3D Printing เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่น่าจับตามองซึ่งมันกำลังเปลี่ยนโฉมโลกของการประดิษฐ์ เมื่อเทคโนโลยีนี้เริ่มทำออกมาได้อย่างเป็นรูปธรรมและเริ่มเข้าถึงบุคคลทั่วไป ทำให้มันเป็นที่รู้จักมากยิ่งขึ้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเริ่มมีบริษัทพิมพ์สามมิติออกมาให้เห็นและสิ่งประดิษฐ์ที่มาจาก 3D Printing นั้นเริ่มเป็นที่นิยมมากยิ่งขึ้น ซึ่งดูเหมือนว่าเทคโนโลยีนี้เป็นเทคโนโลยีที่พึ่งเกิดได้ไม่นาน แต่จริง ๆ แล้วเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิตินั้นมีประวัติศาสตร์ยาวนานมามากว่า3ทศวรรษ
ยุคเริ่มต้น
จุดเริ่มต้นของ 3D Printing นั้นเริ่มมาจากความพยายามของศาสตร์ตราจารย์ Hideo Kodama จากสถาบันวิจัยอุตสาหกรรมของเมืองนาโกยา ประเทศญี่ปุ่น ได้คิดค้นเทคนิค Rapid-prototype ในปี คศ. 1981 เรซินที่ถูกแสงจะทำปฏิกิริยา Photopolymer กับแสง UV ทำให้เรซินที่โดนแสงนั้นเกิดการแข็งตัวกลายเป็นของแข็งวางเป็นชั้นที่เรียกว่า layer by layer ซึ่งเป็นต้นแบบของการพิมพ์สามมิติแบบ SLA แต่เขาไม่ได้ทำการจดสิทธิบัตร
รูปที่ 1 ศาสตร์ตราจารย์ Hideo Kodama
3 ปีต่อมา นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสนำโดย Alain Le Mehaute ได้พัฒนาต่อยอดและนำไปจดสิทธิบัตร ซึ่งทฤษฎีและหลักการคล้ายกับของศาสตราจารย์ Kodama มากคือการใช้แสง UV ในการทำให้ของเหลวนั้นแข็งตัว แต่การจดสิทธิบัตรของพวกเขาก็ถูกทิ้งร้างไปเพราะไม่ได้มีความคิดที่จะเอามาต่อยอดทางธุรกิจ ผลประโยชน์เลยตกไปอยู่ที่ Charles Hull ที่เรารู้จักกันในนามบิดาแห่ง 3D printing Hull สนใจเทคโนโลยีนี้จึงได้สร้างเครื่องและตั้งชื่อว่าเทคนิคนี้ว่า Stereolithography ขึ้นมาแล้วทำการจดสิทธิบัตร หลังจากนั้นเขาก่อตั้ง บริษัท 3D Systems Corporation และอีกหนึ่งปีต่อมาก็ได้เปิดตัวเครื่องพิมพ์สามมิติ SLA-1 ซึ่งเทคนิคนี้เป็นหนึ่งในเทคนิคที่ที่ใช้กันในปัจจุบัน
แต่ในขณะที่ Kodama ได้คิดค้นระบบนี้ได้ก่อน Hull เขาก็ได้คิดค้นสิ่งที่เป็นส่วนสำคัญมาก ๆ ของการพิมพ์สามมิติขึ้นมานั่นก็คือ STL file format เป็นไฟล์ที่ใช้ในการพิมพ์ที่สามารถอ่านได้ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ ซึ่งเป็นนามสกุลไฟล์ที่ได้รับการยอมรับและใช้มาจนถึงปัจจุบัน
รูปที่ 2 Alain Le Mehaute
รูปที่ 3 Charles Hull
ยุคแผ่ขยาย
ในช่วงที่ Strereolithograpgy เครื่องแรกถูกสร้างขึ้นมาและกำลังพัฒนานั้น ก็มีเทคโนโลยีอื่นที่ถูกสร้างขึ้นมาในช่วงเวลาเดียวกัน นั่นก็คือ เทคโนโลยี SLS (Selective Laser Sintering)ที่ถูกสร้างขึ้นมาโดย Carl Deckard ในปี 1987 และเทคนิคที่เป็นที่นิยมสุด ๆและใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันนั่นก็คือ เทคโนโลยี FDM (Fused Deposition Modeling)ซึ่งคิดค้นขึ้นโดย S. Scott Crump ในปี 1989
รูปที่ 4 Carl Deckard
รูปที่ 5 S. Scott Crump
ในขณะที่การพิมพ์ระบบ SLA นั้นใช้แสง UV ในการทำให้เรซิ่นแข็งตัว และระบบ SLS ใช้เลเซอร์ในการเผาไหม้ผงนั้น ระบบ FDM ได้ใช้แนวทางที่ต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง สายของวัสดุจำพวก Thermoplastic จะถูกป้อนเข้าสู่หัวฉีดที่มีความร้อนเพื่อให้พลาสติกละลายและถูกฉีดออกมาเป็นเส้น ซ้อนทับกับเป็นชั้น ๆ จนได้เป็นวัตถุสามมิติขึ้นมา
