ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีที่รุดหน้าไปอย่างรวดเร็ว 3D printing หรือการพิมพ์แบบสามมิติถือเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมซึ่งเป็นการสร้างโมเดลเสมือนจริงหรือการขึ้นรูปชิ้นงาน เครื่องพิมพ์ แบบสามมิติไม่ใช่เรื่องใหม่ เพราะมีประวัติการพัฒนายาวนานกว่า 30ปีแล้ว แต่สิ่งที่ทำให้นวัตกรรมนี้ กลับมา เป็นที่สนใจอีกครั้ง เพราะมีผู้พยายามพัฒนาเครื่องพิมพ์ 3มิติ ให้เข้าสู่ผู้ใช้ในระดับครัวเรือนมากขึ้น
เครื่องพิมพ์แบบสามมิติถูกสร้างขึ้นตั้งแต่ปี ค.ศ.1984 โดย Charles W. (Chuck) Hull เป็นผู้ออกแบบ เครื่องพิมพ์แบบสามมิติให้กับบริษัท 3D Systems Corporation (Charles Hull เป็นนักประดิษฐ์เครื่องพิมพ์ 3D ที่ทันสมัยและเป็นผู้ริเริ่มเทคโนโลยีมาตรฐานdefacto)โดยเครื่องพิมพ์สามมิตินี้ถูกตั้งชื่อว่า Stereo lithographic 3D Printer
3D Printer นั้น สามารถสร้างชิ้นงานออกมาเป็นวัตถุที่จับต้องได้ มีความกว้างลึกสูง ไม่เหมือน2D Printer ที่ใช้งานโดยทั่วไปที่พิมพ์หมึกสีลงบนกระดาษ หากพิมพ์ลูกบอลลงบนการกระดาษ เราจะได้ กระดาษที่มีรูปลูกบอลอยู่ แต่หากเราพิมพ์จาก 3DPrinter ชิ้นงานที่ได้จะเป็นลูกบอลทรงกลมเหมือนของจริง
สามารถแบ่งออกได้ตามกระบวนการพิมพ์และวัสดุที่ใช้ดังนี้
1. ระบบฉีดเส้นพลาสติก FDM (หรือFFF)
FDM (Fused Deposition Modeling) หรือ FFF เป็นเครื่องพิมพ์ 3มิติ ที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน เนื่องจากมีจำหน่ายตามท้องตลาดและมีราคาถูก โดยหลักการทำงานคือ การหลอมเส้นพลาสติกให้กลายเป็นของเหลวแล้วฉีดออกมาเป็นเส้นผ่านหัวฉีด (Nozzle) คล้ายกับปืนกาวที่ใช้กันทั่วไป
เครื่อง 3D Printer FDM จะวาดเส้นพลาสติกที่ถูกฉีดออกมา เป็นรูปร่างในแนวแกนระนาบก่อนเมื่อเสร็จชั้นหนึ่งแล้วก็จะพิมพ์ ในชั้นต่อๆไป จนครบหลายร้อย หรือ หลายพัน Layer ก็จะได้ชิ้นงานตามที่ได้ออกแบบไว้
2. ระบบถาดเรซิ่น(SLA หรือ DLP)
SLA หรือระบบ DLP นั้น มีหลักการทำงานเหมือนกัน กล่าวคือ เครื่องระบบนี้จะฉายแสงไปตัวถาดที่ใส่เรซิ่นความไวแสงไว้ (Photo Resin/Photopolymer) เมื่อเรซิ่นถูกแสงจะแข็งตัวเฉพาะจุดที่โดนแสง จึงใช้หลักการแข็งตัวของเรซิ่นนี้ในการทำชิ้นงานให้เกิดรูปร่างขึ้นมา จนเกิดเป็นชิ้นงานวัตถุที่จับต้องได้ต่อไป
3. ระบบผงยิปซั่ม+สี InkJet (Powder 3D Printer หรือ
ColorJet
Printing)
4. ระบบหลอมผงพลาสติก ผงโลหะ เซรามิก (SLS)
ระบบ SLS หรือ Selective Laser Sintering เป็นระบบที่มีหลักการทำงานคล้ายระบบ SLA แต่มีจุด ที่แตกต่างกันคือ วิธีการทำให้เรซิ่นแข็งตัว โดยการฉายเลเซอร์นั้น ระบบ SLS จะยิงเลเซอร์ไปโดยตรงบนผงวัสดุ ความร้อนจากเลเซอร์ดังกล่าวจะทำให้ผงวัสดุหลอมละลายเป็นเนื้อเดียวกัน
5. ระบบ
Poly Jet
6. LOM (Laminated Object Manufacturing)
เป็นการใช้วัสดุที่เป็นแผ่นบางๆ คล้ายกระดาษ และมีสารยึดติดที่หน้าหนึ่งของแผ่น โดยจะดึงวัสดุเข้า สู่เครื่องตัดด้วยเลเซอร์เป็นชั้นต่อชั้นขึ้นไป วัสดุที่จะขึ้นรูปจะอยู่ในกลุ่มของเทอร์โมพลาสติก (พีวีซี)โลหะที่เป็น เหล็ก และไม่ใช่เหล็ก
7. DMLS และ SLM 3D Printing
Metal 3D Printing (เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ชนิดโลหะ) การพิมพ์ชิ้นงาน 3 มิติ วัสดุที่ใช้พิมพ์ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ Polymer แต่ยังมีวัสดุโลหะสำหรับในการใช้พิมพ์ชิ้นงาน 3 มิติได้อีกด้วย การพิมพ์ชิ้นงาน 3 มิติ โดยวิธีการเผาโลหะด้วย Laser โดยตรงซึ่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ สามารถสร้างชิ้นส่วนได้จากผงโลหะ
8. FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels)
เทคนิคที่ใช้ในการผลิต คือ Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) ซึ่งจะทำการผลิตเนื้อเยื่อทีละชั้นในขณะที่มีเจลเป็นส่วนค้ำยันทำให้คอลลาเจนสามารถถคงรูปได้อย่างมีประสิทธิภาพก่อนจะถูกนำออกจากแท่นผลิต