3D PRINTING A NEW WORLD

บรรดาเทคโนโลยีที่จะมีอิทธิพลต่อโลกเราในทศวรรษหน้า นักวิเคราะห์ยุคดิจิทัลหลายสำนักล้วนฟันธงว่า “เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ” หรือ 3D PRINTING TECHNOLOGY นี่แหละกำลังมาแรงสุด ๆ เพราะนอกจากจะเป็นการพลิกโฉมรูปแบบการออกแบบสร้างสรรค์ การผลิต ซื้อขาย ไปจนถึงการขนส่งสินค้าเกือบทุกอย่างที่เราคุ้นเคยกันมากว่าศตวรรษไปอย่างสิ้นเชิงแล้ว เทคโนโลยีนี้ยังอาจเปลี่ยนวิถีชีวิตในอนาคตของเราไปอย่างคาดไม่ถึงด้วย

 

3Doodler 2.0 ปากกาวาดเส้นสามมิติ ทำให้การสร้างสรรค์งานเป็นเรื่องสนุกขึ้น

What’s 3D Printing?

3D Printing ที่ใคร ๆ พูดถึงกันนั้น จริง ๆ แล้วสิ่งนี้คืออะไรกันแน่

3D Printing คือ ชื่อเรียกกระบวนการผลิตชิ้นงานสามมิติ ในทางอุตสาหกรรมมักเรียกว่า Additive Manufacturing หรือวิธีการขึ้นรูปชิ้นงานด้วยการเพิ่มเนื้อวัสดุเข้าไปเรื่อย ๆ จนได้รูปทรงที่ต้องการ ตรงกันข้ามกับ Subtractive Manufacturing ซึ่งเป็นการขึ้นรูปชิ้นงานด้วยการสกัดเนื้อวัสดุออก อย่างการกลึง การเจาะ และการเจียระไน

 

คอลเล็คชั่นเสื้อผ้าของดีไซเนอร์ชาวอิสราเอล Danit Peleg สร้างสรรค์ชุดขึ้นจากเครื่องพิมพ์สามมิติสมัครเล่นที่บ้านของเขาเอง Photo : Danit Peleg

หากใครนึกภาพไม่ออก ลองนึกถึงเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตที่เราใช้กันอยู่ทุกวัน แต่เปลี่ยนจากการพิมพ์ไฟล์ดิจิทัลบนกระดาษด้วย “น้ำหมึก” ไปเป็นการพิมพ์ด้วย “วัสดุ” จนได้ชิ้นงานลอยตัวขึ้นมา ต่อให้ภาพงานพิมพ์ที่ขึ้นชื่อว่าสีสันสวยจัดคมชัดขนาดไหนมีหรือจะสู้งานสามมิติที่จับต้องได้

น้ำตาลตกแต่งเค้กที่พิมพ์ขึ้นจากเครื่องพิมพ์สามมิติ โดย The SugarLab Photo : 3DSystems

แม้จะดูเหมือนเพิ่งมาฮิต แต่เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติก็เป็นนวัตกรรมที่ได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องกว่า 30  ปี นับตั้งแต่ปี ค.ศ.1982 โมเดลจากเครื่องพิมพ์สามมิติชิ้นแรกเกิดขึ้นโดยฝีมือของ Hideo Kodama แห่ง Nagoya Municipal Research Institute หลังจากนั้นเทคโนโลยีนี้ก็ไม่เคยหยุดนิ่ง ผลลัพธ์จากการพัฒนาช่วยให้ชิ้นส่วนอุตสาหกรรมแสนซับซ้อนสามารถผลิตได้ในชั่วข้ามคืน จนทุกวันนี้อะไร ๆ ก็ดูเหมือนจะถูกพิมพ์ขึ้นมาได้ทั้งนั้น ตั้งแต่อวัยวะเทียม อาหาร รถยนต์ เครื่องบิน ไปจนถึงบ้าน วิลล่า อพาร์ตเม้นท์ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้นอกจากจะสะท้อนถึงศักยภาพของมนุษย์ ยังช่วยสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกใหม่ ๆ  อันนำไปสู่ไลฟ์สไตล์สุดล้ำที่กำลังจะมาถึงในไม่ช้า

Sofa so Good โซฟาโลหะจากเครื่องพิมพ์สามมิติ ผลงานของ Janne Kyttanen ดีไซเนอร์ชาวฟินแลนด์

