การใช้โปรแกรมเพื่อให้ได้ไฟล์ที่ดีสำหรับ งานพิมพ์สามมิติ

งานพิมพ์สามมิติไม่ได้มีเพียงแค่โปรแกรมที่ใช้ในการออกแบบและสร้างชิ้นงานออกมาเท่านั้น แต่ยังมีโปรแกรมที่ใช้ในการจัดการและแก้ไขไฟล์สามมิติที่ได้มาจากเครื่องสแกนสามมิติ รวมถึงสามารถจัดการกับไฟล์ที่เป็น 2 มิติให้กลายเป็นไฟล์ในรูปแบบสามมิติอีกด้วย

สำหรับบทความนี้ มาทำความรู้จักกับไฟล์ STL ที่ใช้ในการจัดการงานพิมพ์ 3 มิติ และมาดูว่าไฟล์นี้สามารถนำไปใช้งานกับการพิมพ์ 3 มิติในทางการแพทย์ได้อย่างไร

ทำความรู้จักกับไฟล์ STL ที่ใช้ใน งานพิมพ์สามมิติ

ไฟล์นามสกุล “.STL” (Standard Triangle Language) เป็นไฟล์ที่เก็บข้อมูลสำหรับโมเดลสามมิติ โดยรูปแบบของไฟล์นี้เป็นเพียงข้อมูลพื้นผิวรูปทรงเลขาคณิตที่มีความลึกตื้นเท่านั้น แต่ไม่รวมสี Texture หรือคุณลักษณะทั่วไปของต้นแบบ กล่าวคือเป็นเพียงไฟล์ที่แสดงรูปทรงของวัตถุที่ได้จากการสแกนเท่านั้น

ซึ่งการสแกนนี้ได้มาจาก 3D Scanner เป็นเครื่องมือสำหรับบันทึกข้อมูลที่ได้จากการสแกนลอกเลียนรายละเอียดพื้นผิวภายนอกของวัตถุ และ CAD (Computer Aided Design) ใช้ในการออกแบบชิ้นงานตามความต้องการ โดยกระบวนการสแกนหรือออกแบบด้วยโปรแกรม CAD นี้ทำให้ได้ไฟล์ในรูปแบบ .STL มา

การจัดการไฟล์ STL ด้วยโปรแกรม Materialise Magics

ไฟล์ STL ที่ได้จากการประมาณค่าใกล้เคียงพื้นผิววัตถุที่ถูกสแกนด้วยเครื่องสแกนสามมิติ หรือเขียนขึ้นใหม่โดย CAD และบันทึกเป็นไฟล์ STL บางครั้ง ค่าที่ได้นั้นยังไม่สมบูรณ์แบบ เช่นเดียวกับคุณภาพของการสแกนวัตถุที่ต้องขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าความละเอียดของการสแกนซึ่งในบางครั้งค่าที่ได้ก็ยังไม่สมบูรณ์

ความละเอียดของไฟล์ STL เป็นข้อมูลของรูปสามเหลี่ยมจำนวนมากเชื่อมต่อกัน จนเกิดเป็นรูปร่างหรือรูปทรงชิ้นงานตามความต้องการ เมื่อเพิ่มรายละเอียดของไฟล์งานจะทำให้จำนวนข้อมูลรูปสามเหลี่ยมมีมากขึ้น ส่งผลให้ไฟล์มีขนาดใหญ่ขึ้นตามไปด้วย อย่างไรก็ตามไฟล์ที่ใหญ่ขึ้นไม่ได้มีผลต่อการพิมพ์งาน 3 มิติ

ตัวอย่าง สำหรับรูปทรงลูกบาศก์ 3 มิติ จะประกอบไปด้วย 3 เหลี่ยม 12 ชิ้น มาประกอบกันทั้ง 6 ด้าน โดย ในแต่ละด้านมาจากการต่อกันของรูปสามเหลี่ยม 2 ชิ้น ทำให้ลูกบาศก์ 1 ชิ้นประกอบไปด้วยสามเหลี่ยมจำนวน 12 ชิ้น

แต่สำหรับรูปทรงกลมพื้นผิวจะประกอบไปด้วย 3 เหลี่ยมจำนวนมาก ยิ่งทรงกลมมีขนาดใหญ่จำนวน 3 เหลี่ยมก็จะมีมากขึ้นเช่นกัน ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นการอธิบายพื้นผิวของโมเดลสามมิติ ซึ่งอยู่เบื้องหลังการควบคุมของไฟล์ในรูปแบบ STL

ลักษณะเด่นของ Materialise Magics

นอกเหนือจากการปรับโครงสร้าง 3 เหลี่ยม ที่วางห่างกันหรือซ้อนกันให้กลับไปอยู่ในจุดที่เหมาะสมแล้ว Materialise Magics ยังช่วยเสริมในการออกแบบงานพิมพ์ได้ โดยสามารถเพิ่มโลโก้และข้อความ, จัดวาง Serial numbers, ทำให้มีรูกลวง, เพิ่มลวดลาย (Texture) , ปรับรูปทรงให้ง่ายต่อการพิมพ์ออกมาในรูปแบบสามมิติ และจัดการกับสามเหลี่ยมบนพื้นผิวได้อย่างรวดเร็ว ด้วยเครื่องมือในโปรแกรมที่ใช้งานง่าย

