ระบบวัสดุแบบเปิด vs แบบปิด: การแบ่งขั้วที่มีอิทธิพลต่อตลาดวัสดุการพิมพ์ 3 มิติ

อะไรคือแนวโน้มใหญ่ที่สุดที่กำลังส่งผลกระทบต่อตลาดวัสดุสำหรับการผลิตแบบเติมวัสดุ? มีหลายปัจจัยที่ส่งอิทธิพลในการเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมวัสดุการพิมพ์สามมิติ ซึ่ง ID Tech Ex คาดการณ์ว่าจะเพิ่มด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยสะสมต่อปีที่ 18.6 เปอร์เซ็นต์ตลอดทศวรรษหน้า และไปแตะที่ 29.5 พันล้านดอลล่าร์ในปี 2032

ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่กำลังส่งอิทธิพลต่อตลาดวัสดุการพิมพ์ 3 มิตินั้นมีหลายปัจจัย อันได้แก่ ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับวัสดุที่มีสมรรถนะสูงขึ้น การสร้างเศรษฐกิจหมุนเวียนภายในการพิมพ์ 3 มิติ วิธีการที่กำลังเปลี่ยนแปลงของการพัฒนาวัสดุสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ แต่หนึ่งในประเด็นที่มีความน่าสนใจที่สุดคือการแบ่งขั้วระหว่างระบบวัสดุแบบเปิดและแบบปิดได้ส่งผลกระทบต่อการเติบโตและการใช้งานของวัสดุสำหรับการผลิตแบบเติมวัสดุอย่างไร

แนวคิดของระบบวัสดุแบบเปิดและปิดเกิดจากการเปรียบเทียบในเบื้องต้นระหว่างเครื่องพิมพ์สามมิติแบบเปิด (open-source) และแบบปิด (closed-source) เครื่องพิมพ์แบบปิดใช้ฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์และวัสดุที่ทำจากผู้ผลิตเครื่องพิมพ์เดียวกัน ในระบบวัสดุแบบปิดผู้ใช้เครื่องพิมพ์สามมิติปลายทางสามารถใช้เฉพาะวัสดุที่กำหนด และ/หรือ จัดหาโดยผู้ผลิตเครื่องพิมพ์เท่านั้น ระบบปิดถูกใช้โดยทั่วไปโดยผู้ผลิตเครื่องพิมพ์รุ่นเก่าอย่าง Stratasys และระบบสามมิติต่างๆ เมื่อการผลิตแบบเติมวัสดุยังอยู่ในระยะแรกของการพัฒนา เนื่องจากมันทำให้ง่าย ทั้งในการนำการพิมพ์สามมิติมาใช้ ในการเลือกสรรและได้มาซึ่งวัสดุ ที่สำคัญที่สุด ระบบวัสดุแบบปิดช่วยรับประกันรายได้ในระยะยาวให้แก่ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ด้วยการสร้างฐานการติดตั้งเครื่องพิมพ์ที่ต้องพึ่งพาการซื้อวัสดุสิ้นเปลืองระยะยาว อย่างวัสดุการพิมพ์สามมิติ (แบบเดียวกับมีดโกนและใบมีด และเครื่องพิมพ์กับตลับหมึกพิมพ์)

เนื่องจากสิทธิบัตรการพิมพ์สามมิติที่สำคัญๆ ได้หมดอายุลงในปลายทศวรรษ 2000 ถึงต้นทศวรรษ 2010 อุปสรรคทางการแข่งขันสำหรับผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ได้ถูกปัดเป่าออกไป นำไปสู่การผงาดขึ้นของเครื่องพิมพ์สามมิติแบบเปิด อย่างเครื่องพิมพ์ที่ได้รับการบุกเบิกโดยโครงการ Reprap ใช้ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์แบบเปิดที่หาได้อย่างกว้างขวาง และที่สำคัญที่สุดใช้วัตถุดิบการพิมพ์สามมิติจากแหล่งอื่นที่นอกเหนือจากผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ ด้วยแพลตฟอร์มวัสดุแบบเปิด ผู้ใช้เครื่องพิมพ์ปลายทางสามารถใช้วัสดุจากบุคคลที่สามโดยปราศจากอันตรายอันจะทำให้การรับประกันเครื่องพิมพ์เป็นโมฆะ และ/หรือสร้างความเสียหายให้แก่ฮาร์ดแวร์เครื่องพิมพ์ การเติบโตของฐานการติดตั้งเครื่องพิมพ์แบบนี้ ซึ่งไม่ถูกล็อคกับซัพพลายเออร์ของวัสดุรายเดียว นำไปสู่การจัดตั้งบริษัทวัสดุการพิมพ์สามมิติที่มีความชำนาญพิเศษหลายแห่งในการพิมพ์ด้วยโพลิเมอร์และโลหะ ด้วยระบบวัสดุแบบเปิด ตอนนี้ผู้ใช้ปลายทางมีหลายตัวเลือกของซัพพลายเออร์วัสดุสำหรับการผลิตแบบเติมวัสดุ อาทิเช่น:

• ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ (อย่าง Creality และ Prusa Research ที่มักขายผลิตภัณฑ์วัสดุการพิมพ์ของตนเอง)
• ซัพพลายเออร์วัสดุ (ผู้จัดหาวัตถุดิบอย่าง Covestro, Evonik และ BASF ในตอนนี้ได้พัฒนาวัสดุการพิมพ์สามมิติของตนเองเพื่อขายให้กับผู้ผลิตเครื่องพิมพ์และผู้ใช้ปลายทาง)
• ผู้กำหนดสูตรวัสดุ (อย่าง Uniformity Labs และ Liqcreate ซึ่งเน้นเฉพาะการพัฒนาวัสดุการพิมพ์สามมิติ)
• ตัวผู้ใช้ปลายทางเอง (ผู้ซึ่งอาจจะกำลังทำการวิจัยหรือพัฒนาวัสดุการพิมพ์แบบเติมวัสดุของตนเอง)

ในตอนนี้ ด้วยระบบวัสดุแบบเปิด 

• ผู้ใช้ปลายทางได้ความยืดหยุ่นมาไว้ในมือ ในด้านของพอร์ตโฟลิโอวัสดุที่สามารถหาได้ 
• สำหรับผู้ที่ทำเป็นงานอดิเรก ระบบวัสดุแบบเปิดได้อนุญาตให้พวกเขาหาซื้อวัสดุที่มีราคาถูกกว่าจากผู้ผลิตอื่นๆ 
• สำหรับนักวิทยาศาสตร์วิจัยและพัฒนาและนักวิชาการ ระบบดังกล่าวอำนวยความสะดวกให้กับการพัฒนาวัสดุที่ล้ำสมัย เหนือกว่าที่มีอยู่ในปัจจุบัน 
• ในมุมมองของซัพพลายเออร์วัสดุและผู้กำหนดสูตร ระบบวัสดุแบบเปิดได้เพิ่มฐานการติดตั้งเครื่องพิมพ์ที่พวกเขาสามารถให้บริการได้ เพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดด มิเช่นนั้นแล้วพวกเขาคงจะมีเพียงช่องทางเดียวที่จะไปถึงลูกค้า นั่นก็คือ ผ่านทางผู้ผลิตเครื่องพิมพ์

อนาคตของระบบวัสดุในการพิมพ์สามมิติแบบเปิดและปิดจะเป็นเช่นไร?

ทั่วทุกระดับของเครื่องพิมพ์สามมิติ (ตัวอย่างเช่น ผู้ที่ทำเป็นงานอดิเรก มืออาชีพ และเชิงอุตสาหกรรม) ได้มีการเปลี่ยนไปสู่ระบบการพิมพ์แบบเปิด โดยเฉพาะในขอบเขตของการพิมพ์โพลิเมอร์สามมิติ ซึ่งที่ผ่านมาใช้ระบบวัสดุแบบปิด สำหรับผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ โดยเฉพาะบริษัทที่เพิ่งก่อตั้งเมื่อเร็วๆ นี้ ระบบวัสดุแบบเปิดทำให้พวกเขาสามารถมุ่งเน้นทรัพยากรที่มีอยู่จำกัดไปในการพัฒนาฮาร์ดแวร์ได้ ในขณะเดียวกัน ซัพพลายเออร์วัสดุมองการเปลี่ยนไปสู่ระบบวัสดุแบบเปิดว่าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเติบโตของตลาดวัสดุสำหรับการพิมพ์สามมิติ เนื่องจากมันทำให้พวกเขาสามารถที่จะมีการประหยัดต่อขนาด (Economy of scale) ในการผลิตวัสดุการพิมพ์สามมิติด้วยต้นทุนที่ต่ำลง ประเด็นนี้มีความเกี่ยวเนื่องกับผู้ใช้ปลายทาง ในฐานะอุปสรรคที่พบได้ทั่วไปในการเข้าสู่การผลิตแบบเติมวัสดุ ซึ่งก็คือ ต้นทุนวัสดุที่สูง

อย่างไรก็ดี ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์จำนวนมากยังคงลังเลที่จะเปลี่ยนเครื่องพิมพ์ของพวกเขาไปสู่ระบบวัสดุแบบเปิดอย่างสมบูรณ์ 

---

• เครื่องประดับไฮเทค ผลิตด้วยเทคโนโลยีการหลอมผงวัสดุทีละชั้นด้วยเลเซอร์
• เทคโนโลยีการทำหลังการผลิตช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการพิมพ์ 3 มิติ
• วัสดุการพิมพ์ 3 มิติ มีโอกาสเติบโต 29.5 พันล้านดอลล่าร์ ในปี 2032