New 3D Lifestyle

ในเมื่อ 3D Printing ไม่ใช่เรื่องใหม่ หลายสิบปีมาแล้วที่เราสามารถเนรมิตวัตถุสามมิติขึ้นมาได้ แต่สิ่งที่ทำให้วันนี้ดูน่าตื่นเต้นกว่าที่เคย อาจเป็นเพราะดูเป็นเรื่องใกล้ตัวอย่างไม่เคยเป็นมาก่อน เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติกำลังเข้าสู่ “จุดพลิกผัน” เมื่ออุปสงค์มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น อุปทานก็เพิ่มตามไปด้วย นักประดิษฐ์และนักวิจัยทั้งรายใหญ่รายย่อยต่างพากันคิดค้นพัฒนาเครื่องพิมพ์สามมิติและวัสดุให้ล้ำสมัยขึ้นเรื่อย ๆ โดยนักออกแบบทั้งหลายพากันหันมาให้ความสนใจและพร้อมทดลองระบบการผลิตแบบใหม่นี้กันมากมาย จนเรียกได้ว่าตอนนี้ตลาด 3D Printing กำลังคึกคักทีเดียว และก็เหมือนเทคโนโลยีอื่น ๆ ในโลก ยิ่งมีการค้นคว้าทดลองมากขึ้นเท่าไหร่ “ราคา” เครื่องพิมพ์ที่เคยสูงลิบก็ลดลงมาเกือบเท่าตัวจากสิบกว่าปีก่อน ซึ่งนั่นยิ่งทำให้เครื่องพิมพ์สามมิติจับต้องได้มากกว่าที่เคยเป็นมา จนใคร ๆ ก็อาจเป็นเจ้าของได้ คุณเคยคิดมาก่อนไหมว่าถ้าวันหนึ่งเครื่องพิมพ์สามมิติได้กลายเป็นเครื่องใช้สามัญประจำบ้าน วิถีชีวิตของเราจะเปลี่ยนแปลงไปขนาดไหน

 

Strati รถยนต์ไฟฟ้าที่เกิดจากการพิมพ์สามมิติล้วน ๆ คันแรกของโลก โดยใช้เวลาผลิตเพียง 44 ชั่วโมง พัฒนาโดย Local Motors ภายใต้ความร่วมมือของ Cincinnati Incorporated และ Oak Ridge National Laboratory

“ถ้าคุณอยากได้ปลอกคอใหม่ให้เจ้าแมวน้อย เพียงสั่งซื้อไฟล์ดิจิทัล ปรับขนาดปลอกคอ เลือกสี และลวดลายด้วยตัวเอง แล้วสั่งพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติที่มีประจำอยู่ที่บ้าน เท่านี้เจ้าเหมียวก็สามารถเป็นเจ้าของปลอกคออันใหม่ได้ในเวลาไม่ถึงชั่วโมง”

นี่คือตัวอย่างเล็ก ๆ ซึ่งจะเห็นได้ว่าจากที่คุณต้องออกไปช็อปปิ้งซื้อของไกล ๆ วันหนึ่งคุณสามารถสั่งซื้อไฟล์ดิจิทัลสิ่งของที่อยากได้ใน Wish List แล้ว “พิมพ์” สิ่งนั้นขึ้นมาได้โดยอัตโนมัติ ทีนี้ก็ไม่ต้องออกจากบ้านให้เหนื่อยหรือเสียเวลาอีกแล้ว

 

Form 1+ จาก Formlabs เครื่องพิมพ์สามมิติขนาดเล็กระบบ SLA ทำให้การสร้างสรรค์ง่ายดาย และใกล้ตัวมากขึ้นเรื่อย ๆ

New Industrial Revolution

จากเดิมที่การพิมพ์สามมิติมีบทบาทหลักในรูปแบบของเครื่อง Rapid Prototype สำหรับการสร้างต้นแบบเพื่อทำแม่พิมพ์ในระบบอุตสาหกรรม มาวันนี้เครื่องพิมพ์สามมิติที่ได้รับการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดอาจกำลังปฏิวัติวงการและค่อย ๆ มาแทนที่ระบบอุตสาหกรรมเดิม ๆ

• เครื่องพิมพ์สามมิติในอนาคตจะเข้ามาช่วยเติมเต็มสิ่งที่ระบบอุตสาหกรรมแบบเก่าขาดหรือไม่สามารถทำได้ ผ่านการทำงานอย่างยืดหยุ่น ด้วยความที่สินค้าจะถูกพิมพ์ขึ้นชิ้นต่อชิ้น ดังนั้นเราจึงสามารถปรับเปลี่ยนขนาด ลวดลายหรือรายละเอียดให้หลากหลายขึ้นได้ ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งกับงานแบบสั่งทำหรือ Customization