การสร้างข้อมูลงานพิมพ์สามมิติที่ใช้ทางการแพทย์

สำหรับการสร้างข้อมูลงานพิมพ์สามมิติที่ได้มาจากการสแกนร่างกายของผู้ป่วย เป็นอีกหนึ่งรูปแบบการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติสำหรับการแพทย์ เพื่อช่วยในการวิเคราะห์ส่วนต่างๆ ของร่างกายของผู้ป่วยออกมาในรูปแบบ 3 มิติ ซึ่งจะใช้ประโยชน์ได้ตั้งแต่เป็นไฟล์ 3 มิติ หรือทำโมเดลจำลองที่ช่วยให้แพทย์เฉพาะทาง สามารถวิเคราะห์การรักษาของคนไข้ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นโดยแบ่งการสแกนร่างกายออกเป็น

1. CT Scan

การสแกนแบบ CT Scan เป็นการสแกนด้วยรังสี X หรือ X-ray เพื่อเป็นการเก็บข้อมูลจากอวัยวะภายในร่างกายของผู้ป่วย โดยรังสีนี้ใช้สำหรับการสแกนในส่วนของกระดูกหรืออวัยวะที่มีความแข็งออกมาในรูปแบบของข้อมูล 2 มิติ มักนิยมใช้ในการสแกนในกรณีเร่งด่วนหรือฉุกเฉินเนื่องจากในเวลาเพียงแค่ 5 นาทีเท่านั้น

2. MRI

MRI เป็นกระบวนการที่ใช้คลื่นสนามแม่เหล็กแรงสูงและคลื่นวิทยุในการถ่ายภาพเนื้อเยื่อ อวัยวะ ไปจนถึงโครงสร้างของร่างกาย โดยให้ภาพ 2 มิติที่มีความคมชัดสูง ซึ่งทำให้ผลของการเก็บข้อมูลด้วยเครื่องมือนี้มีความแม่นยำค่อนข้างสูง

3. Laser Scan

เป็นการสแกน 3 มิติ พื้นผิวภายนอกของวัตถุซึ่งใช้ได้กับทั้งสิ่งของและสิ่งมีชีวิต ซึ่งจะสแกนได้เพียงโครงสร้างภายนอกเท่านั้น ไม่สามารถเก็บรายละเอียดของสิ่งที่อยู่ภายในโครงสร้างหรืออวัยวะภายในได้เหมือนกับ CT Scan หรือ MRI

โดยผลจากการสแกนสามารถนำไปสร้างเป็นไฟล์ 3 มิติได้ทันที และไฟล์ .STL ที่ได้ก็สามารถนำไปปรับแต่งได้ด้วยโปรแกรมจัดการไฟล์สามมิติ

การนำไฟล์ที่ได้จากการสแกนทางการแพทย์มาสร้างเป็นไฟล์ STL

หลังจากที่ได้ไฟล์ที่ผ่านการสแกนอวัยวะของผู้ป่วยแล้วจะเห็นได้ว่า ไฟล์ที่ได้จาก CT Scan และ MRI ยังเป็นภาพ 2 มิติอยู่ จึงต้องนำไฟล์ภาพเหล่านี้ไปผ่านกระบวนการสร้างให้เป็นภาพ 3 มิติก่อน ด้วยการนำเข้าสู่โปรแกรม Mimics ซึ่งจะทำการประมวลภาพ 2 มิติให้ไฟล์กลายเป็น .STL

โปรแกรม Mimics จะสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการในรูปแบบสามมิติ โดยที่เราสามารถตัดแบ่ง ทำเพิ่ม หรือปรับแต่งขนาด ความกว้าง ความลึกได้ตามต้องการ เพื่อใช้งานภาพ 3 มิตินั้น หรือสั่งพิมพ์ให้ออกมาเป็นโมเดลสามมิติเพื่อใช้ในการวิเคราะห์การรักษาผู้ป่วยต่อไป

สรุป

จะเห็นได้ว่าการพัฒนาของโปรแกรมที่ใช้ในการจัดการไฟล์ STL รวมถึงไฟล์ชนิดอื่นที่ได้มาจากการสแกนนั้น สามารถนำมาปรับแต่งหรือแก้ไขได้อย่างตรงตามความต้องการของผู้ใช้งาน จนถึงในวงการพิมพ์สามมิติสำหรับการแพทย์เองก็มีการนำโปรแกรมและเครื่องมือเหล่านี้มาใช้งานอย่างจริงจังและแพร่หลาย เนื่องจากผลของการพิมพ์นี้สามารถสร้างโมเดลเพื่อวิเคราะห์อวัยวะ หรือโครงสร้างของผู้ป่วย มีผลให้การรักษามีความแม่นยำได้มากยิ่งขึ้น

สำหรับใครที่ต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการจัดการไฟล์ให้สมบูรณ์ ก่อนทำการพิมพ์ในรูปแบบสามมิติ หรือการใช้โปรแกรมจัดการไฟล์สามมิติสำหรับการแพทย์เพิ่มเติม ติดต่อเราได้ที่นี่ เรามีผู้เชี่ยวชาญที่คอยให้คำปรึกษากับคุณอย่างเต็มที่