Review แนววิศวกรรม เส้นพลาสติกสำหรับเครื่อง FDM 3D Printer

3D Printer Filament จะมีสมบัติทางกลของวัสดุเส้นพลาสติกที่สามารถจับต้อง มองเห็น และพิสูจน์ได้ง่าย การทดลองบางอย่างมี Maker หลายๆท่านทำเครื่องวัดขึ้นมาเองได้ไม่ยาก ถึงแม้อาจจะคลาดเคลื่อนจากมาตรฐานไปบ้าง แต่ก็เปรียบเทียบกันภายในได้ดี (in-house method) ในขณะที่มาตรฐานการทดสอบส่วนใหญ่จะมีทั้ง ASTM DIN JIS ต่างๆมากมาย จากระบบ FDM 3D Printer

คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ เช่น ความทนต่อแรงดึง (Tensile Strength) ความแข็งแรงทางแรงกด (Compressive Strength) ฯลฯ เป็นสิ่งที่จะบอกว่าวัสดุนั้นๆ สามารถที่จะรับหรือทนทานแรงหรือพลังงานเชิงกลภายนอกที่มากระทำได้ดีมากน้อยเพียงใด

คุณสมบัติที่หลากหลายสำหรับวัสดุแต่ละชนิด เพื่อใช้เปรียบเทียบในการเลือกวัสดุกับอีกวัสดุหนึ่งได้อย่างง่ายดาย การเลือกวัสดุให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์นั้นมีความสำคัญมาก จะต้องเลือกใช้วัสดุแบบใดให้ตรงกับลักษณะการใช้งานนั้นขึ้นอยู่กับว่าเราจะนำไปใช้งานด้านใด หรือมีจุดมุ่งหมายอย่างไรมากกว่านั่นเอง

1. ความทนทานต่อแรงดึง

สิ่งที่สำคัญของการทดสอบสมบัติด้านแรงดึงของเส้นพลาสติก มักทดสอบจากการใช้เครื่อง Universal testing machine ให้แรงดึงกับชิ้นงานทดสอบด้วยอัตราเร็วในการดึงคงที่ และบันทึกค่าค่าแรงดึง (Tension force) ที่เปลี่ยนไปตามระยะการยืดตัว (Deformation) ของวัสดุ โดยขณะชิ้นทดสอบยืดออกจะมีแรงต้าน ซึ่งแรงต้านของชิ้นงานทดสอบนี้ มีผลทำให้ตัววัดแรงสามารถวัดแรงออกมาได้ แรงที่วัดออกมา มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg) หรือนิวตัน (N) การทดสอบจะต้องดึงชิ้นทดสอบจนกระทั่งชิ้นทดสอบขาดออกจากกัน ซึ่งแรงต้านสูงสุดของชิ้นทดสอบเป็นผลที่ได้จากการวัดแรง ดังนั้นชิ้นงานทดสอบสามารถทนแรงดึงสูงสุดเท่ากับแรงต้านของชิ้นงานที่ทนได้ก่อนขาดจากกัน

2. ความทนทานต่อแรงอัด

ความสามารถในการทนต่อแรงกดหรือแรงอัด (Compressive Stress) เป็นแรงอัดในลักษณะของแรงต้านที่อยู่ภายในของวัสดุเส้นพลาสติก ที่มีความพยายามในการต้านทานต่อแรงภายนอก ที่มากระทำต่อวัสดุนั้นๆ นั่นเอง

