วิธีเลือกพลาสติกสำหรับพิมพ์กับเครื่องพิมพ์ 3D Printer

Siamreprap-Filament-3D-printer

วิธีเลือกพลาสติกสำหรับพิมพ์กับเครื่องพิมพ์ 3D Printer

หลายคนอาจเคยสงสัยว่า จะเลือกพลาสติกชนิดไหนดีสำหรับพิมพ์งาน เพราะในปัจจุบันมีพลาสติกหลายชนิดให้เลือกใช้กับเครื่องพิมพ์ 3D Printer บางคนอยากได้พลาสติกที่มันทนแดด ทนร้อน บางคนอยากได้แค่เอาไปให้ลูกค้าดูหรือจับเพื่อเช็คขนาดและรูปร่าง บางคนอยากได้เอาไปใช้ทดแทนขิ้นส่วนที่เสียหาย ที่ไม่สามารถหาได้ ในวันนี้ผมจะมาบอกเกี่ยวกับชนิดที่พลาสติกที่นิยมใช้กับเครื่องพิมพ์ 3D Printer รวมถึงจุดอ่อนและจุดแข็งของพลาสติกแต่ละตัว บทความนี้ผมแปลมาจาก 3DMATTER  

การเลือกพลาสติกสำหรับพิมพ์ชิ้นงานด้วยเครื่องพิมพ์ 3D Ptiner นั้น ถือว่ามีความสำคัญ เพราะในตอนนี้เริ่มมีพลาสติกรูปแบบใหม่ๆเกินขึ้นสำหรับ 3D Printer โดยเฉพาะ ซึ่งทำให้การตัดสินใจเลือกชนิดพลาสติกจึงมีความจำเป็น พอๆกับการเลือกเครื่องพิมพ์ 3 มิติ หลายๆคน คงคุ้นเคยกับพลาสติก PLA กับ ABS เป็นอย่างดี เพราะถือว่าเป็นพลาสติกที่นิยมเป็นอย่างมากในวงการเครื่องพิมพ์ 3D Printer โดยเฉพาะพลาสติก PLA เพราะ PLA นั้นเป็นพลาสติกที่พิมพ์ง่าย หดตัวน้อย และแถบจะไม่มีกลิ่นตอนพิมพ์

สำหรับบทความนี้เราจะสรุปและพูดถึงข้อแตกต่างของพลาสติกชนิด PLA, ABS, PET, Nylon, TPU และ PC โดยจะเปรียบเทียบในเรื่องของคุณสมบัติต่างๆ ของพลาสติกแต่ละตัว เพื่อที่ผู้ใช้จะได้สามารถนำไปประยุกต์ใช้พิมพ์งานกับเครื่องพิมพ์ 3D Printer แต่ขอบอกไว้ก่อนนะครับ การทดสอบนี้ทางผู้เขียนทำแบบส่วนตัว ซึ่งผลที่ได้อาจจะไม่เหมือนกับของคนอื่นๆ เพราะมีปัจจัยอื่นๆ ทีมากระทบในการทดลอง เช่น อุณหภูมิของหัวฉีด ที่อาจจะไม่เท่ากัน รวมถึงความชื้นของเส้นพลาสติก และยังมีในส่วนของส่วนผสมที่ผู้ผลิตใส่ในเส้นที่อาจจะไม่เหมือนกัน

วิธีการในการทดสอบเพื่อจำแนกคุณสมบัติ

ก่อนอื่นเราต้องทำการแยกคุณสมบัติเด่นๆ ของหัวข้อที่เราต้องการจะได้จากพลาสติกออกมาก่อน แล้วทำเป็นกราฟ เพื่อให้เห็นถึงภาพรวมของคุณสมบัติพลาสติกแต่ละประเภท ซึ่งทางผู้ทดสอบได้จำแนกออกเป็นหัวข้อดังนี

