รู้จัก Topology Optimization องค์ประกอบที่ช่วยให้งาน 3D Print ของคุณแข็งแรงมากยิ่งขึ้น!
อย่างที่ทราบกันดีว่าการออกแบบชิ้นงานจะต้องเริ่มจากการทำรูปแบบชิ้นงานเรียบ ๆ ตามงานที่ต้องการขึ้นมาก่อน จากนั้นจึงค่อย ๆ ปรับแบบให้เหมาะสมกับการงาน 3D Print มากขึ้น โดยจะต้องลดเนื้อชิ้นงานให้พอเหมาะและมีความแข็งแรงพอต่อการใช้งาน ซึ่งปัจจุบันนี้ก็มีโปรแกรมที่สามารถนำมาใช้ช่วยวิเคราะห์ขนาดที่เหมาะสมให้กับชิ้นงานได้แล้ว
ซึ่งหนึ่งในนั้นก็คือ โปรแกรม Topology Optimization แล้วโปรแกรมTopology optimization ใช้ทําอะไรได้บ้าง? ในบทความนี้ TKK3D จะมาอธิบายให้เข้าใจกันมากขึ้น มาดูกันเลย
Table of Contents
Topology Optimization คืออะไร? ตัวช่วยทำให้ชิ้นงานแข็งแรงที่ควรรู้จัก
Topology Optimization คือ โปรแกรมที่ช่วยวิเคราะห์หารูปแบบของโครงสร้างชิ้นงาน ภายใต้เงื่อนไขหลาย ๆ อย่างในการออกแบบ ไม่ว่าจะเป็น จุดจับยึด, แรงกระทำ หรือขนาด เพื่อช่วยให้ได้ชิ้นงานที่ดีและมีประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งการวิเคราะห์จะใช้วิธีการคำนวณทาง FEA ที่จะจำลองโครงสร้างรวมถึงช่วยคำนวณเพื่อหาผลลัพธ์ที่เหมาะสมให้กับชิ้นงาน
ความโดดเด่นของโปรแกรม Topology Optimization อยู่ที่ความอิสระในการออกแบบชิ้นงาน ที่ไม่ได้ถูกจำกัดเอาไว้แค่ไหนในกรอบ จึงช่วยให้ได้ชิ้นงานที่แปลกใหม่และมีรูปทรงที่แปลกตาไปจากเดิม โดยให้ประสิทธิภาพของชิ้นงานที่ดี รวมถึงยังมีความสวยงามและความแข็งแรงมากพอด้วย
สำหรับชิ้นงาน ที่ผ่านการคำนวณด้วย Topology Optimization นั้น มักจะมีรูปร่างที่แปลกไปจากงานทั่ว ๆ ไป อีกทั้งการขึ้นรูปด้วยกระบวนการผลิตก็เป็นสิ่งที่ทำได้ยากมากขึ้นด้วย เช่น การกลึง, การเจาะ หรือว่าการกัด อย่างไรก็ตามการสร้างชิ้นงานด้วยโปรแกรมนี้แม้จะทำได้ยากขึ้น แต่ก็แลกมาด้วยความน่าสนใจและประสิทธิภาพของงานที่ดีมากขึ้นกว่าเดิมนั่นเอง ซึ่งหากว่าการพิมพ์ 3 มิติใช้โปรแกรมนี้ในการช่วยคำนวณชิ้นงาน ก็จะช่วยเพิ่มความน่าสนใจได้ไม่น้อยเลย
Topology Optimization นำมาสร้างชิ้นงาน 3มิติ ได้อย่างไร
เมื่อได้เข้าใจกันบ้างแล้วว่าโปรแกรม Topology Optimization คืออะไร? และสามารถนำช่วยอะไรในงาน 3D print ได้บ้าง ต่อมาก็มาดูกันดีกว่าว่าจริง ๆ แล้วในการใช้งานโปรแกรมนี้กับงาน 3 มิติจะเข้ามาช่วยทำให้ไฟล์สามมิติเกิดขึ้นมาเป็นชิ้นงานที่น่าสนใจและมีประสิทธิภาพได้ต้องทำอย่างไรบ้าง? ซึ่งมีรายละเอียดดังต่อไปนี้
1. นำผลลัพธ์ที่ได้จาก Topology Optimization มาใช้เป็นแนวทางเขียนโมเดล
สิ่งแรกที่ Topology Optimization สามารถช่วยให้เกิดชิ้นงาน 3 มิติได้ ก็คือ การนำเอาผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณด้วยโปรแกรมมาใช้เป็นแนวทางในการเขียนโมเดล โดยวิธีการนี้จะช่วยให้สามารถผลิตชิ้นงานขึ้นมาได้จริง ๆ แบบที่ไม่ต้องเสียเวลาเขียนโมเดลใหม่
2. ทำให้ Topology Optimization อยู่ในรูปแบบที่การผลิตรองรับ 3D Print
