เจาะลึกเปรียบเทียบความแข็งแรงของไนลอน 12 จาก SLS และ MFJ 3D Printing

ทบทวนเทคโนโลยี SLS และ MFJ คือ

  • SLS หรือ Selective Laser Sintering เป็นเทคโนโลยีที่ยิงแสงเลเซอร์พลังงานสูงไปยังผงวัสดุเพื่อให้เชื่อมติดกัน (Sintering) โดยมีการควบคุมอุณหภูมิและสภาวะภายในห้องพิมพ์ ตามแต่ละชนิดของวัสดุ
  • MFJ หรือ Multi Fusion Jet เป็นเทคโนโลยีที่จดสิทธิบัตรโดย Hewlett-Packard (HP) ใช้หลักการเติม Binder หรือตัวประสานไปยังวัสดุผง ทำให้เกิดการยึดติดกันทีละส่วน ทีละชั้น จนได้เป็นรูปร่างตามที่ต้องการ
  • ทั้ง 2 เทคโนโลยีนั้น ในบางข้อมูลถูกจัดอยู่ในกลุ่มเดียวกันคือ Powder Bed Fusion (PDF) หรือเทคโนโลยีที่ใช้ผงขึ้นรูปนั่นเอง
sls printing
SLS
เจาะลึกเปรียบเทียบความแข็งแรงของไนลอน 12 จาก SLS และ MFJ 3D Printing
Binder Jet

ด้วยความที่เทคโนโลยีนี้มีลักษณะของวัสดุที่ใกล้เคียงกัน จนเกิดเป็นคำถามว่า แบบไหนชิ้นงานที่ได้จะมีความแข็งแรงมากกว่ากัน ? นอกจากนี้ยังมีการเปรียบเทียบหลายอย่าง เนื่องจากเป็นเครื่องในระดับอุตสาหกรรม ต้องลงทุนสูง หลายปัจจัยที่เกี่ยวข้องต้องนำมาคำนวนเป็นต้นทุน อาทิเช่น

  • ราคาเครื่องในระดับอุตสาหกรรมของทั้ง 2 แบบ
  • สถาน/พื้นที่ในการติดตั้ง
  • ปัจจัยอื่น พลังงานอื่น ที่ต้องการ เช่น แก๊ส ระบบไฟ
  • ราคาวัสดุสิ้นเปลือง
  • ราคาการซ่อมบำรุง เลเซอร์ ระบบฉีด Binder

ข้อมูลเหล่านี้ได้จากผู้ขาย ทั้งนี้ส่วนของเรื่องความแข็งแรงถึงแม้จะมีข้อมูล Technical Datasheet ออกมา แต่ปัจจัยทดสอบจริงก็ยังเป็นที่สนใจอยู่ บทความนี้เลยนำงานวิจัยที่ศึกษา ทดสอบความแข็งแรงของชิ้นงานนี้ทั้ง 2 เทคโนโลยีมาเปรียบเทียบกัน

ทดสอบความแข็งแรง สมบัติด้านไหนบ้าง

1. ทดสอบแรงดึงยืด (Tensile Test) เพื่อหาแรงดึงและระยะยืดตัวสูงสุด เป็นการทดสอบพื้นฐานทางกล

เจาะลึกเปรียบเทียบความแข็งแรงของไนลอน 12 จาก SLS และ MFJ 3D Printing
การทดสอบแรงดึง

2. ทดสอบอายุความล้า (Fatigue life Test) เป็นการทดสอบซ้ำๆ เพื่อหาอายุการใช้งาน โดยมีผลเป็นจำนวนรอบการทดสอบ

เปรียบเทียบความแข็งแรงของไนลอน 12

บทความนี้อ้างอิงจากงานตีพิมพ์ทางวิชาการในชื่อ “In-depth comparison of polyamide 12 parts manufactured by Multi Jet Fusion and Selective Laser Sintering” หาอ่านฉบับเต็มได้ตามแหล่งข้อมูลต่างในอินเตอร์เน็ท โดยชิ้นงานทดสอบพื้นฐานมี 2 แบบ ดังภาพด้านล่าง