grading the filament by this chart
  • ความง่ายในการพิมพ์ (Ease of Printing): ทดสอบในเรื่องการยึดตัวและเกาะติดของพลาสติกที่ฐานพิมพ์ ต้องไม่หดตัวและไม่แอ่นเวลาพิมพ์ รวมถึงความเร็วสูงสุดในการพิมพ์โดยที่งานพิมพ์ยังต้องคงรูป นอกจากนั้นต้องดูเรื่องของอัตราการไหลของเส้นพลาสติกเพื่อดูว่าพลาสติกที่พิมพ์นั้นไหลง่ายและออกมาสม่ำเสมอหรือไม่
  • รูปลักษณ์ของชิ้นงานเมื่อพิมพ์เสร็จ (Visual Quality): ทดสอบเรื่องความสวยงาม และความเรียบเนียนของเส้นที่พิมพ์รวมถึงความเป็นระเบียบของเส้นที่พิมพ์
  • ความแข็งแรงของชิ้นงาน (Max Stress): เป็นทดสอบการแตกหักของงานที่พิมพ์ โดยใช้วิธีการดึงชิ้นงานแบบช้าๆ โดยเครื่องทดสอบ
  • ความหยืดหยุ่นหรือความเหนียวของชิ้นงานก่อนการแตกหัก (Elongation at Break): ทดสอบดูการหยืดตัวของชิ้นงาน โดยวัดความยาวในจุดที่โดนยืดก่อนที่จะแตกหัด
  • การทนแรงกระแทก (Impact Resistance): ตรวจสอบดูว่าต้องใช้พลังงานขนาดไหนถึงจะทำให้ชิ้นงานแตกหักโดยใช้การกระแทกแบบฉับพลัน
  • การเชื่อมเกาะติดกันระหว่างชั้น (Layer Adhesion): ตรวจเช็คว่างานพิมพ์ระหว่างชั้นนั้นเชื่อมติดกันดีขนาดไหน รวมถึงเช็คชิ้นงานดูว่าเชื่อมติดกันจน Uniform เป็นชิ้นเดียวหรือไม่
  • การทนความร้อน (Heated Resistance): ทดสอบเรื่องของความร้อนที่พลาสติกแต่ละตัวจะทนได้ จนกว่าจะเกิดการเปลี่ยนรูป

ผลที่ได้จากการทดสอบ

จากกราฟจะแบ่งการให้คะแนนเป็นตัวเลข 1 – 5 โดย 1 หมายถึง คะแนนต่ำสุด ส่วน 5 หมายถึง คะแนนสูงสุด ผมขอย้ำนะครับ ว่าการทดสอบอันนี้ทำขึ้นเป็นการส่วนตัว ซึ่งอาจจะไม่ตรงหรือเหมือนกับการทดสอบที่มีจากที่อื่น เพราะมีปัจจัยหลายๆตัว ที่สามารถส่งผลกับการทดสอบได้ เช่น ความชื้น, อุณหภูมิ และส่วนผสม เป็นต้น

conclusion of each type of filament

คุณสมบัติพลาสติก PLA

จะเห็นว่าพลาสติก PLA นั้นจะได้คะแนนสูงสุดในเรื่องของความง่ายในการพิมพ์ เพราะหดตัวน้อย ความสวยงานของชิ้นงานหลังจากพิมพ์ นอกจากนั้น PLA สามารถทนต่อความเครียดได้สูง รวมถึงการเชื่อมตัวระหว่างเลเยอร์ก็ทำได้ดีมาก ข้อเสียของ PLA คือทนความร้อนได้ไม่มาก ถ้าเจอแดดแรงๆ ก็เริ่มเปลี่ยนรูป

  1. แข็งแรงมากๆ
  2. เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
  3. ไม่มีกลิ่นเวลาพิมพ์
  4. สามารถขัดแต่งได้ด้วยกระดาษทรายรวมถึงการทำสีด้วยสีอะคิลิค
  5. สามารถทนรังสี UV ได้เป็นอย่างดี
  6. ดูดซับความชื้นได้ง่าย
  7. การใช้กาวในการเชื่อมให้ติดกันอาจจะยากไปหน่อย
properties of PLA

