3D Printing Nano Technology

       เทคโนโลยีของ 3D Printer ในตอนนี้ได้ก้าวล้ำไปมาก และหนึ่งในความท้าทายของการผลิตสารเติมแต่งของการพิมพ์ 3 มิติในขนาดใหญ่ หรือสร้างโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้น เราเห็นได้ว่าการผลิตสารเติมแต่งนั้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรม และมีการพัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมากขึ้นเรื่อยๆ จนถึงตอนนี้การพิมพ์ 3 มิติในขนาดเล็ก หรือ “3D Printing Nano Technology” กำลังเป็นที่น่าสนใจอย่างมาก

 

       เทคโนโลยีนาโนนั้นมีความเหมือนกันมากกับเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมแต่ง อย่างน้อยที่สุดเทคโนโลยีทั้งสองนี้เริ่มต้นปฏิวัติภาคส่วนต่าง ๆ มากมาย ตั้งแต่อุตสาหกรรมการแพทย์ไปจนถึงเคมี หรือสินค้าอุปโภคบริโภค

 

  Nano 3D Printing

     3D Printing Nano Technology เรียกได้ว่าเป็นเทคโนโลยีนาโนทางวิทยาศาสตร์ หรือเทคโนโลยีที่เน้นการศึกษาวัตถุขนาดเล็กมากและใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อสร้างสิ่งต่าง ๆ ในระดับนาโน วัสดุจะมีขนาดอย่างน้อยหนึ่งมิติตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร เทคโนโลยีนาโนสามารถนำไปใช้งานได้จริงในสาขาวิทยาศาสตร์ เช่น วิทยาศาสตร์พื้นผิวเคมีอินทรีย์ ชีววิทยา โมเลกุลฟิสิกส์ เซมิคอนดักเตอร์ การเก็บพลังงาน และการผลิตในระดับไมโคร เป็นต้น

     


     เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ในระดับนาโนสามารถสร้างวัตถุที่ซับซ้อนที่เท่ากับเม็ดทราย ยังแสดงให้เห็นถึงการพิมพ์ 3 มิติของโครงสร้างที่ซับซ้อนมากๆ ตัวอย่างเช่น รถแข่งโมเดล วิหารเซนต์สเตฟาน (St. Stephen’s Cathedral in Vienna) และสะพานทาวเวอร์บริดจ์ในลอนดอน (Tower Bridge in London)

 

 

สเกล 0.05 mm ที่มา https://mgronline.com

 

สเกล 0.1 mm ที่มา https://mgronline.com

 

     

        ความสามารถในการจำลองวัตถุที่ซับซ้อนเช่นนี้ในระดับนาโน สามารถทำได้โดยเทคนิคการพิมพ์ลิโธกราฟีแบบสองโฟตอน (two-photon lithography) ซึ่งรวมถึงการยิงลำแสงเลเซอร์ให้เรซิ่นเหลวแข็งตัว เพื่อสร้างวัตถุพอลิเมอร์แข็งขนาดนาโน โดยทีมวิจัยมีการจัดการเพื่อสร้างระบบด้วยเลเซอร์ ซึ่งถูกนำโดยชุดกระจกผ่านเรซิ่นเหลวแล้วจะกระทบพื้นผิวและทิ้งไว้เป็นของแข็ง เกิดเป็นเส้นพอลิเมอร์แข็งเรียงต่อกันเป็นชั้นๆ โดยความหนาของเส้นพอลิเมอร์นั้นเป็นเพียงไม่กี่ร้อยนาโนเมตร

 

ข้อควรรู้ของเทคโนโลยี Nano 3D Printing

     การพิมพ์แบบ 3 มิติ ระดับขนาดนาโนเป็นวิธีการที่ช่วยให้วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์สามารถพิมพ์โมเลกุลหลายๆ โมเลกุลโดยไม่ทำลายชั้นที่มีอยู่ โดยอาศัยหลักการการใช้แสงเลเซอร์และเรซินเหลวที่มีโมเลกุลที่ไวต่อแสงสามารถสร้างและผลิตวัตถุให้ได้ขนาดของเม็ดทราย อย่างไรก็ตามนี่ไม่ใช่วิธีเดียวในการพิมพ์วัตถุขนาดนาโน โครงสร้างโลหะขนาดเล็กยังสามารถผลิตได้โดยการเพิ่มชั้นและทำให้แข็งบนชั้นฟิล์มโลหะ จากนั้นรูปร่างสุดท้ายจะถูกตัดออกจากชั้นที่แข็งตัวโดยใช้ลำอิเล็กตรอน การพิมพ์ระดับนาโนใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตไบโอชิป (biochips)