วิธีการต่อมาที่โปรแกรมนี้สามารถช่วยสร้างชิ้นงาน 3 มิติได้ ก็คือ การที่สามารถทำให้โปรแกรมอยู่ในรูปแบบที่รองรับต่อการผลิต โดยในโปรแกรมจะมีฟังก์ชันที่สามารถกำหนดรูปร่างและวิธีการผลิตเอาไว้แบบคร่าว ๆ ได้ ซึ่งตัวโปรแกรมจะทำหน้าที่ในการออกแบบรูปร่างของชิ้นงานให้เป็นไปตามที่ต้องการ ซึ่งตัวอย่างของรูปร่างที่ตัวโปรแกรมสามารถกำหนดได้ เช่น
- Add Preserved เป็นรูปร่างแบบที่สามารถกำหนดผิวของชิ้นงานที่ต้องการรักษาเอาไว้ได้ แบบที่ไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย หรือการลดเนื้อชิ้นงานลงในส่วนพื้นผิวที่เลือก
- Specify Thickness Control เป็นรูปร่างแบบที่สามารถกำหนดความหนาของชิ้นงานได้ตามต้องการ
- Specify De-mold Direction เป็นรูปร่างแบบที่สามารถกำหนดทิศทางของชิ้นงานได้ว่าจะมีการถอดโมลจากทางด้านไหน
- Specify Symmetry Plane เป็นรูปร่างแบบที่สามารถกำหนดความสมมาตรของชิ้นงานได้
3. นำ 3D Printer มาใช้ร่วมเพื่อสร้างชิ้นงาน
สำหรับโปรแกรม Topology Optimization ก็เป็นสิ่งที่สามารถนำมาใช้งานร่วมกันกับงานปริ้นท์ 3 มิติ ได้เลย โดยจะช่วยให้สามารถสร้างชิ้นงาน 3 มิติได้ง่ายมากยิ่งขึ้น เพราะหลังจากที่มีการคำนวณชิ้นงานด้วยโปรแกรมเรียบร้อยแล้วก็สามารถทำการ Export ไฟล์ที่เป็นนามสกุล .stl ออกมาเพื่อใช้งานต่อในโปรแกรมของเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้เลยทันที
ขอบเขตการในใช้งาน Topology Optimization
จากที่กล่าวมาก่อนหน้านี้ก็คงช่วยให้เข้าใจได้มากขึ้นแล้วว่า Topology optimization ใช้ทําอะไรได้บ้าง? และสามารถนำมาใช้กับงาน 3มิติ ได้อย่างไร? อีกหนึ่งเรื่องสำคัญที่ควรรู้เอาไว้ก่อนการใช้งานโปรแกรม Topology Optimization ก็คือ เรื่องขอบเขตการใช้งานของโปรแกรมนี้
ในการใช้งานโปรแกรมนี้เพื่อสร้างชิ้นงาน ก็จะเป็นไปตามกระบวนการหารูปทรง น้ำหนัก และความแข็งแรงของงานให้ได้ตามที่ต้องการ โดยในการกำหนดน้ำหนักของชิ้นงานโดยการคำนวนเป็นเปอร์เซ็นต์ หรือจะเป็นการกำหนดค่าน้ำหนักของชิ้นงานไปเลยก็สามารถทำได้เช่นกัน
แต่ทั้งนี้ในการกำหนดน้ำหนักของชิ้นงานควรทำทีละน้อย แล้วจากนั้นจึงค่อย ๆ ปรับรูปทรง หลังจากนั้นก็ให้นำมาคำนวณด้วยโปรแกรมอีกครั้ง ทำวนแบบนี้ไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะน้ำหนักและรูปทรงของชิ้นงานตามต้องการ อีกทั้งการทำงานด้วยโปรแกรม Topology Optimization ก็ยังสามารถกำหนดความแข็งแรงของชิ้นงานได้ โดยอ้างอิงด้วยวัสดุที่ใช้ในการทำชิ้นงาน ก็จะช่วยให้สามารถกำหนดความแข็งแรงของชิ้นงานได้แม่นยำมากขึ้น
สรุป
ทั้งหมดนี้ก็เป็นรายละเอียดเกี่ยวกับโปรแกรม Topology Optimization ที่ถือว่าเป็นโปรแกรมการวิเคราะห์ชิ้นงานที่น่าสนใจแห่งอนาคตเป็นอย่างมาก เนื่องจากช่วยให้ได้งานที่ดีและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น รวมถึงเป็นไปตามที่ต้องการด้วย รวมถึงยังช่วยในเรื่องของการประหยัดวัสดุที่ใช้ในการสร้างชิ้นงานให้เหมาะสมได้มากยิ่งขึ้นด้วย ซึ่งใครที่อยู่ในวงการ 3 มิติ ก็ควรค่าอย่างยิ่งที่จะใช้ประโยชน์ไฟล์ 3D ให้นำมาใช้ทำงานร่วมกับโปรแกรมนี้ เพื่อช่วยสร้างชิ้นงานที่ดียิ่งขึ้นออกมานั่นเอง