คุณสมบัติพลาสติก ABS

properties of ABS

สำหรับพลาสติก ABS นั้นจะสามารถทนความร้อนได้สูง รวมถึงการรับแรงกระแทกแบบเฉียบพลัน แต่ได้คะแนนต่ำสุดในเรื่องของการเชื่อมเกาะติดระหว่างชั้นและความง่ายในการพิมพ์ สาเหตุสำคัญเป็นเพราะเรื่องของการหดตัวของพลาสติก ABS

  1. แข็งแรง
  2. สามารถขัดแต่งได้ด้วยกระดาษทรายรวมถึงการทำสีด้วยสีอะคิลิค รวมถึงการใช้อะซิโตนเพื่อทำให้ผิวงานดูเรียบเนียนขึ้น รวมถึงการเชื่อมรวมเป็นเนื้อเดียวกัน
  3. สามารถใช้อะซิโตนเพื่อทำการเชื่อมชิ้นงานให้ติดกัน
  4. สามารถทนต่อแรงขัดสีได้เป็นอย่างดี
  5. มีความไวต่อแสง UV
  6. มีกลิ่นแรงเวลาพิมพ์งาน
  7. มีการปลดปล่อยควัน เวลาพิมพ์งาน

คุณสมบัติพลาสติก PET

สำหรับพลาสติก PET นั้นจะพิมพ์ง่ายกว่า ABS มากๆ แต่ไม่ง่ายเท่า PLA การเชื่อมเกาะติดระหว่างชั้นนั้นดีกว่า ABS ส่วนรูปลักษณ์งานที่พิมพ์นั้นพอๆกับพลาสติก ABS ส่วนที่แย่ของ PET คือการทนความร้อนนั้นต่ำกว่า ABS แต่ก็สูงกว่า PLA

  1. แข็งแรงพอประมาณ
  2. สามารถใช้กับอาหารได้
  3. ทนต่อความชื้นได้เป็นอย่างดี
  4. ทนต่อสารเคมีได้
  5. สามารถ Recycle
  6. ทนต่อแรงขัดสีและเสียดทานได้
  7. สามารถขัดแต่งได้ด้วยกระดาษทรายรวมถึงการทำสีด้วยสีอะคิลิค
  8. สามารถเชื่อมติดกันด้วยกาวได้
properties of PET

คุณสมบัติพลาสติก Nylon

properties of Nylon

สำหรับ Nylon นั้นถือได้ว่าเป็นพลาสติกวิศวกรรมที่มีความโดดเด่นในเรื่องของความแข็งแรงและความเหนียว ซึ่งตรงนี้ถือว่าทำคะแนนได้ดีที่สุด เรื่องได้ว่าเอาชนะพลาสติก PLA, ABS และ PETG ไปได้อย่างง่ายดาย ส่วนข้อเสียของพลาสติก Nylon คือการเชื่อมเกาะติดกันระหว่างชั้นหรือเลเยอร์นั้นทำได้ไม่ดีเลย รวมถึงการทนความร้อนที่ถือว่าต่ำมาก

  1. เป็นพลาสติกที่มีความนิ่ม
  2. มีแรงเสียดทานต่ำ
  3. ทนต่อสารเคมีได้เป็นอย่างดี
  4. ดูดความชื้นได้ง่าย
  5. มีการปลดปล่อยควัน เวลาพิมพ์งาน

คุณสมบัติพลาสติก TPU

พลาสติก TPU จะเป็นพลาสติกที่ไม่เหมือนกับชาวบ้านเขา เพราะว่าตัว TPU นั้นจะคล้ายกับซิลิโคน คือนิ่มและหยืดหยุ่นได้ ซึ่งถ้าดูจากกราฟแล้ว ถือว่าเป็นพลาสติกที่สามารถทนแรงกระแทกได้เป็นอย่างดี รวมถึงสามารถหยืดได้ยาวมาก ก่อนที่จะขาด แต่ข้อเสีย คือพิมพ์ยากมาก ถ้าไม่ใช้หัวพิมพ์ที่ออกแบบมาสำหรับพิมพ์ TPU โดยเฉพาะ เพราะมันนิ่ม ทำให้ตัวเส้นสามารถปลิ้นออกมาจากตัวขับเส้นได้ง่าย  

