หัวพิมพ์ nozzle 0.2–0.8 mm ทองเหลืองหรือเหล็กชุบแข็ง เลือกยังไง เปลี่ยนเมื่อไร
ขนาด nozzle แลกอะไรกับอะไร ทำไม 0.6 mm พิมพ์เร็วขึ้นเกือบเท่าตัว วัสดุหัวพิมพ์แบบไหนเหมาะกับ ฟิลาเมนต์ ผสมคาร์บอน และวิธีเช็กว่าหัวสึกแล้ว
- ขนาด nozzle คุมรายละเอียดแนวราบ (XY) ส่วนความสูงชั้นคุมรายละเอียดด้านข้าง ความสูงชั้นไม่ควรเกิน 80% ของรูหัว
- 0.6 mm คือหัวสำรองที่คุ้มสุด พิมพ์เร็วขึ้นได้ถึงเท่าตัว ชิ้นงานทนแรงกระแทกมากขึ้น และคุณภาพใกล้ 0.4 mm
- ทองเหลืองนำความร้อนดีและถูก แต่สึกเร็วเมื่อเจอเส้นผสมคาร์บอน แก้ว โลหะ ให้ใช้เหล็กชุบแข็ง
- หัวสึก = รูบานกว่าเดิม ปลายหัวสั้นลง เส้นกว้างกว่าค่าที่ตั้ง ชิ้นงานโตและผิวหยาบลง
หัวพิมพ์ (nozzle) คือชิ้นส่วนราคาถูกที่สุดในเครื่อง แต่กำหนดสองเรื่องใหญ่ คือ พิมพ์ได้ละเอียดแค่ไหน และพิมพ์ได้เร็วแค่ไหน เครื่องส่วนใหญ่ติดหัวทองเหลือง 0.4 mm มาจากโรงงาน และผู้ใช้จำนวนมากไม่เคยเปลี่ยนเลย ซึ่งก็ไม่ผิด แต่พอรู้ว่าหัวแต่ละขนาดและวัสดุแลกอะไรกับอะไร จะเลือกงานได้ตรงกว่า และรู้ว่าเมื่อไรหัวที่ใช้อยู่ควรโยนทิ้ง
บทนี้ต่อจากส่วนประกอบเครื่อง FDM ถ้ายังไม่แน่ใจว่า hotend กับ extruder ต่างกันตรงไหน อ่านบทนั้นก่อน
ขนาดรูหัวพิมพ์ แลกอะไรกับอะไร
ตัวเลขบนหัว เช่น 0.4 คือเส้นผ่านศูนย์กลางรูเป็นมิลลิเมตร เส้นพลาสติกที่ออกมาจะกว้างกว่ารูเล็กน้อย slicer ตั้งความกว้างเส้นไว้ราว 110% ของรู (หัว 0.4 mm ได้เส้นราว 0.45 mm)
สิ่งที่ขนาดรูคุมโดยตรง
- รายละเอียดแนวราบ (XY) เช่น ตัวอักษรบนผิวด้านบน ร่องเล็ก ๆ หัวเล็กทำได้คมกว่า
- ความสูงชั้นสูงสุด ควรไม่เกิน 80% ของรู หัว 0.4 mm จึงพิมพ์ชั้นได้ราว 0.32 mm หัว 0.6 mm ได้ราว 0.48 mm
- จำนวนผนัง หัวใหญ่วางเส้นกว้าง ผนังหนาเท่ากันใช้จำนวนเส้นน้อยลง
- ความแข็งแรง ทดสอบแรงกระแทกของ Prusa ชิ้นที่พิมพ์ด้วย 0.6 mm รับพลังงานได้มากกว่า 0.4 mm ถึง 25.6% ส่วน 0.25 mm น้อยกว่า 0.4 mm ราว 3.6%
ส่วนรายละเอียดด้านข้างและพื้นผิวลาด (ที่เห็นเป็นชั้น ๆ) ขึ้นกับความสูงชั้นมากกว่าขนาดหัว ลดความสูงชั้นแล้วตัวอักษรบนฝาไม่คมขึ้น ต้องลดขนาดหัว
| ขนาดรู | เหมาะกับ | ข้อแลก |
|---|---|---|
| 0.2–0.25 mm | ตัวอักษรเล็ก เครื่องประดับ โลโก้ โมเดลที่ต้องการรอย support เนียน | เวลาพิมพ์ยาวมาก (งานละ 24–100 ชั่วโมงไม่แปลก) ตันง่าย ใช้เส้นผสมอนุภาคและเส้นยืดหยุ่นไม่ได้ |
