เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ในอุตสาหกรรมเครื่องจักรกล

3D Printing: เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ สำหรับอุตสาหกรรมเครื่องจักรกล

อัปเดตล่าสุด 14 ก.ค. 2564

การพิมพ์ 3 มิติ (3D Prininting) ถูกหยิบยกขึ้นมาเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีอนาคต เพราะมีโอกาสสูงในการนำมาใช้งานจริงและมีตลาดรองรับ โดยเฉพาะการนำมาการพิมพ์ 3 มิติ มาใช้กับอุตสาหกรรมเครื่องจักรกล (Machine Tool Industry)

Advertisement

เมื่อวันที่ 25 มิถุนายน 2021 สหภาพยุโรป หรือ อียู ได้เปิดเผยรายงาน Product Watch 3D printing for the Machine Tool Industry ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Advanced Technologies for Industry เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีที่จะถูกนำมาใช้งานจริง และมีตลาดรองรับในอนาคต

สถานการณ์ของเทคโนโลยี 3D Printing ในอุตสาหกรรม Machine Tools

เทคโนโลยีเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ หรือ 3D Printing ในปัจจุบันยังไม่ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องจักรกล (Machine Tools Industry) มากนัก และมีเพียงไม่กี่บริษัทเท่านั้นที่อยู่ระหว่างนำเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) มาทดสอบเพื่อใช้ในการผลิตเครื่องจักร

ปัจจัยสำคัญมาจากเรื่องต้นทุนการผลิต ซึ่งการผลิต Machine Tools แต่ละเครื่องมีค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากต้องการชิ้นส่วนที่มีมาตรฐาน หากผลิตด้วย 3D Printer จะยิ่งทำให้ต้นทุนการผลิตแพงขึ้นไปอีก ทำให้ผู้ผลิต Machine Tools หลายรายเลือกซื้อชิ้นส่วนจากบริษัทอื่น หรือจ้างบริษัทอื่นผลิตชิ้นส่วนที่มีสเปคตามต้องการแทน ดังนั้น การพิมพ์ 3 มิติจึงถูกใช้ในการพิมพ์ชิ้นส่วนเครื่องจักรสำหรับกระบวนการทดสอบ หรือการผลิตเครื่องจักรกลที่ผลิตเพียงจำนวนน้อยเท่านั้น

ทางกลับกัน ในอุตสาหกรรมยานยนต์และอากาศยานต่างมีความคืบหน้าในการนำเทคโนโลยี 3D Printing เข้าเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการผลิตเป็นอย่างมาก เนื่องจากสามารถลดต้นทุน ลด Lead Time และเพิ่มผลผลิตได้อย่างเด่นชัด ทำให้มีอิสระในการออกแบบสูง และปรับแต่งชิ้นส่วนได้ตามความต้องการ

ทางอียูจึงเล็งเห็นถึงความเป็นไปได้ในการนำเทคโนโลยี 3D Printing เข้ามาใช้ในอุตสาหกรรม Machine Tools และอยู่ระหว่างการศึกษาความเป็นไปได้ในการสนับสนุนเทคโนโลยีนี้เพื่อนำไปต่อยอดสู่การใช้งานจริงอย่างแพร่หลายในอนาคต โดยเฉพาะในการผลิตชิ้นส่วนสำคัญ และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์สำหรับเครื่องจักรกล

การใช้ 3D Printing ของผู้ผลิต Machine Tools ในปัจจุบัน

ผู้ผลิต Machine Tools ส่วนใหญ่มักนำเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมาใช้ในขั้นตอนการผลิตชิ้นงานต้นแบบเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีหลายบริษัทอยู่ระหว่างการศึกษาความเป็นไปได้ในการทำเครื่องพิมพ์ 3 มิติมาใช้ในอุตสาหกรรมนี้ ซึ่งไม่จำกัดเพียงแค่การวิจัยและพัฒนา แต่อาจไปถึงขั้นการผลิตจำนวนน้อย โดยมีตัวอย่างการใช้งานจากบริษัทต่าง ๆ อาทิ

ISCAR วิจัยการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในการผลิตเครื่องจักรกลรุ่นต้นแบบ และการผลิตจำนวนมาก
Flex Machine Tools ใช้การพิมพ์ 3 มิติในการผลิต End Effector และชิ้นส่วนสำรองเพื่อลดค่าใช้จ่าย
Hofmann tooling จัดตั้งศูนย์วิจัยเพื่อการนำ 3D Printing ไปใช้งานจริงในระดับอุตสาหกรรม
TE-Connectivity ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในการผลิตแม่พิมพ์ทูลส์
LTH Castings เปิดบริการผลิตชิ้นส่วนแม่พิมพ์อะลูมิเนียมด้วย 3D Printer
MARSI Group เปิดบริการผลิตชิ้นส่วนแม่พิมพ์พลาสติกด้วย 3D Printer

คาดการณ์มูลค่า ตลาด 3D Printing

คณะกรรมการสหภาพยุโรปรายงานว่า ในปี 2019 ก่อนการระบาดของโควิด ตลาด 3D printing ทั่วโลกมีมูลค่า 9.55 พันล้านยูโร หรือราว 11,335 ล้านดอลลาร์สหรัฐ และคาดการณ์ว่าจะมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีอยู่ที่ 15% (CAGR, during 2020-2027)

