การพิมพ์ 3 มิติหรือการผลิตสารเติมแต่งกำลังนำการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่มาสู่อุตสาหกรรมที่สำคัญจำนวนหนึ่ง บริษัทต่างๆ เริ่มพิมพ์ทุกอย่างตั้งแต่รถยนต์ที่ใช้งานได้เต็มรูปแบบไปจนถึงอาหารค่ำระดับมิชลินสตาร์ สถาบันวิจัยทางการแพทย์ได้ทดลองแม้กระทั่งการพิมพ์ส่วนต่างๆ ของร่างกายที่ทำงานอยู่
เมื่อเร็ว ๆ นี้ การผลิตแบบเติมเนื้อได้แสดงให้เห็นถึงความอเนกประสงค์ในทางปฏิบัติ มันกำลังเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังในการจัดการกับความท้าทายที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนจาก COVID-19 ช่วยจัดหาอุปกรณ์ป้องกันภัยส่วนบุคคลและผู้ป่วยด้วยเครื่องช่วยหายใจ
เครื่องมือการผลิตขั้นสูง เช่น การพิมพ์ 3 มิติ หรือที่เรียกว่าการผลิตแบบเพิ่มเนื้อ จำเป็นสำหรับประเภทของแอปพลิเคชันที่ไวต่อประสิทธิภาพซึ่งการเพิ่มประสิทธิภาพนี้มีความน่าสนใจ
การพิมพ์ 3 มิติสามารถแข่งขันกับต้นทุนได้มากขึ้นในปริมาณการผลิตที่น้อยลง เนื่องจากคุณไม่จำเป็นต้องประหยัดจากขนาดเพื่อชดเชยต้นทุนการตั้งค่า ดังนั้นจึงอำนวยความสะดวกในการปรับแต่งจำนวนมากซึ่งการออกแบบทั่วไปทำให้เป็นไปได้ เนื่องจากต้นทุนการพิมพ์ 3 มิติยังคงลดลงอย่างต่อเนื่องและความหลากหลายของวัสดุเพิ่มขึ้น การพิมพ์ 3 มิติจึงกลายเป็นสิ่งที่เป็นประโยชน์สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กและขนาดกลางสำหรับการใช้งานที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ
อุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้าและยานยนต์มีบทบาทสำคัญในการผลิตด้วยเทคโนโลยีและนวัตกรรมล่าสุด ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์มีความซับซ้อนมากขึ้น ทำให้งานออกแบบรถสมัยนี้ยากขึ้นมาก คุณสมบัติสาระบันเทิง ความสะดวกสบาย และแม้กระทั่งระบบความปลอดภัยและภารกิจสำคัญ เช่น การควบคุมพวงมาลัยและคันเร่ง สามารถทำได้ผ่านคอมพิวเตอร์ แอคทูเอเตอร์ และเซ็นเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า
การผลิตแบบเพิ่มเนื้อด้วยความช่วยเหลือของการออกแบบทั่วไปใช้คำจำกัดความและข้อกำหนดของระบบเป็นข้อมูลป้อนเข้า และสร้างข้อเสนอทางสถาปัตยกรรมสำหรับตรรกะ ซอฟต์แวร์ ฮาร์ดแวร์ และเครือข่ายของระบบ E/E โดยใช้ระบบอัตโนมัติที่อิงตามกฎ กฎเหล่านี้รวบรวมความรู้และประสบการณ์ของวิศวกรผู้มีประสบการณ์เพื่อเป็นแนวทางให้กับวิศวกรรุ่นเยาว์ตลอดการออกแบบ การจับ IP นี้ช่วยให้บริษัทต่างๆ พัฒนาทั้งสถาปัตยกรรมยานยนต์และวิศวกรรุ่นใหม่ ขณะที่พวกเขาเรียนรู้และนำความรู้ที่มีอยู่ของบริษัทไปใช้
นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการรวมชิ้นส่วน ดังนั้นเรขาคณิตเชิงซ้อนเดียวที่สร้างขึ้นโดยอัลกอริธึม generative และการพิมพ์ 3 มิติมักจะแทนที่ส่วนประกอบหลายสิบชิ้นที่แยกจากกัน
การบินและอวกาศ