• เครื่องพิมพ์สามมิติยังช่วยให้เราสามารถผลิตชิ้นส่วนซับซ้อนได้ในคราวเดียว จากที่เคยต้องผลิตแยกชิ้นส่วนเพื่อนำมาประกอบกันอีกครั้ง ซึ่งวิธีนี้จะช่วยลดต้นทุนได้อย่างมหาศาล

 

BigRep ONE version 3. เครื่องพิมพ์สามมิติรองรับชิ้นงานขนาดใหญ่ได้ถึง 1 ลูกบาศก์เมตร ทั้งยังพิมพ์ได้เร็วกว่าเครื่องพิมพ์รุ่นเก่า ๆ  ยกระดับอีกขั้นของความเป็นไปได้ในทุกงานดีไซน์  Photo : Ralf Chille BigRep Gmbh, Berlin

• เมื่อทุกอย่างสามารถผลิตขึ้นได้ง่ายดาย โกดังเก็บสต็อกสินค้าขนาดใหญ่ก็ไม่จำเป็นอีกต่อไป ในโลกธุรกิจยิ่งสินค้าใกล้มือลูกค้ามากขึ้นเท่าไหร่ก็ยิ่งประหยัดต้นทุนได้มากเท่านั้น ยกตัวอย่างเช่น บริษัทกระจายสินค้ารายใหญ่กำลังวางแผนช่วยลูกค้าซึ่งเป็นบริษัทรถยนต์ลดต้นทุนการขนส่งอะไหล่ไปยังศูนย์ซ่อมฯ ทั่วภูมิภาคในอนาคต โดยใช้เครื่องพิมพ์สามมิติในการผลิตอะไหล่ภายในศูนย์การกระจายสินค้าที่สนามบินทันทีที่มีคำสั่งซื้อ นอกจากจะช่วยให้รวดเร็วขึ้น ยังประหยัดพื้นที่ในการสต็อกสินค้าได้อย่างมหาศาล

Opportunity or Threat (?)

3D Printing จะฮิตขนาดไหน นอกจากดูได้จากจำนวนผู้ที่นำมาใช้งาน เราอาจดูได้จากจำนวนสิทธิบัตรที่จดเพิ่มมากขึ้นทุกปี ๆ โดยในปี 2005 มีสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับการผลิตแบบ Additive Manufacturing ไม่ว่าจะเป็นเทคนิควิธีการ เครื่องจักร วัสดุ เพียง 80 สิทธิบัตร หากแต่ในปี 2013 จำนวนกลับเพิ่มขึ้นเป็นกว่า 600 สิทธิบัตร* ซึ่งแน่นอนว่าส่วนใหญ่เป็นบริษัทรายใหญ่ที่กำลังมองเห็นโอกาสและอนาคตของเทคโนโลยีนี้ แต่บางครั้งโอกาสก็มาพร้อมภัยคุกคามได้เช่นกัน เครื่องพิมพ์สามมิติทำให้ทุกวันนี้ใคร ๆ ก็เป็นนักประดิษฐ์หรือผู้ผลิตเองได้ง่าย ๆ แม้ปัจจุบันเทคโนโลยีอาจยังมีช่องว่างที่ทำให้การพิมพ์ยังไม่สามารถสร้างชิ้นงานที่คุณภาพเทียบเท่าของจริงได้ แต่เชื่อว่าไม่นานเกินทศวรรษนี้ รับรองว่างานจะเนี้ยบและรวดเร็วขึ้นแน่ ๆ ซึ่งเราคงจะได้เจอกับปัญหาละเมิดลิขสิทธ์ไม่ต่างจากอุตสาหกรรมดนตรีที่เพลงดังถูกโหลดแชร์กันแบบไม่เกรงใจศิลปินมาแล้ว

เรายังมีเวลาก่อนจะถึงวันนั้น ในระหว่างที่เครื่องพิมพ์สามมิติยังไม่สามัญ (ขนาดนั้น) และภาคอุตสาหกรรมกำลังอยู่ในช่วงเตรียมความพร้อม จึงอาจเป็นช่วงเวลาที่นานพอสำหรับทั้งดีไซเนอร์และผู้ผลิตในการวางกลยุทธ์ว่าจะใช้เทคโนโลยีนี้ในการต่อยอดงานออกแบบไปพร้อม ๆ กับปกป้องสิทธิ์ของงานดีไซน์ของตนเองอย่างไร บางทีคำตอบอาจอยู่ที่ “จุดเริ่มต้น” อย่างการผสมผสานงานฝีมือที่มีเสน่ห์ในความไม่สมบูรณ์แบบอันเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวลงไปในผลงาน ซึ่งเป็นสิ่งที่มีรายละเอียดยากเกินการเลียนแบบ และไม่มีเทคโนโลยีใดสามารถทำซ้ำหรือเทียบเคียงได้ ดีไซเนอร์จึงควรหันมาให้ความสำคัญกับกระบวนการนี้ ก่อนไอเดียของตนจะถูกฉกฉวยไป

