ถ้าย้อนกลับไปเมื่อประมาน  5 ปีก่อน เทคโนโลยี 3D Printing ถือว่าเป็นอะไรที่ล้ำสมัยแบบสุดๆ และแน่นอนว่าต้นทุนของเครื่องปรินท์ 3D สมัยบุกเบิกนั้น... มีราคาที่สูงมาก อีกทั้งวัสดุที่ใช้ในการปรินท์ก็มีราคาสูงตามไปด้วย และด้วยปัจจัยในเรื่องของต้นทุนแพงเกินควร จึงทำให้เทคโนโลยีการปรินท์แบบ 3D เป็นของที่จับต้องได้ยากและถูกมองเป็นเพียงเครื่องมือที่ใช้ในการสร้างชิ้นงานต้นแบบ/ชิ้นงานโปรโตไทป์ ซึ่งจะถูกนำมาใช้ในขั้นตอนการออกแบบและพัฒนาเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันนี้ เทคโนโลยี 3D Printing ได้กลายมาเป็นเรื่องปกติเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ด้วยต้นทุนที่ถูกลงหลายเท่าตัวทำให้ เทคโนโลยี 3D Printing สามารถเข้าถึงได้ง่าย อีกทั้งยังมีซอฟแวร์ที่เข้ามาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการปริ้นท์ ซึ่งช่วยทำให้เราสามารถสร้างชิ้นงานที่มีความซับซ้อนสูงได้ง่ายขึ้น เร็วขึ้น และแม่นยำขึ้น นอกจากนั้นแล้ว ซอฟแวร์ดังกล่าวยังช่วยจัดการปริมาณการใช้วัสดุ ซึ่งจะทำให้เราสามารถใช้วัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น หรือพูดง่ายๆ ก็คือ ใช้วัสดุประหยัดขึ้นนั่นเองครับ

สำหรับวัสดุที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในเทคโนโลยี 3D Printing ก็คือพลาสติกนั่นเองครับ เนื่องจากว่าพลาสติกเป็นวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวที่ไม่สูงมากนัก ขึ้นรูปได้ง่าย อีกทั้งยังมีราคาถูก เราจึงสามารถพบเห็นงาน 3D Printing แบบพลาสติกได้โดยทั่วไป ...แต่สำหรับวันนี้ ผมจะพาไปชมการปริ้น 3D ที่เจ๋งกว่านั้นอีก นั่นก็คือการปริ้นท์ 3D โดยวัสดุประเภทอะลูมิเนียมนั่นเองครับ

สำหรับชิ้นงานที่เราจะไปศึกษาในบทความนี้ก็คือ ท่อร่วมไอดี หรือที่เรียกว่า Intake Manifold นั่นแหละครับ โดยปกติแล้ว ท่อร่วมไปดีสำหรับรถบ้านโดยทั่วไปที่ไม่มีระบบอัดอากาศ ก็จะใช้วัสดุประเภทพลาสติกและขึ้นรูปโดยการฉีดนั่นเองครับ แต่สำหรับรถยนต์ที่มีเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ รวมไปถึงรถยนต์ที่มีการติดตั้งระบบอัดอากาศ ไม่ว่าจะเป็นเทอร์โบหรือซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ ก็จะเลือกใช้วัสดุประเภทอะลูมิเนียม ซึ่งสามารถทนแรงดันอากาศ (บูสต์) ได้มากกว่า รวมไปถึงสามารถทนความร้อนได้มากกว่าอีกด้วยครับ

สำหรับการทำ 3D Printing ของวัสดุประเภทอะลูมิเนียมที่เราจะไปชมในวันนี้นั้น จะแตกต่างกับวัสดุประเภทพลาสติกที่จะขึ้นรูปโดยการยิงเลเซอร์หรือที่เรียกว่า Laser Melting Process โดยจะวัตถุดิบนั้น จะเป็นผงอะลูมิเนียมที่มีความละเอียดสูง จากนั้นจะทำการยิงเลอเซอร์ไปยังผิวชิ้นงานเพื่อให้ผงอะลูมิเนียมหลอมเหลวจนกระทั่งติดกันเป็นโครงสร้าง โดยจะทำการยิงเลเซอร์เป็นชั้นๆ จากล่างขึ้นบนนั่นเอวครับ