ซึ่งในยุคนี้เป็นยุคที่เริ่มมีการก่อตั้งบริษัทพิมพ์สามมิติขึ้นมาหลายแห่ง ทำให้เป็นยุคที่มีส่วนช่วยในการพัฒนาระบบการพิมพ์สามมิติอย่างมาก
ยุคกลาง
การพิมพ์สามมิติในช่วงเข้าสู่ยุค2000 เป็นช่วงที่น่าตื่นเต้นเป็นอย่างมากเนื่องจากในปี1999 ได้มีการสร้างอวัยวะที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์สามมิติ และได้เข้าไปฝังอยู่ในร่างกายของมนุษย์จริง ๆ โดยนักวิทยาศาสตร์จาก Wake Forest Institute for Regenerative Machine ได้พิมพ์โครงสร้างเซลล์ที่สังเคราะห์จากกระเพาะปัสสาวะของมนุษย์เคลือบด้วยเซลล์ของผู้ป่วย เนื้อเยื่อนี้ถูกฝังลงไปในร่างกายโดยที่มีโอกาสน้อยมาก ๆ ที่ร่างกายจะเกิดการต่อต้าน
ถือได้ว่าเป็นทศวรรษที่ยิ่งใหญ่ในวงการแพทย์เลยทีเดียว ในระยะเวลาเพียง 10 ปีนักวิทยาศาสตร์จากหลากหลายสถาบันได้ร่วมมือกันสร้างไตขนาดเล็ก สร้างขาเทียมที่มีโครงสร้างเช่นเดียวกับขาของมนุษย์ และพิมพ์ bioprint หลอดเลือดโดยใช้เซลล์ของมนุษย์เพียงอย่างเดียวได้สำเร็จเป็นครั้งแรก นอกจากนั้นการพิมพ์สามมิติยังได้เข้า open-source ในปี 2005 อีกด้วย โดยโครงการ RepRep (Replicated Rapid Prototyper) ของ Dr.Adrian Bowyer ซึ่งสร้างเครื่องพิมพ์ที่สามารถสร้างเครื่องพิมพ์ในแบบเดียวกันได้ด้วยตัวมันเอง
รูปที่ 6 Dr.Adrian Bowyer
ยุคปัจจุบัน
และในยุคปัจจุบันนี้เทคโนโลยี 3D printing ได้พัฒนาอย่างต่อเนื่องจนทำให้รู้สึกว่าตัวเราเข้าใกล้โลกอนาคตมากขึ้นทุกๆวัน
ปัจจุบัน ราคาเครื่องพิมพ์สามมิติได้ลดลงอย่างมาก คุณภาพและความแม่นยำในการพิมพ์ได้พัฒนาอย่างต่อเนื่อง รวมถึงวัสดุในการพิมพ์ก็ไม่จำเป็นต้องทำจากพลาสติกแล้ว นั่นหมายความว่าคุณก็สามารถออกแบบได้แม้กระทั่งแหวนแต่งงานที่ทำจากเงินหรือทองคำได้ด้วยตัวคุณเอง
ความก้าวหน้าของโลกการพิมพ์ได้ขยายตัวอย่างต่อเนื่องเช่นเหล่าวิศวกรของ University of Southampton ได้ออกแบบเครื่องบินที่สร้างจากเครื่องพิมพ์สามมิติได้สำเร็จเป็นที่แรก รวมถึงสถาบัน KOR Ecologic ก็ได้สร้างรถยนต์ชื่อว่า Urbee car เป็นรถยนต์คันแรกที่สร้างเครื่องพิมพ์สามมิติเช่นกันซึ่งสามารถวิ่งบนถนนได้จริง และยังมีอีกหลายวงการที่เริ่มนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ ไม่ว่าจะเป็นวงการแฟชั่นเครื่องประดับ เสื้อผ้า วงการสถาปัตยกรรม ที่สามารถสร้างบ้านทั้งหลังได้ภายในเวลา 1 วัน วงการแพทย์ที่สามารถออกแบบอวัยวะเทียมที่เข้ากับส่วนต่างๆของมนุษย์ได้เป็นอย่างดี หรือแม้แต่วงการอาหารที่ใครหลายคนคาดไม่ถึง สามารถออกแบบ พิมพ์อาหารออกมาเป็นลวดลายได้ตามใจชอบ เช่น ทำช็อกโกแลตรูปตัวการ์ตูนต่างๆ หรือรูปทรงที่ซับซ้อนมากๆ เครื่องพิมพ์สามมิติก็สามารถทำได้
3D printing ถือเป็นเทคโนโลยีที่น่าจับตามองและมาแรงมากในยุคปัจจุบัน มีโอกาสพัฒนาต่อได้อีกมากในทุกวงการ ในอนาคตอันใกล้นี้ เราอาจจะได้เห็นเด็กนักเรียนเรียนวิชาศิลปะด้วยการใช้เครื่องพิมพ์สามมิติ หรือได้เห็นสิ่งประดิษฐ์แปลกใหม่ๆ จากเครื่องพิมพ์นี้ได้ จึงสามารถพูดได้อย่างเต็มปากเต็มคำว่า 3D printing นี้กำลังจะพลิกโฉมโลกใบนี้ได้จริง