  1. หยืดหยุ่นได้
  2. ทนต่อแรงขัดสีและเสียดทานได้
  3. ทนต่อน้ำมันและจารบีได้
  4. ขัดแต่งชิ้นงานได้ยาก
  5. การเชื่อมต่อชิ้นงานทำได้ยากมาก
properties of TPU

คุณสมบัติพลาสติก PC

properties of PC

จากกราฟจะเห็นได้ว่าพลาสติก PC นั้นมีคุณสมบัติที่ทนความร้อนได้สูงรวมถึงความแข็งแรงของชิ้นงานที่สามารถรับแรงได้มาก แต่ข้อเสียของพลาสติก PC คือการหยืดตัวของชิ้นงานที่ต่ำมาก ซึ่งจะเหมือนกับ PLA และ ABS ส่วนคุณภาพชิ้นงานที่พิมพ์นั้นถือว่าโอเค รวมถึงเรื่องการเชื่อมติดกันระหว่างชั้น ที่ดูเหมือนจะดีกว่าพลาสติก ABS

  1. แข็งแรงมากๆ
  2. สามารถขัดแต่งได้ด้วยกระดาษทราย
  3. มีความไวต่อแสง UV

สรุปการเลือกใช้งาน

พลาสติก PLA มีความแข็งแรงมากแต่ก็มีความเปราะมากเหมือนกัน แต่ก็พิมพ์ง่ายไม่มีกลิ่น เหมาะสำหรับผู้ที่เริ่มใช้เครื่องพิมพ์ 3D Printer และเหมาะกับงานพิมพ์ประเภทที่ไม่ต้องโดนแดด โดนฝน หรือของที่ใช้จับเพื่อดูขนาด ดูแบบ เป็นต้น

พลาสติก ABS จะใช้กับงานพิมพ์ที่ต้องเอาไปตากแดด และต้องการความเหนียว หรือชิ้นงานที่ต้องมีการถอดเข้า ถอดออกเป็นบางครั้งคราว หรืองานพิมพ์จำพวก จุดเชื่อมหรือ Joint ที่ต้องมีการกดเพื่อล็อค เป็นต้น

พลาสติก PET เหมาะสำหรับงานพิมพ์ที่ต้องการ ความแข็งแรงปานกลาง รวมถึงต้องเอาชิ้นงานไปอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีสารเคมี

พลาสติก Nylon เหมาะสำหรับงานที่ประกอบในชิ้นส่วนเครื่องจักร เพราะสามารถทนแรงกระแทกแบบฉับพลันได้เป็นอย่างดี เหมาะสำหรับงานพิมพ์ชิ้นส่วนที่มีความหยืดหยุ่นปานกลาง แต่ข้อเสียของ Nylon คือสามารถดูดความชื้นได้เร็ว ทำให้ต้องเก็บรักษาเป็นอย่างดี

พลาสติก TPU เหมาะสำหรับพิมพ์ชิ้นงานที่ต้องการความหยืดหยุ่นสูง และต้องการรับแรงกระแทก แต่ต้องใช้กับหัวฉีดที่ทำมากับเส้นพลาสติก TPU โดยเฉพาะ รวมถึงความเร็วในการพิมพ์งานนั้น ต้องเดินช้ามากๆ ถืงจะพิมพ์เส้นพลาสติก TPU ได้

พลาสติก PC ถือว่าเป็นพลาสติกที่มีความแข็งแรงมากที่สุด และสามารถหยืดหยุ่นได้เล็กน้อย สามารถใช้แทนพลาสติก ABS ได้เป็นอย่างดี ข้อเสียตอนนี้คือราคาที่สูง

Share this post