| 0.4 mm | งานทั่วไป ค่าตั้งต้นของทุก slicer | สมดุลทุกด้าน |
| 0.6 mm | กล่อง ขายึด ที่วางของ กระถาง ชิ้นงานใช้งานจริง | ตัวอักษรเล็กและรายละเอียดจิ๋วหาย support แกะยากขึ้น |
| 0.8–1.0 mm | ชิ้นใหญ่ ของเล่นเด็ก (ขอบมนเองตามธรรมชาติ) แจกันผนังเดียว | เห็นชั้นชัด รายละเอียดแทบไม่มี ชิ้นใหญ่เย็นช้าจึง warp ง่ายขึ้นกับ ASA และ PC |
ถ้าจะมีหัวสำรองแค่ตัวเดียว เอา 0.6 mm คุณภาพใกล้ 0.4 mm จนแยกยากบนชิ้นงานทั่วไป แต่เวลาพิมพ์ลดได้ถึงครึ่ง
ตัวอย่างคำนวณ: เปลี่ยนจาก 0.4 เป็น 0.6 mm ได้อะไร
กล่องใส่บอร์ด ผนังหนาราว 1.8–2.0 mm ความสูง 40 mm
หัว 0.4 mm เส้นกว้าง 0.45 mm ชั้นสูง 0.2 mm
- ผนัง 1.8 mm = 1.8 ÷ 0.45 = 4 เส้น ต่อชั้น
- 40 mm ÷ 0.2 mm = 200 ชั้น
- พื้นที่หน้าตัดเส้น = 0.45 × 0.2 = 0.09 mm²
หัว 0.6 mm เส้นกว้าง 0.65 mm ชั้นสูง 0.3 mm
- ผนัง 1.95 mm = 1.95 ÷ 0.65 = 3 เส้น ต่อชั้น
- 40 mm ÷ 0.3 mm = 134 ชั้น
- พื้นที่หน้าตัดเส้น = 0.65 × 0.3 = 0.195 mm²
หัว 0.6 mm วางพลาสติกต่อระยะทางได้ 0.195 ÷ 0.09 ≈ 2.2 เท่า และเดินเส้นผนังน้อยลงจาก 4 × 200 = 800 รอบ เหลือ 3 × 134 = 402 รอบ จึงเป็นที่มาของคำว่า “เร็วขึ้นถึงเท่าตัว” ตัวเลขจริงขึ้นกับว่า extruder ดันเส้นได้ทันไหม (max volumetric speed) ซึ่งจะพูดในบทเรื่องความเร็วกับคุณภาพ
ข้อยกเว้น แจกันผนังเดียว (vase mode) เปลี่ยนหัวแล้วเร็วขึ้นแทบไม่ได้ เพราะเส้นทางเดินหัวเท่าเดิม ได้แค่ผนังหนาขึ้น
สำหรับชิ้นรับแรง ทดสอบของ CNC Kitchen พบว่าความแข็งแรงเริ่มตกเมื่อความสูงชั้นเกินครึ่งของขนาดรู หัว 0.4 mm จึงควรอยู่ที่ 0.2 mm หรือต่ำกว่า ถ้าอยากพิมพ์ชั้นหนาแล้วยังแข็ง ให้เปลี่ยนหัวใหญ่ขึ้น ไม่ใช่ดันความสูงชั้นของหัวเดิม
วัสดุหัวพิมพ์
| วัสดุ | จุดเด่น | ข้อแลก | ใช้กับ |
|---|---|---|---|
| ทองเหลือง (brass) | นำความร้อนดีที่สุด ถูก ทำความสะอาดง่าย ผิวงานสวย | สึกเร็วมากกับเส้นผสมอนุภาค | PLA, PETG, ABS/ASA, TPU, Nylon, PC ที่ไม่ผสม |
| เหล็กชุบแข็ง (hardened steel) | ทนสึก | นำความร้อนแย่กว่า บางวัสดุต้องเพิ่มอุณหภูมิหรือพิมพ์ช้าลง | เส้นผสมคาร์บอนไฟเบอร์ แก้ว โลหะ ไม้ |