โดยมีกลุ่มเป้าหมายหลักคือผู้ผลิตชิ้นงานต้นแบบและผู้ผลิตสินค้าจำนวนมาก และจะเป็นเครื่องพิมพ์พลาสติกเป็นหลัก เนื่องจากเครื่องพิมพ์โลหะ (Metal 3D Printer) มีราคาสูง และต้องใช้ต้นทุนมหาศาลหากต้องการผลิตชิ้นงานโลหะจากเครื่องพิมพ์ให้มีคุณภาพเทียบเท่าการผลิตจาก Machine Tools และมีค่าใช้จ่ายในการ Post-Process ชิ้นงานจากเครื่องพิมพ์โลหะสูงอีกด้วย

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ในอุตสาหกรรมเครื่องจักรกล

นอกจากนี้ วัสดุชีวภาพ (Biomaterial) เอง ก็เป็นอีกกลุ่มที่อียูให้ความสนใจ เนื่องจากสามารถนำมาใช้แทนพลาสติกได้ในหลายอุตสาหกรรม รวมไปถึงเครื่องมือแพทย์อีกด้วย

ความเป็นไปได้ของ 3D Printing ในอนาคต

อียูคาดการณ์ถึงแนวโน้มการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติไว้เป็น 4 ด้านใหญ่ ดังนี้

การบำรุงรักษาเครื่องจักร และการผลิตชิ้นส่วนในภูมิภาค หากมีไฟล์ 3D ก็จะสามารถผลิตชิ้นส่วนได้แบบ On-demand ลดเวลาที่ใช้ในการจัดหาและนำเข้าชิ้นส่วนจากต่างประเทศ และลดการสต็อกสินค้าจำนวนมาก
การผลิตชิ้นงานที่ซับซ้อน หรือชิ้นงานแบบ Custom Made ตอบโจทย์ความต้องการจากอุตสาหกรรมการแพทย์ โดยเฉพาะการผลิตอวัยวะเทียมที่ต้องสอดคล้องกับร่างกายผู้ป่วย ไปจนถึงลดการใช้อุปกรณ์จับยึดเพื่อให้เครื่องจักรมีน้ำหนักน้อยลง ลดภาระเครื่องให้ใช้งานได้นานขึ้น
การผลิตจำนวนมาก เป็นไปได้ว่าในอนาคต เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติจะสามารถผลิตชิ้นงานจำนวนมากได้จริง โดยเฉพาะการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ด้วย 3D Inkjet Printer
โอกาสทางเทคโนโลยีอื่น ๆ มีความเป็นไปได้อย่างยิ่งว่าอิสระในการออกแบบที่มากขึ้น จะนำมาซึ่งเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในอนาคต เช่น การออกแบบโครงสร้างมือหุ่นยนต์ วัสดุเนื้อผสม ไปจนถึง “4D Printing” หรือวัสดุที่เปลี่ยนโครงสร้างได้ ซึ่งปัจจุบันมีการใช้งานจริงแล้ว เช่น การผลิต Nitinol Alloy ซึ่งเป็นอัลลอยที่มีความยืดหยุ่นสูง คืนรูปได้ และถูกใช้ในการผลิตชิ้นส่วนดาวเทียมของ NASA

อุปสรรคของ 3D Printing

อียูแบ่งอุปสรรคของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติไว้เป็น 4 ด้านใหญ่ ดังนี้

มาตรฐาน ปัจจุบันยังไม่มีมาตรฐานด้านเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติสำหรับภาคอุตสาหกรรมที่ได้รับการยอมรับร่วมกัน ซึ่งหลายหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกำลังอยู่ระหว่างการศึกษาในประเด็นนี้
ต้นทุน 3D Printer มีราคาสูง ซึ่งการลงทุน Metal 3D Printer ทั้งตัวเครื่อง วัสดุ ไปจนถึงผู้เชี่ยวชาญอาจใช้เงินเริ่มต้นมากถึง 6 แสนดอลลาร์สหรัฐ
ทักษะและองค์ความรู้ การออกแบบชิ้นงานจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติใช้ทักษะคนละชุดกับการออกแบบชิ้นงานทั่วไปอย่างการตกัด ตัด เฉือน การใช้เทคโนโลยีนี้ให้เห็นผลที่สุดจึงจำเป็นต้องอาศัยการฝึกฝน ไปจนถึงการ Re-skilling ในวงกว้าง
เทคโนโลยี ปัจจุบัน ตลาด 3D Printer แบบ B2B มีขนาดเล็ก เนื่องจากปัญหาทางเทคโนโลยีหลายประการ โดยมีปัญหาที่สำคัญที่สุด 2 ข้อ คือ 1. 3D Printer ในปัจจุบันยังไม่เหมาะกับการผลิตชิ้นงานจำนวนมาก และ 2. แม้จะมี 3D Printer ที่ใช้วัสดุหลายชนิดได้ในการพิมพ์ชิ้นงานชิ้นเดียว แต่ปัจจุบันยังไม่มีเทคโนโลยีที่จะนำมาใช้รีไซเคิลชิ้นงานประเภทนี้

#3D Printing #3D Printer #เครื่องพิมพ์ 3 มิติ #การพิมพ์ 3 มิติ #3D Printing #Additive Manufacturing #AM #Machine Tools #เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ #3D printing technology #Metalworking #M Report #mreportth #วงในอุตสาหกรรม #ข่าวอุตสาหกรรม