เทคโนโลยีแห่งโลกอนาคต ...เมื่ออะไรๆ ก็สามารถ PRINT ได้!
เมื่อวานนี้ผู้เขียนได้มีโอกาสไปเดินดูงานนิทรรศการ “3D Printing Design Shift” ซึ่งน่าสนใจมากที่ศูนย์สร้างสรรค์งานออกแบบ (TCDC) นิทรรศการดังกล่าวว่าด้วยเรื่องของจุดเปลี่ยนงานออกแบบจัดแสดงตั้งแต่วันที่ 2 ตุลาคม – 15 ธันวาคม 2556 ภายในบริเวณส่วนห้องสมุดของ TCDC (ชั้น 6เอ็มโพเรียม)
ข้อมูลที่ได้รับจากนิทรรศการส่วนหนึ่งนั้นทำให้ทราบว่า เทคโนโลยีการผลิต 3D Printer นี้เริ่มมาตั้งแต่ปี1984 โดย Chuck Hull แห่งบริษัท 3D Systems Corporation โดยได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้พัฒนาระบบการพิมพ์สามมิติคนแรกๆ ของโลก หรือเรียกระบบการพิมพ์เช่นนี้ว่า “Stereolithography”
จากแนวคิดดังกล่าวนำมาสู่การพัฒนาและผลิตเป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติต้นแบบในปี 1992 โดยบริษัท 3D Systems Corporation ซึ่งมีขนาดของเครื่องค่อนข้างใหญ่โต และมีวิธีการทำงานในลักษณะของการที่ต้องนำวัสดุที่ต้องการใช้เป็นแผ่นๆ มาตัดเป็นชิ้นส่วนต่างๆ เพื่อประกอบเข้าหากันตามแบบที่กำหนด หรือไม่ก็ต้องใช้วิธีทำให้รูปทรงต้นแบบทึบตันก่อน จากนั้นค่อยคว้านเอาเนื้อในออก คงเหลือไว้แต่โครงภายนอก ระยะแรกของเครื่องพิมพ์ 3 มิตินี้ จึงมีข้อเสียในเรื่องของการสูญเสียวัสดุที่ไม่ต้องการออกไปเป็นจำนวนมาก ประกอบกับเครื่องมีขนาดใหญ่ พิมพ์ได้ทีละส่วนของตัวแบบผลิตภัณฑ์ จากนั้นจึงค่อยนำมาประกอบเป็นโมเดลชิ้นงาน และตัวเครื่องมีราคาสูงหลายสิบล้านบาท
ด้วยข้อเสียต่างๆ เหล่านี้ จึงนำมาสู่โจทย์ให้นักวิทยาศาสตร์และนักเทคนิคทางวิศวกรรมค่อยๆ พัฒนาเครื่องพิมพ์ให้มีคุณสมบัติที่ดีขึ้น โดยเน้นให้มีขนาดที่เล็กลง (จนสามารถไปตั้งอยู่ในบ้านใครก็ได้ เพราะขนาดเครื่องแค่ไม่เกิน 2 ฟุต X 2 ฟุต) เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแบบใหม่จึงเกิดขึ้น โดยมีข้อดีที่นอกเหนือไปจากขนาดที่เล็กลงแล้ว ยังมีวิธีการพิมพ์ที่ทำให้เกิดการสูญเสียวัสดุน้อยที่สุดอีกด้วย ซึ่งระบบได้ถูกพัฒนาให้ใช้วิธีการผลิตที่ควบคุมการสร้างรูปทรงเฉพาะในบริเวณที่ต้องการ ทำให้เกิดรูกลวงด้านใน ต้นแบบ เช่น หากนำมาใช้ Print ชิ้นส่วนเครื่องจักร เครื่องพิมพ์สามมิติก็สามารถพิมพ์รูปทรงที่มีกลไกอยู่ภายในได้ โดยไม่ต้องมาประกอบทีละชิ้น จึงไม่ก่อให้เกิดวัสดุเหลือใช้แบบเดียวกับวิธีการหล่อขึ้นรูป โดยวิธีการหล่อนั้น จะทำให้มีการสูญเสียวัสดุที่ไม่ต้องการไประหว่างทางเยอะกว่าจะได้รูปทรงแบบที่ต้องการ
ระบบการผลิตแบบ 3D Printing แบบใหม่นี้ จึงให้รูปทรงของวัสดุกลวงและมีน้ำหนักเบา ทนทาน สามารถผลิตได้จากพีพีพลาสติก ผงไนล่อน เรซิ่น หรือโลหะหนักอย่างเช่น แสตนเลส ทองเหลือง ทองแดง หรือแม้กระทั่งผงทราย ที่สำคัญคือ มีราคาถูกลง (ปัจจุบันมีเครื่องขายในประเทศไทยเครื่องละประมาณ 400,000 – 500,000 บาทเท่านั้น)
หลักหรือระบบการพิมพ์ของเครื่องพิมพ์สามมิติที่ได้รับการพัฒนามาจนเป็นระบบในปัจจุบันนี้ ผู้เขียนชอบมาก เนื่องจากสามารถอธิบายให้เข้าใจได้ง่าย โดยอิงกับหลักการทำงานของเครื่องพิมพ์แบบอิงค์เจ็ท เพียงแต่แทนที่จะใส่หมึกชนิดเป็นน้ำลงไป ก็เปลี่ยนเป็นเส้นพลาสติกหรือวัสดุอื่นใดที่ต้องการจะใช้แทน ด้วยวิธีนี้ เมื่อระบบได้รับการป้อนข้อมูลจากโปรแกรมเฉพาะ ระบบจะทำการคำนวนรูปทรงของต้นแบบในคอมพิวเตอร์ที่สร้างโดยระบบ CAD (Computer Aided Design) โดยมี 2 วิธีคือ Munually Modeling คือ การปั้นฟอร์มทีละส่วนด้วยโปรแกรมสำหรับทำการขึ้นรูปสามมิติโดยตรง และอีกวิธีคือ Generative Modelling คือเป็นการปั้นฟอร์มด้วยการสร้างชุดคำสั่งที่ใช้วิธีการคำนวนทางคณิตศาสตร์ แล้วจึงส่งเข้าโปรแกรมสำหรับแปลงไฟล์ให้สามารถทำ 3D Printing ได้ หลังจากนั้นโปรแกรมจะค่อยๆ เฉือนรูปทรงตั้งต้นออกเป็นชิ้นบางๆ ซึ่งการเฉือนเป็นชิ้นๆ นี้จะถูกควบคุมโดยโปรแกรมเฉพาะของเครื่องพิมพ์นั้นๆ
