บทความ › งานพิมพ์ 3 มิติ

ออกแบบ กล่องใส่บอร์ด พิมพ์ 3 มิติ ให้ใส่พอดีตั้งแต่ครั้งแรก

วัดบอร์ดให้ถูก เผื่อระยะเท่าไหร่ ผนังหนาแค่ไหน คำนวณขนาดกล่องทีละขั้น รูสกรูกับช่อง USB ช่องระบายให้เซนเซอร์ และเลือกวัสดุ PLA PETG ABS

เริ่มต้น อ่าน 6 นาที 16 ตุลาคม 2569 โปรเจกต์ เมกเกอร์ ชิ้นแรก · บทที่ 3/3

อ่านจบแล้วจะรู้
  • งานพิมพ์ FDM ไม่ได้ขนาดตรงกับแบบเป๊ะ ขอบนอกมักโตขึ้นเล็กน้อย รูมักเล็กลง
  • เผื่อระยะรอบบอร์ดราว 0.3–0.5 mm ต่อด้าน แล้วพิมพ์ชิ้นทดสอบเล็ก ๆ ก่อนพิมพ์กล่องเต็ม
  • ความหนาผนังควรเป็นจำนวนเท่าของความกว้างเส้นพิมพ์ เช่น 1.6 หรือ 2.0 mm สำหรับหัว 0.4 mm
  • PLA นิ่มลงที่ราว 55–60 °C ไม่เหมาะกับที่ร้อน เช่น ในรถกลางแดด

บอร์ดทำงานแล้ว เซนเซอร์อ่านค่าได้แล้ว ขั้นต่อไปคือทำให้มันกลายเป็นอุปกรณ์ที่วางบนโต๊ะได้ โดยไม่มีสายห้อยรุงรัง กล่องพิมพ์ 3 มิติคือคำตอบ แต่กล่องใบแรกของหลายคนมักใส่บอร์ดไม่ลง หรือหลวมจนบอร์ดโยก บทนี้คือวิธีออกแบบให้พอดีตั้งแต่ครั้งแรก

ตัวเลขในบทอ้างอิงเครื่องพิมพ์แบบ FDM (ฉีดเส้นพลาสติก) หัวฉีด 0.4 mm ความสูงชั้น 0.2 mm ซึ่งเป็นค่าตั้งต้นที่พบบ่อยที่สุด

ทำไมงานพิมพ์ไม่ตรงกับแบบ

เครื่อง FDM วางเส้นพลาสติกที่ถูกกดให้แบน เส้นจึงบานออกด้านข้างเล็กน้อย ผลที่ตามมาคือ

  • ขอบนอก ของชิ้นงานมักโตกว่าแบบเล็กน้อย
  • รูและช่องด้านใน มักแคบกว่าแบบ เพราะเส้นบานเข้าไปในรู
  • รูในไฟล์ STL เป็นรูปหลายเหลี่ยม ไม่ใช่วงกลมจริง จึงเล็กลงอีกนิด

ความคลาดเคลื่อนระดับ 0.1–0.3 mm พบได้ทั่วไป และต่างกันไปตามเครื่อง วัสดุ และการตั้งค่า จึงไม่มีตัวเลขเดียวที่ใช้ได้กับทุกเครื่อง

อย่าเดาว่าเครื่องตัวเองคลาดเท่าไหร่ พิมพ์ชิ้นทดสอบเล็ก ๆ แล้ววัด ใช้เวลาไม่กี่นาที ประหยัดการพิมพ์กล่องทิ้งหลายชั่วโมง

ขั้นที่ 1: วัดของจริง

ใช้เวอร์เนีย (calipers) วัดบอร์ดจริงที่จะใส่ ไม่ใช้ขนาดจากเว็บ เพราะบอร์ดชื่อเดียวกันจากคนละผู้ผลิตอาจต่างกันหลายมิลลิเมตร สิ่งที่ต้องวัด

  • ความกว้าง ความยาว และความหนาของแผ่นบอร์ด
  • ความสูงของชิ้นที่สูงที่สุดบนบอร์ด และความยาวขาที่โผล่ใต้บอร์ด
  • ตำแหน่งช่อง USB วัดจากขอบบอร์ดถึงกึ่งกลางช่อง
  • ตำแหน่งรูยึด ถ้ามี บอร์ดบางรุ่นไม่มีรูยึด ต้องใช้ร่องรับขอบบอร์ดหรือคลิปแทน