     การพิมพ์ 3 มิติในระดับนาโนและไมโคร ใช้หลักการของ Stereolithography (SLA) นั่นเอง เป็นเทคโนโลยีที่อาศัยแหล่งกำเนิดแสงจากเลเซอร์หรือโปรเจคเตอร์ ที่มีความยาวคลื่นในช่วงรังสียูวี (UV) ฉายไปยังเรซิน (Resin) ทำให้เกิดการแข็งตัวทีละชั้น ความละเอียดของชิ้นงานขึ้นอยู่ความสามารถของแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งสามารถมีขนาดเล็กได้ถึง 1 ไมครอนจนถึง 250 ไมครอน สำหรับการใช้งานทั่วไป (ขึ้นกับความสามารถของเครื่อง) หลังจากขึ้นรูปเป็น 3 มิติแล้ว ต้องนำมาผ่านรังสี UV หรือ ตากแดดอีกรอบ เพื่อให้เรซินแข็งตัวสมบูรณ์จึงพร้อมใช้งาน

การพิมพ์ 3 มิติ ในระดับขนาดนาโนและไมโครนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากประโยชน์และข้อได้เปรียบมากมายที่นำมาสู่ชีวิตของเรา




 

ข้อดี

♠  ก่อนหน้านี้วัตถุและอุปกรณ์จำนวนมากถูกพิจารณาว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างหรือผลิตขึ้น เนื่องจากขนาดเล็กมากเกินไป ด้วยกระบวนการผลิตปกติ เช่น การตัดเฉือน และการหล่อ ซึ่งไม่สามารถสร้างวัตถุหรืออุปกรณ์ตามต้องการได้ อย่างไรก็ตามด้วยเทคโนโลยีนาโนและไมโครในตอนนี้เป็นไปได้แล้วที่จะสร้างวัตถุขนาดเล็ก เช่น ไบโอชิป วงจรไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์อื่น ๆ

♠  เทคโนโลยีนาโนและไมโครสามารถช่วยให้เราเปลี่ยนแปลงวิธีที่เราจะสร้างต้นกําเนิดพลังงาน (generate energy) ตัวอย่างเช่น ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่จะทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ราคาไม่แพงมากขึ้น ทำให้อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น

♠  การสร้างอุปกรณ์การแพทย์ขนาดเล็ก ทำให้เกิดการกระโดดจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง ตอนนี้เป็นไปได้ที่จะซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่เสียหายจากการผ่าตัดในอัตราที่เร็วขึ้น และมีความแม่นยำที่สูงขึ้น อีกทั้งสามารถรักษายีนที่เสียหายได้ด้วย

ข้อเสีย

♦  เช่นเดียวกับเทคโนโลยีใหม่ๆ เทคโนโลยีนาโนและไมโคร จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในด้านเศรษฐกิจ ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหามากมาย

♦  ในขณะที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติ สามารถเป็นประโยชน์สำหรับบางสาขาหรือเฉพาะทาง ยังสามารถใช้สำหรับการกระทำผิดทางอาญาและกฎหมาย เช่น การสอดแนมและการบุกรุกความเป็นส่วนตัวของผู้อื่น โดยการสร้างอุปกรณ์บันทึกขนาดเล็ก เป็นต้น


การนำเทคโนโลยี Nano 3D Printing ไปใช้งาน

♠  เครื่องมือและอุปกรณ์แพทย์ : การผลิตชิ้นส่วนชีวการแพทย์ขนาดเล็กๆ

♠  ระบบการนำส่ง :  การพิมพ์ 3 มิติระดับนาโน สามารถนำมาใช้ในการผลิตและการสร้างอุปกรณ์การแพทย์ขนาดเล็ก เช่นวัตถุรูปปลาระดับนาโนที่ใช้ในการล้างสารพิษ

♠  วิศวกรรมเนื้อเยื่อ :  การพิมพ์ระดับนาโน สามารถใช้รักษาแผล และซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่เสียหายได้

♠  ส่วนประกอบรถยนต์ :  ด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงระดับนาโนเช่นนี้ ทำให้สามารถผลิตเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ การใช้งานอุปกรณ์ขนาดเล็กสามารถนำไปสู่คุณสมบัติที่ซับซ้อน เช่น เทคโนโลยีการขับขี่ที่ช่วยในเรื่องความปลอดภัยแบบอัตโนมัติ

 

Credit :

https://www.sync-innovation.com/3d-printing-technology/nano-3d-printing-technology/

https://www.youtube.com/watch?v=mdup3w7DCZE&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?time_continue=4&v=5y0j191H0kY&feature=emb_logo

https://amt.tuwien.ac.at//projects/multiphoton_lithography/

https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=37541.php

Visitors: 63,088