3. ความสามารถทนต่อแรงกระแทก

ความสำคัญของการทดสอบแรงกระแทก เพื่อเลือกใช้วัสดุสำหรับงานบางประเภทได้อย่างถูกต้องและเหมาะสม วิศวกรจำเป็นต้องทราบถึงคุณสมบัติความสามารถในการทนต่อแรงกระแทรกของวัสดุ เพื่อประเมินโอกาสการแตกหักเสียหาย และความปลอดภัยในขณะใช้งานในสภาวะต่างๆ การทดสอบแรงกระแทก (Impact Test) ซึ่งเป็นการทดสอบ เพื่อหาการวัดค่า Impact Energy, Impact Transition Temperature (ITT) และศึกษาผิวรอยแตก (Fracture Surface) ของวัสดุ โดยการตีชิ้นทดสอบขนาดมาตรฐานจนเกิดการแตกหัก จุดประสงค์ในการทำการทดสอบ เพื่อศึกษาเกี่ยวกับความสามารถในการรับแรงกระแทก (Dynamic Load) ของวัสดุ สำหรับค่าที่นิยมวัดมากที่สุดในการทดสอบแรงกระแทก คือ ค่า Impact Energy ซึ่งหมายถึงพลังงานที่วัสดุดูดซับไว้ได้เมื่อได้รับแรงกระแทก (Dynamic Impact Force) จนเกิดการแตกหัก

4. การทนต่ออุณหภูมิ

การทดสอบอุณหภูมิในการอ่อนตัวของพลาสติก คือ heat distortion (deflection)
temperature (HDT) และ Vicat softening point (VICAT) ซึ่งเป็นการทดสอบผลกระทบของอุณหภูมิต่อสมบัติของพลาสติกในระยะสั้นๆ (short tem effects) และอาจจะใช้ในการบ่งบอกถึงลักษณะเฉพาะของวัสดุ อย่างเช่น

PETG (Polyethylene terephthalate Glycol) เหนียวมาก โปร่งใส ราคาแพง ใช้ทำแผ่นฟิล์มบาง ๆ บรรจุอาหาร

ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) มีสมบัติทนต่อกรดและด่าง ไอน้ำและอากาศซึมผ่านได้พอควร ทนสารเคมีได้ดี มีความเหนียว โปร่งแสง ใช้ผลิตถ้วย ถาด เป็นต้น

Nylon เป็นพลาสติกที่มีความเหนียวมาก คงทนต่อการเพิ่มอุณหภูมิ ทำแผ่นแลมิเนตสำหรับทำถุงพลาสติกบรรจุอาหารแบบสุญญากาศ

5. การทนต่อสภาพอากาศ

วัสดุที่เป็นพลาสติกที่ทนต่อสภาวะแวดล้อม สามารถทนต่อสภาวะบรรยากาศได้ดี นั้นต้องอาศัยปัจจัยอื่นร่วมด้วย อย่างเช่น ทนสารเคมี ทนความร้อน แข็งแกร่ง รวมทั้งสารเคมีดี มีความเหนียว เป็นต้น เนื่องจากเมื่อเวลาผ่านไปสมบัติด้านอื่นๆ ของวัสดุจะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาและอุณหภูมิด้วยเช่นกัน

ดังนั้น FDM 3D Printer ใช้พลาสติกแต่ละชนิดประเภท มีหลากหลายของคุณสมบัติ และแตกต่างกัน สามารถนำไปใช้งานตามวัตถุประสงค์และความเหมาะสม การพิจารณาเลือกใช้พลาสติกเป็นสิ่งที่สำคัญ ทั้งนี้ควรเลือกพิจารณาจากคุณสมบัติของพลาสติกแต่ละประเภทให้ตรงกับผลิตภัณฑ์

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

3D Printing Materials

Natural Material ในเทคโนโลยี Selective Laster Sintering (SLS)

นิยามของวัสดุธรรมชาติในเทคโนโลยี SLS 3D Printing สำหรับบทความนี้อ้างอิงเฉพาะวัสดุในกลุ่มพอลิเมอร์ (Polymer) ที่มีวัสดุสำหรับธรรมชาติจำนวนมากในปัจจุบัน ปัจจุบันมีหลายคำศัพท์ที่ทำให้ผู้อ่านสับสนได้

อ่านต่อ
3D Printing Materials

ข้อมูลเทคโนโลยี Copper 3D Printing การใช้งาน และแนวโน้มในอนาคต

วัสดุทองแดงหรือ Copper คืออะไร ทองแดงเป็นโลหะชนิดหนึ่งที่มีการนำมาใช้งานมากและนานที่สุด มีสมบัติเด่นหลายอย่าง อาทิเช่น มีค่าการนำไฟฟ้าสูง ราคา

อ่านต่อ