*ข้อมูลจาก Harvard Business Review – The3-d Printing Revolution (https://hbr.org/2015/05/the-3-d-printing-revolution)

Did you know?

กระบวนการผลิตชิ้นงานสามมิตินั้นเริ่มจากการสร้างไฟล์จำลองสามมิติ และแปลงไฟล์เป็นสกุล .stl เพื่อให้เครื่องพิมพ์สามมิติอ่านข้อมูล แม้ผลลัพธ์จะออกมาเป็นชิ้นงานสามมิติที่ไม่แตกต่างกันนัก แต่เครื่องพิมพ์สามมิติก็สามารถแยกย่อยได้หลายชนิดตามระบบเทคโนโลยีที่ใช้ขึ้นรูป วัสดุที่ใช้ได้แก่

1. การพิมพ์แบบหัวฉีด (FDM: Fused Deposition Modeling) ทำงานด้วยการใช้ความร้อนให้เส้นวัสดุซึ่งมักเป็นพลาสติกอ่อนตัว และหัวฉีดจะฉีดวัสดุทีละเลเยอร์จากฐานจนได้รูปทรงตรงตามไฟล์ดิจิทัล (ว่าไปก็คล้าย ๆ การทำงานของปืนกาว) ต้นทุนในการผลิตต่ำกว่าระบบอื่น ผิวสัมผัสของชิ้นงานไม่เรียบมากนักจึงเหมาะสำหรับงานต้นแบบ

2. การพิมพ์ด้วยแสงเลเซอร์ (SLS: Selective Laser Sintering) เครื่องพิมพ์จะยิงแสงเลเซอร์ลงบนผงวัสดุให้หลอมละลายเฉพาะจุดและเกาะติดซ้อนกันเป็นเลเยอร์ เหมาะกับวัสดุหลากหลายทั้งโลหะ แก้ว พลาสติก เซรามิก และฯลฯ ชิ้นงานมีความคงทน สามารถนำไปใช้งานได้จริง

3. การพิมพ์ด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (SLA: Stereolithography) ใช้ได้กับวัสดุจำพวกเรซินเท่านั้น โดยเครื่องจะยิงลำแสงอัลตราไวโอเลตให้ผิวเรซินเหลวแข็งตัวและเชื่อมต่อกันทีละเลเยอร์ แม้ต้นทุนจะสูง แต่ชิ้นงานมีผิวสัมผัสที่ละเอียดและเนี้ยบกว่า

4. การพิมพ์ด้วยการซ้อนแผ่นวัสดุ (LOM: Laminated Object Manufacturing) เครื่องจะทำการตัดแผ่นวัสดุทีละเลเยอร์ แล้วเชื่อมต่อกันด้วยกาว ใช้ได้กับทั้งกระดาษ ไม้ และโลหะ ระบบนี้ผลิตได้เร็วแต่ผิวชิ้นงานไม่เรียบร้อยนักจึงเหมาะสำหรับงานต้นแบบ

หากใครอยากลองพิมพ์ชิ้นงานดีไซน์สามมิติของตัวเองบ้างแต่ไม่รู้จะเริ่มยังไง แนะนำให้แวะไปเยี่ยมชมที่ Fabcafe (www.facebook.com/fabcafebangkok) แถวซอยอารีย์ รับรองว่ามีมืออาชีพคอยให้คำปรึกษาดี ๆ แน่นอน หรือหากมีเครื่องพิมพ์ในครอบครองจะลองโหลดไฟล์ฟรีมาพิมพ์เล่นก่อนให้เชี่ยวชาญก็แวะไปดาวน์โหลดได้ที่ www.thingiverse.com หรือลองซื้อไฟล์ 3D เจ๋ง ๆ จากดีไซเนอร์ทั่วโลกในเว็บดังอย่าง www.pinshape.com และwww.myminifactory.com ก็สนุกสนานไม่แพ้กัน

เรื่อง : Monosoda