ขั้นที่ 2: เลือกระยะเผื่อ

ค่าด้านล่างเป็นจุดตั้งต้นสำหรับหัว 0.4 mm ต่อด้าน แล้วปรับตามผลชิ้นทดสอบ

ต้องการแบบไหนระยะเผื่อต่อด้าน
อัดแน่น ต้องกดเข้า0.0–0.1 mm
พอดี เลื่อนเข้าได้0.2 mm
หลวม วางลงได้เอง0.3–0.5 mm

กล่องใส่บอร์ดควรเลือกแบบหลวม บอร์ดวางลงได้โดยไม่ต้องดัน แล้วค่อยล็อกด้วยสกรู ร่อง หรือฝา การดันบอร์ดเข้าช่องแน่น ๆ เสี่ยงทำให้บอร์ดงอ

ขั้นที่ 3: คำนวณขนาดกล่อง

สมมติวัดบอร์ดได้ 51.5 × 28.4 mm เลือกระยะเผื่อ 0.5 mm ต่อด้าน ผนังหนา 2.0 mm

2.02.00.50.5บอร์ด 51.5ผนังระยะเผื่อบอร์ดด้านใน 52.5 mmด้านนอก 56.5 mm
ภาพตัดตามความยาวกล่อง (ไม่ตามสเกล) ด้านใน = บอร์ด + ระยะเผื่อสองข้าง ด้านนอก = ด้านใน + ผนังสองข้าง
  1. ด้านในกล่อง = 51.5 + 0.5 + 0.5 = 52.5 mm และ 28.4 + 0.5 + 0.5 = 29.4 mm
  2. ด้านนอกกล่อง = 52.5 + 2.0 + 2.0 = 56.5 mm และ 29.4 + 2.0 + 2.0 = 33.4 mm

ความสูงคิดเป็นชั้น ๆ จากล่างขึ้นบน

ส่วนความสูง
พื้นกล่อง2.0 mm
เสารองบอร์ด (เผื่อขาที่โผล่ใต้บอร์ด)5.0 mm
แผ่นบอร์ด1.6 mm
ชิ้นที่สูงที่สุดบนบอร์ด8.0 mm
ระยะเผื่อใต้ฝา2.0 mm
รวมความสูงภายนอก (ไม่รวมฝา)18.6 mm

ตัวเลขในตารางเป็นตัวอย่าง ใส่ค่าที่วัดจากบอร์ดตัวเองแทน

ทำไมผนัง 2.0 mm: หัว 0.4 mm พิมพ์เส้นกว้างราว 0.4–0.45 mm ผนังที่หนาเป็นจำนวนเท่าของเส้น เช่น 1.6 mm (4 เส้น) หรือ 2.0 mm จะพิมพ์ออกมาแน่น ไม่มีช่องว่างกลางผนัง

เขียนเป็นแบบที่แก้ตัวเลขได้

โค้ด OpenSCAD นี้สร้างกล่องเปิดด้านบนจากตัวเลขที่วัดได้ วัดบอร์ดใหม่ก็แก้แค่บรรทัดแรก

// ขนาดที่วัดได้ (mm)
board   = [51.5, 28.4];
clear   = 0.5;   // ระยะเผื่อต่อด้าน
wall    = 2.0;
floor_t = 2.0;
height  = 18.6;  // ความสูงภายนอก

inner = board + [2 * clear, 2 * clear];
outer = inner + [2 * wall, 2 * wall];

difference() {
  cube([outer[0], outer[1], height]);
  translate([wall, wall, floor_t])
    cube([inner[0], inner[1], height]);
}

เครื่องมือแบบ parametric บนเบราว์เซอร์ก็มี เช่น Forge ซึ่งเป็นงานของเจ้าของเว็บนี้

รูสกรู ช่อง USB และช่องระบาย

  • รูสกรู M3 ขันเข้าเนื้อพลาสติกตรง ๆ ใช้รูราว 2.5–2.8 mm ให้เกลียวสกรูกัดเนื้อพลาสติก ถ้าต้องเปิดปิดบ่อย ใช้ heat-set insert (บุชทองเหลืองที่ใช้หัวแร้งกดลงในรู) ขนาดรูตามที่ผู้ผลิต insert กำหนด
  • ช่อง USB หัวสายมีปลอกพลาสติกที่ใหญ่กว่าตัวช่องบนบอร์ด วัดหัวสายที่ใช้จริง แล้วเผื่อรอบช่องอย่างน้อย 1 mm
  • ช่องระบายสำหรับเซนเซอร์ จากบทที่แล้ว BME280 ที่อยู่ใกล้ ESP32 อ่านค่าอุณหภูมิสูงเกินจริง ให้แบ่งช่องเล็กแยกสำหรับเซนเซอร์ เจาะรูระบายด้านข้าง และกั้นผนังระหว่างช่องเซนเซอร์กับบอร์ด