อุตสาหกรรมการบินและอวกาศเป็นผู้นำในการผลิตสารเติมแต่งในยุคแรกๆ บริษัทการบินและอวกาศต้องเป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวดที่สุดของอุตสาหกรรมการผลิต และชิ้นส่วนและส่วนประกอบจะต้องทำจากวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงสุด เมื่อใช้ AM วิศวกรสามารถออกแบบชิ้นส่วนที่ซับซ้อนและมีความแข็งแรงสูง ในขณะที่ยังลดน้ำหนักของส่วนประกอบอากาศยานด้วยการพิมพ์รูปทรงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น และขจัดวัสดุที่ไม่จำเป็นจำนวนมาก ซึ่งช่วยให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยลง ลดการปล่อย CO2 และลดต้นทุน (บวกด้วยค่าตั๋วเครื่องบินที่ดีขึ้น)
สินค้าอุปโภคบริโภค
การผลิตแบบเติมเนื้อมีข้อดีมากมายสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์เสริมอาหารตามความต้องการสำหรับสินค้าอุปโภคบริโภค สำหรับทีมการตลาดที่นำผลิตภัณฑ์จากแนวคิดไปสู่ความสมบูรณ์ มักจะใช้เวลาส่วนใหญ่ไปกับการออกแบบ เพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีความถูกต้อง เราต้องใช้เวลาอย่างมากในการสร้างต้นแบบเพื่อพิสูจน์แนวคิดต่อผู้มีส่วนได้ส่วนเสียและส่งมอบผลิตภัณฑ์ที่ถูกใจผู้บริโภคในท้ายที่สุด
ด้วยการรองรับ AM ทีมการตลาดสามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์ซ้ำได้เร็วกว่ามาก จากนั้นจึงหมุนอย่างรวดเร็วเพื่อปรับการออกแบบตามต้องการ เนื่องจากการผลิตแบบเติมเนื้อยังคงก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องด้วยปริมาณการผลิตและความเร็ว อาจมีการผลิตสินค้าอุปโภคบริโภคมากขึ้นผ่านเทคโนโลยี AM เพื่อความต้องการการผลิตจำนวนมากที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ
โครงสร้างพื้นฐาน
ไม่ใช่เรื่องไกลตัวที่จะนึกถึงการอยู่ในบ้านหรือเดินข้ามสะพานที่สร้างจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติอีกต่อไป ในไม่ช้าสิ่งนี้อาจกลายเป็นความจริง ที่จริงแล้ว มีอยู่แล้วในเนเธอร์แลนด์ที่ซึ่งสะพานคนเดินที่พิมพ์ 3 มิติแห่งแรกของโลกเปิดตัวในปี 2018 โครงสร้างนี้สร้างขึ้นโดยหุ่นยนต์เสริมที่เคลือบชั้นเหล็กหลอมเหลวและวัดได้กว้างเกือบ 40 ฟุต
การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุในตลาดการก่อสร้างกำลังขยายตัว นำไปสู่ยุคใหม่ของอุตสาหกรรม จากการศึกษาโดย Transparency Market Research การพิมพ์ 3 มิติในเลขานุการโครงสร้างพื้นฐานคาดว่าจะขยายตัวที่ CAGR 33 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2027 เนื่องจากวัสดุพิมพ์สามารถนำไปใช้ได้อย่างแม่นยำทีละชั้นเมื่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานหรือสร้างอาคาร AM ช่วยลดขยะวัสดุ และช่วยให้การก่อสร้างมีความคุ้มค่ามากที่สุด