ประโยชน์ของเครื่องพิมพ์สามมิติเช่นนี้มีประโยชน์มากในวงการออกแบบ และทำให้อุตสาหกรรมการพิมพ์แบบสามมิติเติบโตอย่างน่าจับตามอง การใช้ 3D Printing ในปัจจุบันถูกนำไปใช้ในหลากหลายวงการไม่ว่าจะเป็นการพิมพ์เครื่องมือ ยานยนต์ อุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักร การแพทย์ อากาศยาน หรือสินค้าไลฟ์สไตล์ อย่างเช่น งานออกแบบเครื่องประดับ ที่ต่อไปสามารถผลิตสินค้าเหล่านี้เพื่อบ่งบอกถึงเอกลักษณ์แต่ละบุคคลได้ง่ายขึ้น (ผลิตตามสั่งหรือ Made to order) หรือทางการแพทย์ อาจถูกนำไปใช้ในการวิเคราะห์ทางทันตกรรม โมเดลที่ถอดแบบออกมาเพื่อศัลยกรรมกระดูก หรือแม้กระทั่งการสร้างอวัยวะเทียมสำหรับใช้ในอนาคต ในส่วนของอากาศยาน มีการคิดกันว่า จะสามารถนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้สร้างอาคารบนดวงจันทร์โดยไม่ต้องขนถ่ายวัสดุอุปกรณ์จากบนพื้นโลกขึ้นไปสร้างได้ด้วย (โอ้ว ว้าวว)
นอกจากนี้ผู้เขียนยังเคยอ่านพบข่าวว่า กองทัพในต่างประเทศ ยังคิดที่จะนำเครื่องพิมพ์ 3 มิตินี้มาใช้ในงานของกองทัพ โดยให้ข้อดีของเครื่องพิมพ์ชนิดนี้ว่า สามารถนำมาใช้ผลิตอะไหล่ทางทหารได้ หากยุทโธปกรณ์ของกองทัพเสียหายระหว่างการต่อสู้ กองทัพก็สามารถที่จะพิมพ์อะไหล่เป็นชิ้นส่วนต่างๆ มาใช้เพื่อทดแทนส่วนที่เสียหายไปได้ แต่สิ่งสำคัญที่เป็นประเด็นปัญหาในขณะนี้คือ การพิมพ์เป็นอาวุธปืน ที่สามารถใช้งานได้จริงขึ้นมาขายในระบบออนไลน์ (รายละเอียดข่าว http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-22421185) สำหรับผู้เขียนแล้วคิดว่า เรื่องเหล่านี้เป็นเทคโนโลยีที่เรียกว่า “ดาบสองคม” อย่างแท้จริง หากคิดในด้านที่สร้างสรรค์ก็สามารถใช้เทคโนโลยีสร้างสรรค์เพื่อตอบสนองรูปแบบการดำเนินชีวิตของผู้คนให้มีความสะดวกสบายได้มากขึ้น แต่หากคิดในด้านการทำลายล้าง ก็เป็นคมคิดอีกด้านที่ไม่สามารถมองข้ามได้ และก็เป็นอีกหนึ่งเรื่องที่เราควรให้ความสนใจและระมัดระวังการใช้เทคโนโลยีที่มีคุณอนันต์และโทษมหันต์เหล่านี้เป็นพิเศษ
เชิงอรรถอ้างอิง
1. ข้อมูลจากนิทรรศการ “3D Printing Design Shift” จัดโดยศูนย์สร้างสรรค์งานออกแบบ (TCDC) ระหว่างวันที่ 2 ตุลาคม – 15 ธันวาคม 2556 http://www.tcdc.or.th/exhibition/detail.php?ID=14589
2. The Creators Project. “Leaders Of The 3D Printing Revolution.” http://www.youtube.com/watch?v=IS4Xw8f9LCc&list=TLI2ApSGF8w9Zd5j4PU4UKk454Yi80hhjl
3. The Verge. “Small Empires: Shapeways and the business of 3D printing.” http://www.youtube.com/watch?v=NV38DXv7RW0&list=TLI2ApSGF8w9Zd5j4PU4UKk454Yi80hhjl
4. Rebecca Morelle. “Working gun made with 3D printer.” http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-22421185
5. “3D Printing History.” http://www.preceden.com/timelines/71092-3d-printing
ความเห็น (2)
ขอบคุณข้อมูลดีๆ มีประโยชน์นะคะ
ยินดีเป็นอย่างยิ่งค่ะคุณ Bright Lily แล้วจะนำเรื่องราวนิทรรศการดีๆ ที่ได้ไปชมมา มาเล่าสู่กันฟังเรื่อยๆ ค่ะ