เจาะลึกเปรียบเทียบความแข็งแรงของไนลอน 12 จาก SLS และ MFJ 3D Printing
(ซ้าย) ทดสอบแรงดึง (ขวา) ทดสอบอายุความล้า

ส่วนชิ้นงานทดสอบอีกแบบ ใช้ข้อดีของเทคโนโลยีแบบผง ที่สามารถสร้างเนื้อใน (Infill) แบบโครงสร้างที่ซับซ้อนได้ (Lattice) ซึ่งให้ความแข็งแรงไม่ต่างจากเนื้อตันมาก แต่ปริมาณวัสดุที่ใช้และน้ำหนักลดลงอย่างมาก ใช้สำหรับทดสอบหาอายุความล้า

เจาะลึกเปรียบเทียบความแข็งแรงของไนลอน 12 จาก SLS และ MFJ 3D Printing

ผลทดสอบแรงดึง (Tensile) พบว่าทั้ง 2 เทคโนโลยีให้ค่าแรงดึงสูงสุด (UTS) ใกล้เคียงกันมาก โดยเทคโนโลยี MJF ชิ้นงานสามารถยืดตัว (30% กับ 10.3%) และรับแรงดัด แรงกระแทกได้ดีกว่าพอสมควร ดังนั้นใครที่มีการใช้งานที่ต้องดูดซับแรงน่าจะตอบโจทย์ได้ดีกว่า

เจาะลึกเปรียบเทียบความแข็งแรงของไนลอน 12 จาก SLS และ MFJ 3D Printing

อย่างไรก็ตามในหลาย ทิศทางการพิมพ์และทดสอบโดยรวม SLS ให้ค่าโดยรวมที่ดูสูงกว่า MFJ ดังตารางทดสอบ (พิจารณาจากค่า E)

เจาะลึกเปรียบเทียบความแข็งแรงของไนลอน 12 จาก SLS และ MFJ 3D Printing

ในส่วนของการทดสอบอายุการใช้งานเทคโนโลยี SLS ทำได้ดีสำหรับชิ้นงานที่เป็นโครงร่างผลึก 2 แบบ (CC และ CYF) ในขณะที่ชิ้นงานทดสอบแบบบาร์สี่เหลี่ยม และ SF (ซึ่งเป็นเหลี่ยมเช่นกัน) MFJ ทำได้ดีกว่า

เจาะลึกเปรียบเทียบความแข็งแรงของไนลอน 12 จาก SLS และ MFJ 3D Printing
  • ทางนักวิจัยก็ไม่ได้ฟันธงว่าแบบไหนที่ดีกว่ากัน แค่นำผลทดสอบกับการวิเคราะห์มานำเสนอ แต่มีทิ้งท้ายไว้หนึ่งประโยคว่า MFJ มีความผันผวนน้อยกว่า SLS โดยรวม และมีผลทดสอบดีกว่าในช่วง Stress สูง และด้อยกว่าในช่วง Stress ต่ำ
  • อย่างไรก็ตาม ยังมีอีกหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณาในการซื้อเครื่องทั้ง 2 เทคโนโลยีนี้ ดังที่กล่าวมาข้างต้นบทความ
  • ท่านใดที่อยากศึกษาและอ่านผลวิเคราะห์ข้อมูลอย่างละเอียดสามารถค้นหาได้จากบทความ “In-depth comparison of polyamide 12 parts manufactured by Multi Jet Fusion and Selective Laser Sintering

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Share on facebook
Facebook
Share on google
Google+
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on pinterest
Pinterest

สนใจเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เรามีเครื่องที่ตอบโจทย์การใช้งานทุกประเภท ตั้งแต่บุคคลเริ่มต้นจนไปถึงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ พร้อมให้คำแนะนำการใช้งาน และวัสดุที่เหมาะสม เพื่อให้คุ้มค่าการลงทุนมากที่สุด

ติดตามข่าวสารและบทความ

บทความน่าสนใจอื่นๆ