นอกจากนี้การพิมพ์ 3 มิติ เทคโนโลยี ช่วยให้สามารถออกแบบโครงสร้างที่ซับซ้อนได้ เนื่องจากวัสดุได้รับการพิมพ์อย่างแม่นยำ ลดโอกาสที่จะเกิดอุบัติเหตุด้านโครงสร้างพื้นฐานจากข้อผิดพลาดในการก่อสร้างและการออกแบบที่ไม่ดี
แม้ว่าการพิมพ์ 3 มิติจะไม่ถูกใช้ในการสร้างสะพานในชีวิตประจำวัน แต่ก็มีศักยภาพมากมายในอนาคตเมื่ออุตสาหกรรมขยายตัว และด้วยรายงานล่าสุดที่พบว่าสะพานมากกว่าหนึ่งในสามของทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาจำเป็นต้องซ่อมแซมครั้งใหญ่หรือควรเปลี่ยนใหม่ อาจมีการขยายตัวอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมในอนาคตอันใกล้นี้
ยาและเวชภัณฑ์
การผลิตแบบเติมเนื้อได้ปฏิวัติอุตสาหกรรมการแพทย์ โดยเปลี่ยนสิ่งที่เคยเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ให้กลายเป็นความจริงใหม่ เทคโนโลยีนี้กำลังส่งมอบความก้าวหน้าให้กับแพทย์ ผู้ป่วย และสถาบันวิจัย ตั้งแต่อวัยวะเทียมที่ทนทานและแบบจำลองทางกายวิภาคที่สมจริงไปจนถึงส่วนประกอบเกรดศัลยกรรม วัตถุมากมายเหลือเชื่อที่พิมพ์สำเร็จแล้วในด้านการแพทย์ทำให้มองเห็นถึงศักยภาพที่เทคโนโลยีนี้มีไว้สำหรับการดูแลสุขภาพในอนาคตอันใกล้นี้
ตัวอย่างเช่น การผลิตแบบเพิ่มเนื้อช่วยให้ 3D อุปกรณ์จัดฟันแบบพิมพ์และอุปกรณ์สั่งทำพิเศษ เช่น ฟันปลอม ครอบฟัน หรือแม้แต่จัดฟันแบบใส Invisalign ที่สร้างขึ้นจากวัสดุพิมพ์ที่หลากหลายและงานพิมพ์ที่ปรับแต่งให้เหมาะกับแต่ละบุคคล ปัจจุบัน ตลาดการพิมพ์ 3 มิติสำหรับทันตกรรมดิจิทัลมีมูลค่า 2.5 พันล้านดอลลาร์ และคาดว่าจะเติบโตต่อไปเท่านั้น นอกจากนี้ การผลิตแบบเติมเนื้อยังช่วยให้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องช่วยฟังที่สามารถผลิตได้ในปริมาณมากเพื่อให้สวมใส่ได้พอดียิ่งขึ้น เพื่อให้ผู้ใช้ได้รับความสะดวกสบายสูงสุด
หนึ่งในโครงการที่กำลังดำเนินการอยู่ล่าสุดคือการใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งโดยนักวิจัยเพื่อพิมพ์เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนของมนุษย์ โดยการทำเช่นนั้น เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้จะสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างเนื้อเยื่อสำหรับทดสอบยาหรือสร้างอวัยวะทดแทน เพื่อพิมพ์ผิวหนังที่สามารถแทนที่ผิวหนังที่ไหม้หรือถูกทำลาย และเพื่อพิมพ์เซลล์มะเร็งเพื่อศึกษาและทดสอบยาใหม่ๆ ศัลยแพทย์ แอนโธนี่ อตาลา ผู้อำนวยการสถาบัน Wake Forest for Regenerative Medicine ได้ทำงานเกี่ยวกับการพิมพ์อวัยวะ โดยเชื่อว่าการพิมพ์อวัยวะในไม่ช้าอาจเข้ามาแทนที่การปลูกถ่ายอวัยวะ
ดังนั้นการผลิตแบบเติมเนื้อ (Additive Manufacturing) จึงเป็นผู้นำอุตสาหกรรมและผู้ผลิตเข้าสู่ยุคที่วิธีการผลิตแบบเดิมๆ จะถูกทำลายลง เหลือโซลูชั่นที่รวดเร็วกว่า มากขึ้น และแม่นยำสำหรับการผลิตของอุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์ในอนาคต
Mayank Vashisht | ELE Times | นักข่าวเทคโนโลยี