| เหล็กชุบแข็งเคลือบ (nickel/WS2 เป็นต้น) | ทนสึก + ลื่น พลาสติกเกาะน้อย กันสนิม | ห้ามขัดด้วยเข็มหรือแปรงทองเหลือง บางรุ่นห้าม cold pull เพราะผิวเคลือบหลุด | สลับระหว่างเส้นผสมกับเส้นธรรมดาบ่อย |
| สแตนเลส (stainless steel) | ไม่มีตะกั่วแบบทองเหลือง | นำความร้อนและทนสึกอยู่กลาง ๆ | งานที่เกี่ยวกับอาหาร (Prusa แนะนำสแตนเลสหรือไทเทเนียม) |
| ปลายทับทิม / เพชร (ruby, PCD) | ทนสึกสูงสุด | แพง เปราะถ้ากระแทก | เส้นผสมโลหะและเซรามิกระดับวิศวกรรม |
ตารางความเข้ากันของ Prusa สรุปว่า เส้นผสมไม้และโลหะที่หัว 0.4 mm ต้องใช้หัวชุบแข็ง เส้นผสมคาร์บอน/เคฟลาร์ต้องชุบแข็งทุกขนาด และทั้งสองกลุ่มใช้กับหัว 0.25 mm ไม่ได้เลย เส้นที่เขียนว่า glitter ละเอียดอย่าง Galaxy พิมพ์ด้วยทองเหลืองได้
เส้นที่กัดหัว (abrasive) ส่วนใหญ่คือเส้นที่มีอนุภาคแข็งผสม ได้แก่ คาร์บอนไฟเบอร์ (CF) ใยแก้ว (GF) ผงโลหะ ผงไม้ และเส้นเรืองแสง ถ้าไม่แน่ใจให้ถามผู้ขายเส้น ความเสียหายเกิดเร็วกว่าที่คิด Prusa ใช้คำว่าหัวทองเหลือง “สึกเร็วเกินไป” กับเส้นกลุ่มนี้ ม้วนเดียวก็เห็นผลได้
เมื่อไรควรเปลี่ยนหัว
เปลี่ยนเพราะงาน
- จะพิมพ์เส้นผสม CF/GF/โลหะ ให้เปลี่ยนเป็นชุบแข็ง ก่อน ไม่ใช่หลังพิมพ์ไปแล้ว
- จะพิมพ์ของสัมผัสอาหาร ให้ใช้สแตนเลส และอ่านบทแยกประเภทงานพิมพ์ ก่อน เพราะหัวเป็นแค่หนึ่งในหลายเงื่อนไข
- ชิ้นใหญ่ ไม่มีรายละเอียด อยากเสร็จไว ไป 0.6 mm
เปลี่ยนเพราะสึก (ทองเหลืองที่ใช้นาน หรือเผลอพิมพ์เส้นผสมด้วยหัวธรรมดา)
วิธีตรวจว่าหัวสึก
- ส่องปลายหัว ใช้แว่นขยายหรือกล้องมือถือซูม เทียบกับหัวใหม่ หัวสึกจะมีรูบานไม่กลม ปลายแบนที่เคยเป็นวงแหวนเล็ก ๆ จะกว้างขึ้นหรือสั้นลง
- วัดความกว้างเส้นจริง พิมพ์กล่องผนังเดียว (ตั้ง perimeters = 1, ไม่มี top layer) แล้วใช้เวอร์เนียวัดผนัง ถ้าตั้งเส้น 0.45 mm แต่วัดได้ 0.55–0.60 mm ทั้งที่ค่า flow ยังเป็นค่าเดิมที่เคยถูก แปลว่ารูบานแล้ว
- ดูอาการบนชิ้นงาน ชั้นแรกไม่สม่ำเสมอทั้งที่ปรับระดับเตียงแล้ว ผิวหยาบขึ้น ขนาดชิ้นงานโตกว่าเดิม มีช่องว่างระหว่างเส้นผนังหรือเส้นเกยกันเป็นปุ่ม และต้องเพิ่ม flow เรื่อย ๆ จึงได้ผลเท่าเดิม
ถ้าเผลอพิมพ์เส้นผสมด้วยหัวทองเหลืองไปแล้ว อย่ารอดูอาการ ตรวจตามข้อ 1–2 ทันทีหลังงานนั้นจบ หัวทองเหลืองเป็นของสิ้นเปลืองที่ถูกที่สุดในเครื่อง เปลี่ยนคุ้มกว่าพิมพ์กล่องเพี้ยนทิ้งอีกหลายชิ้น