วางชิ้นงานบนฐานพิมพ์

พิมพ์กล่องโดยหงายด้านเปิดขึ้น พื้นกล่องติดฐานพิมพ์ ผนังจะพิมพ์ขึ้นตรง ๆ ไม่ต้องใช้ support ฝาพิมพ์แยกโดยวางด้านเรียบลงฐาน ส่วนที่ยื่นออกไม่เกิน 45 องศาจากแนวตั้งพิมพ์ได้โดยไม่ต้องรองรับ รูที่อยู่บนผนังด้านข้างจะมีด้านบนยุบเล็กน้อย ทำเป็นรูปหยดน้ำ (teardrop) หรือคว้านหลังพิมพ์

เลือกวัสดุ

วัสดุนิ่มลงที่ราวเหมาะกับข้อควรรู้
PLA55–60 °Cใช้ในบ้าน ห้องแอร์พิมพ์ง่ายที่สุด แต่บิดเบี้ยวถ้าโดนความร้อน
PETGราว 80 °Cใกล้หน้าต่าง ความร้อนปานกลางเหนียวกว่า PLA มีเส้นใยยืดตามหัวฉีดบ้าง
ABS / ASAราว 100 °Cที่ร้อน กลางแจ้ง (ASA)หดตัวมาก ควรพิมพ์ในตู้ปิดและระบายอากาศ

ตัวเลขเป็นค่าโดยประมาณ ขึ้นกับยี่ห้อเส้น ดูจาก datasheet ของเส้นที่ใช้

ความปลอดภัย

  • หัวฉีดร้อนราว 190–260 °C และฐานพิมพ์ร้อน 60–100 °C ตามวัสดุ ห้ามจับระหว่างพิมพ์และหลังพิมพ์ใหม่ ๆ
  • วางเครื่องในที่อากาศถ่ายเท ABS และ ASA ปล่อยไอระเหยที่ไม่ควรสูดดม
  • อย่าทิ้งเครื่องไว้ตอนพิมพ์ชั้นแรก ๆ และอย่าวางของติดไฟใกล้เครื่อง

ข้อผิดพลาดที่เจอบ่อย

  • ใช้ขนาดบอร์ดจากอินเทอร์เน็ต แทนการวัดจริง
  • ไม่เผื่อระยะเลย แบบตรงกับบอร์ดเป๊ะ ผลคือใส่ไม่ลง
  • ลืมความสูงของขาใต้บอร์ด บอร์ดวางไม่ราบ
  • ช่อง USB พอดีกับช่องบนบอร์ด แต่หัวสายจริงเสียบไม่เข้า

ครบสามบทแล้ว: LED ที่ต่อถูก เซนเซอร์ที่อ่านค่าได้ และกล่องที่ใส่พอดี ต่อจากนี้เป็นการรวมทั้งหมดเป็นอุปกรณ์ชิ้นเดียว

คำถามที่พบบ่อย

ใช้โปรแกรมอะไรออกแบบดี

โปรแกรมไหนก็ได้ที่แก้ขนาดด้วยตัวเลขได้ (parametric) เช่น OpenSCAD, FreeCAD หรือ Fusion ข้อดีคือวัดบอร์ดใหม่แล้วแก้ตัวเลขเดียว กล่องทั้งใบปรับตาม

ทำไมรูสกรูที่พิมพ์ออกมาเล็กกว่าที่ออกแบบ

เส้นพลาสติกถูกกดแบนแล้วบานเข้ามาในรู และรูในไฟล์ STL เป็นรูปหลายเหลี่ยมที่เล็กกว่าวงกลมจริงเล็กน้อย เผื่อรูใหญ่ขึ้นราว 0.2–0.3 mm หรือใช้ดอกสว่านคว้านหลังพิมพ์

ต้องใช้ support ไหม

ถ้าพิมพ์กล่องโดยหงายด้านเปิดขึ้น และพิมพ์ฝาแยก มักไม่ต้องใช้ ส่วนที่ยื่นออกเกิน 45 องศาจากแนวตั้ง หรือสะพานที่ยาวมาก ค่อยพิจารณา support

วงจรและโค้ดในบทความทดสอบกับบอร์ดตัวอย่าง บอร์ดต่างรุ่นอาจใช้ขาต่างกัน ตรวจ pinout ของบอร์ดที่ใช้ก่อนต่อไฟเสมอ