---

อย่างแรกคือ รายได้จากวัสดุสิ้นเปลืองมีความสำคัญในระยะยาว เนื่องจากเครื่องพิมพ์สามมิติเริ่มที่จะอิ่มตัวกับการขยายกลุ่มเป้าหมาย ด้วยเหตุนี้จึงเป็นการยากสำหรับผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ที่จะตัดรายได้ระยะยาวที่สำคัญออกไป 

อย่างที่สอง เนื่องจากเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมวัสดุพัฒนาเต็มที่ไปสู่แอปพลิเคชั่นการผลิตที่ปริมาณสูงขึ้นและมีความต้องการมากขึ้น ความเชื่อถือได้และความสม่ำเสมอที่ “ออกมาจากกล่อง” กำลังกลายเป็นสิ่งที่สำคัญขึ้นมากสำหรับผู้ใช้ปลายทาง ส่วนหนึ่งของการรับประกันความเชื่อถือได้ในการพิมพ์ก็คือการจัดตั้งให้วัสดุบางตัวสามารถที่จะพิมพ์ได้ดีบนเครื่องพิมพ์บางเครื่องโดยใช้พารามิเตอร์กระบวนการที่ปรับให้เหมาะสมที่สุด ซึ่งในความเป็นจริง ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ไม่สามารถตรวจสอบความถูกต้องและปรับพารามิเตอร์สำหรับวัสดุอื่นจากบุคคลที่สามได้หมดทุกตัว อย่างไรก็ตาม พวกเขาสามารถทำแบบนั้นได้กับวัสดุบางชุด อย่างวัตถุดิบบุคคลที่หนึ่ง (จากผู้ผลิตซึ่งคือ ของบริษัทเอง) ดังนั้นระบบวัสดุแบบปิดจึงทำให้ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์สามารถรับประกันสมรรถนะของวัสดุบางตัว โดยที่ผู้ใช้ปลายทางไม่จำเป็นที่จะต้องทำการปรับสภาวะการพิมพ์ให้เหมาะสมด้วยตนเอง ในความเป็นจริง ความต้องการการพิมพ์ที่เชื่อถือได้ ได้กระตุ้นให้ Formlabs เปลี่ยนมาใช้ระบบปิดบนเครื่องพิมพ์ stereolithography (SLA) รุ่นล่าสุดของบริษัท หลังจากที่รุ่นก่อนหน้ามีสถาปัตยกรรมวัสดุแบบเปิด รายอื่นๆ อย่าง Meltio กำลังพัฒนาวัตถุดิบที่ตรวจสอบความถูกต้องและปรับให้เหมาะสมสำหรับเครื่องพิมพ์วัสดุแบบเปิดเป็นของตนเอง เพื่อตอบโจทย์ความเชื่อถือได้ในการพิมพ์แบบ “ออกมาจากกล่อง”

เพื่อที่จะลองดูและหาสมดุลระหว่างระบบวัสดุเปิดและปิด บริษัทหลายแห่งกำลังใช้ระบบวัสดุแบบไฮบริด ในระบบดังกล่าว ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ได้จัดเตรียมวัสดุที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องและปรับให้เหมาะสมแล้ว แต่พวกเขายังตรวจสอบความถูกต้องของวัสดุของบริษัทอื่นๆ บนแพลตฟอร์มของตนเองด้วย ในปี 2021 Stratasys ผู้ผลิตซึ่งแต่ก่อนใช้เครื่องพิมพ์วัสดุระบบปิด ได้เปลี่ยนมาเป็นระบบวัสดุแบบไฮบริดที่เรียกว่า ใบอนุญาตวัสดุแบบเปิด (Open Materials License)

ระบบไฮบริดมีความพยายามที่ผสานรวมความยืดหยุ่นของระบบวัสดุแบบเปิด เข้ากับความเชื่อถือได้ (และโอกาสในการสร้างรายได้) ของระบบวัสดุแบบปิด และที่สำคัญ มันเป็นตัวแทนของการทำให้สมดุลซึ่งอุตสาหกรรมกำลังพยายามจัดการอยู่  ในด้านหนึ่งอุตสาหกรรมวัสดุการผลิตแบบเติมวัสดุได้ขยับขยายพอร์ตโฟลิโอไปยังแอปพลิเคชั่นใหม่ๆ ในขณะที่อีกด้านดูจะทำให้การพิมพ์สามมิติมีความเชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับความต้องการในระดับการผลิต IDTechEx คาดหวังว่าการเปลี่ยนแปลงของแพลตฟอร์มวัสดุการพิมพ์สามมิติจะยังคงส่งอิทธิพลไม่เพียงเฉพาะต่อพอร์ตโฟลิโอของวัสดุที่มีอยู่ แต่ยังส่งผลต่อวิธีการที่วัสดุเหล่านี้จะไปถึงผู้ใช้ปลายทางในทศวรรษหน้าอีกด้วย

อ้างอิง : https://www.etmm-online.com

About The Author