การพิมพ์ 3 มิติ: สร้างหุ่นยนต์แข่งขันให้เบาขึ้น แข็งแรงขึ้น และเร็วขึ้น!

ด้วยโอกาสจากงานเทศกาลตรุษจีน หุ่นยนต์เต้นรำจึงได้รับความสนใจอย่างล้นหลามในชั่วข้ามคืน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แนวคิดเรื่องหุ่นยนต์ได้รับความนิยมอย่างมาก การแข่งขันหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ในมหาวิทยาลัยเป็นเวทีให้นักศึกษาได้พัฒนาความสนใจและเสริมสร้างทักษะของตนเอง

ผลงานจากทีมหุ่นยนต์ SPR มหาวิทยาลัยปิโตรเลียมแห่งประเทศจีน (ปักกิ่ง)

ในการแข่งขันหุ่นยนต์ ความเร็ว น้ำหนัก ความทนทาน และนวัตกรรมล้วนมีความสำคัญอย่างยิ่ง การพัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ควบคู่กับวัสดุประสิทธิภาพสูงหลากหลายชนิด ทำให้เกิดอิสระอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนในการออกแบบและผลิตหุ่นยนต์สำหรับการแข่งขัน

ในทางปฏิบัติ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติถูกนำมาใช้เพื่อปรับแต่งชิ้นส่วนโครงสร้าง ตัวยึด ชิ้นส่วนเคลื่อนไหว และฝาครอบป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างรวดเร็ว วัสดุที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ PLA, ABS, PETG, PET, PA-CF, PA, TPU รวมถึงวัสดุอื่นๆ เช่น ไฟเบอร์กลาส คาร์บอนไฟเบอร์ วัสดุทนความร้อน วัสดุหน่วงไฟ หรือวัสดุป้องกันไฟฟ้าสถิต

หุ่นยนต์สำหรับการแข่งขันใช้วัสดุที่แตกต่างกันโดยเน้นจุดเน้นที่แตกต่างกัน ผู้ใช้สามารถเลือกวัสดุได้อย่างยืดหยุ่นตามความต้องการด้านการออกแบบของหุ่นยนต์

ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการแข่งขัน หุ่นยนต์อาจเผชิญกับการชนกันอย่างรุนแรง วัสดุที่มีความแข็งแรงสูง เช่น ไนลอนเสริมใยคาร์บอนและไฟเบอร์กลาส ABS สามารถให้การปกป้องแก่หุ่นยนต์ ป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนสำคัญแตกหัก ปรับปรุงความทนทาน และเพิ่มประสิทธิภาพของหุ่นยนต์ในการแข่งขัน

วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ ไนลอน และวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและความหนาแน่นต่ำอื่นๆ สามารถลดน้ำหนักของหุ่นยนต์ เพิ่มความเร็ว และลดภาระของมอเตอร์ ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ได้

วัสดุที่มีความยืดหยุ่นมีบทบาทสำคัญในการปกป้องแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และชิ้นส่วนสำคัญอื่นๆ

ตัวอย่างการใช้งานด้านการพิมพ์บางส่วน

1.ล้อหมุนสำหรับหุ่นยนต์แข่งขันที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

วัสดุนี้มาจาก AndyMark ซึ่งเป็นพันธมิตรของ eSUN ในสหรัฐอเมริกา และชิ้นส่วนนี้ถูกพิมพ์โดยใช้วัสดุไนลอนคาร์บอนไฟเบอร์

2.หุ่นยนต์แข่งขันพิมพ์ 3 มิติ บอล ฟลิกเกอร์

เนื้อหานี้มาจากทีมหุ่นยนต์ BOF แห่งมหาวิทยาลัยการบินและอวกาศหนานจิง

ดังที่แสดงในภาพ ชิ้นส่วนนี้ผลิตขึ้นโดยใช้การพิมพ์ 3 มิติเป็นหลัก โดยเปลือกด้านบนทำหน้าที่ปกป้องมอเตอร์และเชื่อมต่อกับตัวดีดลูกบอล ส่วนล่างออกแบบเป็นรูปทรงหกเหลี่ยมเพื่อให้ดีดลูกบอลได้อย่างมั่นคง และมีการเพิ่มตลับลูกปืนขนาดเล็กไว้ที่ปลายตัวดีดลูกบอลเพื่อลดแรงเสียดทานระหว่างการส่งลูกบอล ทำให้มั่นใจได้ว่าการส่งลูกบอลจะราบรื่นและเสถียรตลอดการแข่งขัน

3.ชิ้นส่วนโครงสร้างหุ่นยนต์แข่งขันที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติ

วัสดุนี้มาจากทีมหุ่นยนต์ SPR แห่งมหาวิทยาลัยปิโตรเลียมแห่งประเทศจีน (ปักกิ่ง) ดังแสดงในภาพ ตัวปล่อยลูกบอลแบบส่งออกโดยตรงประกอบด้วยชิ้นส่วนที่พิมพ์ขึ้นสามส่วน ได้แก่ ผนังด้านบนและด้านล่างของตัวปล่อยลูกบอล และส่วนแยกตรงกลางที่ใช้สำหรับปล่อยลูกบอล ส่วนแยกนี้พิมพ์ด้วยวัสดุ ABS-GF ของ eSUN เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างและป้องกันการแตกหักของตัวปล่อยลูกบอลระหว่างการปล่อยลูกบอล

4.ชิ้นส่วนโครงสร้างหุ่นยนต์แข่งขันที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติ

วัสดุนี้มาจากทีมหุ่นยนต์ TRoMaC แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีไท่หยวน ดังที่แสดงในภาพ TPU-95A ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง ความแข็งสูง และความยืดหยุ่นคืนตัวได้ดี ถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนป้องกันแรงกระแทกสำหรับหุ่นยนต์ เพื่อลดความเสียหายและปกป้องส่วนสำคัญต่างๆ

นอกจากนี้ TPU-95A ยังใช้ในการผลิตตัวลูกดอกในระบบลูกดอก เนื่องจากความเหนียวและความยืดหยุ่นที่ดีเยี่ยมช่วยป้องกันการแตกหักจากแรงกระแทกสูงและฉับพลัน และช่วยให้คืนตัวได้อย่างรวดเร็วหลังจากการบีบอัดในระยะสั้น

5.ชิ้นส่วนโครงสร้างหุ่นยนต์แข่งขันที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติ

วัสดุนี้มาจากทีมหุ่นยนต์ TUP แห่งมหาวิทยาลัยการบินและอวกาศเสิ่นหยาง ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงโครงยึดแบบปลดเร็วสำหรับควบคุมการบินและกล่องหุ้มแถบไฟ UV ซึ่งทั้งสองชิ้นพิมพ์ด้วยวัสดุ ABS ทนไฟของ eSUN

ตัวยึดควบคุมการบินแบบปลดเร็วติดตั้งง่าย มีความน่าเชื่อถือสูง และทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทก ช่วยเพิ่มความอเนกประสงค์และความสามารถในการใช้งานทดแทนกันได้

ในการใช้งาน คุณสมบัติการหน่วงไฟที่ดีเยี่ยม อุณหภูมิการเสียรูปจากความร้อนสูง ความเหนียวสูง และความทนทานต่อแรงกระแทกของวัสดุ ABS ที่ทนไฟ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของหุ่นยนต์

นอกเหนือจากหุ่นยนต์สำหรับการแข่งขันแล้ว การพิมพ์ 3 มิติยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการออกแบบและการผลิตหุ่นยนต์ประเภทอื่นๆ ได้อีกด้วย เนื่องจากอุปกรณ์และเทคโนโลยีการพิมพ์มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง การพิมพ์ 3 มิติจึงมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง

ชิ้นส่วนใช้งานและส่วนประกอบโครงสร้างของยานสำรวจดวงจันทร์ที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติ

วัสดุนี้มาจากทีม Monash Nova Rover แห่งมหาวิทยาลัย Monash โดยใช้ TPU-95A เป็นหลักในการพิมพ์ยางและแขนกลของยานสำรวจ และใช้ PLA+ สำหรับชิ้นส่วนตัวถังบางส่วน

การพิมพ์ยางรถสำรวจดวงจันทร์ด้วยวัสดุ TPU-95A ตอบโจทย์ความต้องการของทีม Nova Rover ในด้าน "ความแข็งแรงและน้ำหนักเบา" ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ชิ้นส่วนโครงสร้างหุ่นยนต์สุนัขที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติ

วัสดุข้างต้นมาจาก @RZtronics โดยส่วนสีแดงของหุ่นยนต์สุนัขนั้นพิมพ์ด้วย PLA+ (Fire Red) และ TPU-95A

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ เป็นช่องทางที่สะดวกสำหรับการออกแบบ การผลิต และการเพิ่มประสิทธิภาพของหุ่นยนต์ ในขณะที่วัสดุการพิมพ์ 3 มิติที่หลากหลายช่วยสร้างรากฐานที่มั่นคงสำหรับโครงการสร้างสรรค์ต่างๆ

eSUN สนับสนุนโครงการของนักเรียนรุ่นเยาว์และทีมที่เกี่ยวข้องอย่างแข็งขัน ในปี 2025 eSUN จะให้การสนับสนุนทีมหุ่นยนต์ของมหาวิทยาลัยหลายทีม รวมถึงทีมที่เข้าร่วมการแข่งขัน RoboMaster 2025 เราขออวยพรให้ทุกทีมที่เข้าร่วมประสบความสำเร็จ!

ขอขอบคุณพันธมิตรทุกท่านอย่างจริงใจสำหรับการสนับสนุนและความช่วยเหลือในบทความนี้