ความปลอดภัยเวลาเปลี่ยนหัว
- หัวแบบเกลียวเข้า heater block (E3D V6 และแบบใกล้เคียง) ต้องขันตอนร้อนที่อุณหภูมิพิมพ์เพื่อให้ซีลแน่น ไม่งั้นพลาสติกจะรั่วออกเกลียว ใช้ประแจสองตัว จับ block ไว้ ไม่บิดท่อความร้อน
- ปลายหัวร้อน 200 °C ขึ้นไป ใส่ถุงมือกันร้อน และปิดเครื่องถ้าต้องถอดสายไฟ heater
- หัวรุ่นที่สลับได้ตอนเย็น (heatbreak ในตัว เช่น Nextruder, ชุด hotend ของ Bambu) ทำตามคู่มือเครื่องตัวเอง ไม่ต้องให้ร้อน
- เปลี่ยนขนาดหัวแล้วต้องเปลี่ยนโปรไฟล์ใน slicer ให้ตรง (PrusaSlicer, OrcaSlicer และ Bambu Studio มีโปรไฟล์ 0.2/0.4/0.6/0.8 แยกกัน) และตั้งขนาดหัวในเมนูเครื่องถ้าเครื่องถาม
ข้อผิดพลาดที่เจอบ่อย
- พิมพ์เส้น CF ด้วยหัวทองเหลือง “แค่ม้วนเดียว” ม้วนเดียวพอทำให้รูบานจนงานต่อไปเพี้ยนทั้งหมด
- เปลี่ยนหัวแล้วใช้โปรไฟล์เดิม slicer ยังคิดว่าเส้นกว้าง 0.45 mm ทั้งที่ออกจากหัว 0.6 mm ผนังจึงมีช่องว่างหรือดันเส้นเกิน
- ดันความสูงชั้นเกิน 80% ของรู ชั้นไม่ติดกัน ชิ้นงานหักตามชั้น
- ใช้เข็มหรือแปรงทองเหลืองขัดหัวเคลือบ ผิวเคลือบหลุด เสียคุณสมบัติที่จ่ายเงินซื้อมา
- โทษ flow หรือ extruder ทั้งที่หัวสึก ปรับ flow ขึ้นเรื่อย ๆ แล้วก็ยังไม่สม่ำเสมอ เปลี่ยนหัวใหม่ก่อนไล่หาสาเหตุอื่น
บทถัดไปจะดูว่างานที่จะพิมพ์เป็นงานประเภทไหน แล้วค่อยเลือกวัสดุ ผนัง และ infill ให้เข้ากับงานนั้น
แหล่งข้อมูล
คำถามที่พบบ่อย
ซื้อเครื่องมาใหม่ ต้องเปลี่ยนหัวพิมพ์เลยไหม
ไม่ต้อง หัว 0.4 mm ทองเหลืองที่ติดมาพิมพ์ PLA PETG ABS ได้หมด เปลี่ยนเมื่องานต้องการ เช่น จะพิมพ์เส้นผสมคาร์บอน (ต้องใช้เหล็กชุบแข็ง) หรืออยากพิมพ์ชิ้นใหญ่ให้เร็ว (0.6 mm)
ใช้หัวเหล็กชุบแข็งกับ PLA ธรรมดาได้ไหม
ได้ แต่เหล็กนำความร้อนแย่กว่าทองเหลือง บางครั้งต้องเพิ่มอุณหภูมิอีกเล็กน้อย และไม่ควรใช้เข็มหรือแปรงทองเหลืองขัด เพราะทำลายผิวเคลือบของหัวบางรุ่น
หัว 0.2 mm พิมพ์โมเดลตัวเล็กจะสวยกว่ามากไหม
ต่างกันน้อยกว่าที่คิด ถ้าไม่ใช้ support ความต่างจาก 0.4 mm เกือบเป็นศูนย์ ที่ดีขึ้นชัดคือตัวอักษรเล็ก เส้นบาง และรอย support ที่เนียนกว่า แลกกับเวลาพิมพ์ที่ยาวขึ้นมาก
วงจรและโค้ดในบทความทดสอบกับบอร์ดตัวอย่าง บอร์ดต่างรุ่นอาจใช้ขาต่างกัน ตรวจ pinout ของบอร์ดที่ใช้ก่อนต่อไฟเสมอ