ขั้นตอนการออกแบบโดยใช้ CAD (Computer aided design)

ผงอะลูมิเนียมที่มีความละเอียดสูง จะถูกนำมาขึ้นรูป

สำหรับขั้นตอนแรกของการทำ 3D Printing นั้น ก็คือการออกแบบชิ้นงานให้เป็นสามมิติ โดยในขั้นตอนนี้ ก็จะมีการวิเคราะห์เกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้อากาศสามารถไหลผ่านท่อร่วมไอดีได้อย่างลื่นไหลและเพียงพอต่อความต้องการของเครื่องยนต์ นอกจากนั้นแล้ว ยังต้องวิเคราะห์ความแข็งแรงของโครงสร้างเพื่อให้สามารถท่อต่อบูสต์ได้อย่างไม่เสียหาย

หลังจากนั้น จึงนำเอาไฟล์ 3D อิมพอร์ตเข้าไปในซอฟแวร์ของเครื่องปริ้น 3D ซึ่งตัวโปรแกรมจะช่วยจัดท่า-จัดทางของชิ้นงาน รวมไปถึงช่วยสร้างซัพพอร์ตเพื่อป้องกันชิ้นงานเสียรูปหรือเสียหายระหว่างทำการปริ้นท์อีกด้วยครับ

สำหรับท่อร่วมไอดีที่เราเห็นอยู่นี้ ใช้เวลาปรินท์ทั้งหมด 51 ชั่วโมง ซึ่งหลายๆ คนอาจจะบอกว่า... มันนานไปหรือเปล่า แต่ถ้าลองคิดดูแล้ว การปริ้นท์ 3D จะใช้เวลาในการขึ้นรูปน้อยกว่าการหล่อหลายเท่าตัว ซึ่งถ้าหากจะขึ้นรูปด้วยการหล่อ เราก็ต้องเสียเวลามาทำออกแบบแม่พิมพ์ เสียเวลามานั่งออกแบบรูปตำแหน่งและรูปแบบการฉีด ซึ่งนอกจากจะสร้างความยุ่งยากแล้ว ยังใช้งบประมาณมากกว่าการปริ้นท์ 3D อีกด้วยครับ...

ซอฟแวร์จะช่วยวิเคราะห์โครงสร้างของชิ้นส่วนซัพพอร์ท เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่แม่นยำที่สุดและใช้วัสดุน้อยที่สุด

ด้วยเหตุนี้ ทำให้การปริ้นท์ 3D ประเภทเหล็กและอะลูมิเนียม เริ่มได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นงานประเภท Made-to-order ที่มีจำนวนชิ้นไม่มาก เพราะนอกจากเราจะสามารถผลิตชิ้นงานได้ในเวลาที่รวดเร็วแล้ว ชิ้นงานดังกล่าวยังมีความแม่นยำ มีความคลาดเคลื่อนต่ำ รวมไปถึงใช้วัสดุในปริมาณที่น้อยกว่าด้วยครับ ว่าแล้ว...เราก็ไปชมวิดีโอกระบวนการผลิตกันดีกว่าครับ

วิดีโอ - 3D Printed Aluminum Intake Manifold - Laser Melting Process

และนี่ก็คือเทคโนโลยีการปริ้น 3D ของวัสดุประเภทอะลูมิเนียม ซึ่งทำงานการสร้างชิ้นงานที่มีโครงสร้างซับซ้อน กลายเป็นเรื่องง่ายๆ อย่างไม่น่าเชื่อ และแน่นอนครับว่า เมื่อเทคโนโลยีนี้ มีบทบาทมากขึ้น เราก็อาจจะได้เห็นชิ้นงานรูปร่างแปลกหู-แปลกตามากยิ่งขึ้น จนอาจจะถึงขึ้นไม่รู้เลยว่า ...นี่คือชิ้นส่วนอะไรกันแน่!?

หลังปรินท์เสร็จแล้วก็จะมีขั้นตอนการเก็บรายละเอียด เช่น การต๊าฟเกลียว, เจาะรู, การขัดหน้าแปลน เป็นต้นครับ