพ์ไปยังจุดอื่นๆ เพื่อให้โมเดลจุดนั้นได้มีเวลาระบายความร้อนออกไป คุณควรออกแบบให้มีเนื้องานบางๆ หรือเป็นแท่งสูงอยู่ห่างจากจุดนั้นในระดับความสูงเดียวกัน หัวพิมพ์จะย้ายจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง ทำให้โมเดลมีเวลาเย็นตัวลงมากขึ้น
- ออกแบบให้เหมาะกับวัสดุที่จะใช้
วัสดุที่ใช้มีผลกับโมเดลของคุณเสมอ ดังนั้นต้องคำนึงถึงเรื่องนี้ด้วยเพื่อให้ได้งานที่สมบูรณ์แบบที่สุด ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณจะออกแบบชิ้นงานเพื่อใช้ในงานเครื่องกล คุณควรคำนึงถึงคว7ามแข็งแรง และการให้ตัวของวัสดุที่จะใช้พิมพ์ เพื่อให้ได้ตรงตามวัตถุประสงค์มากที่สุด และถ้าคุณต้องการพิมพ์ชิ้นงานสองชิ้นมาประกอบกัน คุณต้องคำนึงถึงอัตราการหดตัว และการบิดตัวของชิ้นงานหลังจากมันเย็นตัวลงแล้วอีกด้วย
- เลือก setting ตอน export ไฟล์ STL ให้ดี
ถ้างานออกแบบของคุณเพื่อไปพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์แบบ FDM ในรูปแบบ STL ซึ่งจะแปลงไฟล์ของคุณเป็นลักษณะรูปสามเหลี่ยม ยิ่งมีสามเหลี่ยมมากจะทำให้ได้งานละเอียดมากขึ้นตามลำดับ และก็จะทำให้ไฟล์มีขนาดใหญ่ขึ้นด้วย จึงอาจจะมีปัญหากับโปรแกรม slicer และกับเครื่องพิมพ์ ปกติมักอยู่ในช่วง 200KB-10MB หลักเบื้องต้นคือพยายามให้ขนาดไฟล์เล็กที่สุด และยังมีความละเอียดตามที่ต้องการมากที่สุด
ขอให้มีความสุขกับการพิมพ์นะครับ