Metal 3D Printer มีผลอย่างไรต่อการผลิต
Metal 3D printer เป็นเทคโนโลยีใหม่ในระบบการผลิตของอุตสาหกรรม โดยจะเปลี่ยนการออกแบบใหม่ทั้งหมด (re-design) เพื่อให้มีน้ำหนักลดลง มีรูปร่างที่ซับซ้อนได้มากขึ้น ปัจจุบันมีหลายเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนโลหะจากเครื่อง 3D Printer (อ่านเทคโนโลยี 3D Printing ในปัจจุบัน)
3D Printer เป็นการพิมพ์โลหะ (Metal print) โดยตรงกับชิ้นส่วน และจะถูกสร้างขึ้นทีละชั้น การใช้เทคนิคนี้สามารถสร้างชิ้นส่วนที่ซับซ้อนอย่างมากๆได้ อนุภาคผงโลหะที่อยู่กันแบบหลวมๆ จะค่อยๆหลอมรวมเข้าด้วยกัน จนเป็นเนื้อเดียวกันด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง เลเซอร์จะยิงไปยังอนุภาคผง เพื่อเลือกเลเยอร์แนวนอนบาง ๆ ตามลำดับ การเชื่อมต่อเลเยอร์ใหม่แต่ละอันเข้ากับชั้นก่อนหน้านั้นเป็นทางเลือกที่มีคุณภาพสูง สำหรับกระบวนการผลิตด้วย 3D Printer ดีกว่าแบบดั้งเดิม เนื่องจากไม่มีการใช้เครื่องมือใด ๆ จึงไม่มีเศษส่วนของโลหะสำหรับการขึ้นรูป ทำให้ไม่มีการกำจัดเศษของโลหะ ชิ้นส่วนไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยการลบวัสดุในขั้นตอนต่าง ๆ แต่สร้างโดยการเพิ่มวัสดุ ข้อดีอื่น ๆ คือกำหนดเวลาได้รวดเร็ว และความสามารถทำการผลิตชุดประกอบที่ซับซ้อนมากๆ ให้เป็นส่วนเดียวหรือชิ้นเดียวกันได้
ปัจจุบันมีวิธีการและเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะหลายชนิด เช่น
• Metal powder bed fusion 3D printing (SLS, SLM, DMP)
• Directed Energy Deposition (DED)
• Metal filament extrusion (FFF, FDM)
• Material Jetting and Binder Jetting
• DLP (resin)
การพิมพ์ชิ้นส่วนโลหะจากอลูมิเนียมและไทเทเนียม ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D Direct Metal Laser Sintering (DMLS) เทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลังเหล็กกล้าที่พิมพ์ 3 มิติ รู้จักกันในนาม Indirect Metal 3D Printing เทคนิคนี้สร้างแบบจำลองขึ้นจากผงเหล็กละเอียดที่ติดกาวเข้าด้วยกัน – ชั้นโดยชั้น, จากล่างขึ้นบน เช่นเดียวกับกระบวนการพิมพ์ 3 มิติเชิงอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่การพิมพ์โลหะทางอ้อมไม่รวมเส้นใยใด ๆ แต่จะขึ้นอยู่กับผงเหล็กละเอียดมาก ด้วยวิธีนี้การพิมพ์โลหะทางอ้อมยังคงคล้ายกับเครื่องพิมพ์ DMLS ที่ใช้ผงอลูมิเนียมหรือไทเทเนียม
ขั้นตอนการทำงาน
- ผงเหล็กบางมากๆ แต่มีชั้นบางๆกระจายออกไปด้วยลูกกลิ้ง
- หัวเครื่องพิมพ์จะวางกาวหยดเล็ก ๆ ลงบนพื้นที่ของเลเยอร์ที่เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบนั้น เมื่อเสร็จแล้วชั้นจะแห้ง โดยใช้เครื่องทำความร้อน
การสร้างความเข้มแข็ง
ชิ้นส่วนไม่ได้มีอะไรมากไปกว่าผงเหล็กที่ติดกาว ยังไม่เป็นวัตถุโลหะที่แข็งแกร่ง จึงต้องนำเข้าในเตาเผา โดยระหว่างการเผาวัสดุพอลิเมอร์จะละลายออกจนหมด เหลือแต่ชิ้นงานที่เป็นโลหะจากผงเหล็กที่หลอมรวมเข้าด้วยกัน นี่คือเหตุผลที่กระบวนการนี้เรียกว่าการพิมพ์โลหะ “ทางอ้อม” ทำให้โลหะมีความแข็งแกร่งนั้นเอง
ส่วนการพิมพ์โลหะ“ ตรง” จะใช้สำหรับโลหะ เช่น ไทเทเนียม และอลูมิเนียม จะทำการเผาผงในระหว่างกระบวนการพิมพ์ด้วยลำแสงเลเซอร์ หรือการพิมพ์โดยใช้เทคนิค Binder Jetting ฉีดสาร Binder ลงบนผงโลหะเพื่อขึ้นรูปชิ้นงาน แทนการใช้ความร้อนละลายและฉีดวัสดุ ทำให้ได้ชิ้นงานที่มีความละเอียดสูง
ประโยชน์การใช้ Metal 3D Printer
- เครื่องพิมพ์วัสดุรองงรับซอฟต์แวร์และแอปพลิเคชัน
- ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง และอย่างต่อเนื่องแม้ในงานสร้างครั้งแรก
- พื้นผิวและความละเอียดที่ยอดเยี่ยม
- วัสดุเหลือใช้น้อยที่สุด
- สะอาดและปลอดภัยเพราะไม่มีผู้ปฏิบัติงาน
- ชิ้นงานติดต่อกับวัสดุผงได้ดี
- สามารถผลิตชิ้นส่วนที่ไม่สามารถผลิตได้ตามปกติโดยใช้วิธีการดั้งเดิม
- เวลาในการผลิตลดลงและเพิ่มความแม่นยำของชิ้นส่วน
- ใช้งานง่าย ไม่ยุ่งยาก
เครื่อง 3D printer ที่รองรับ
เครื่อง 3D printer ที่รองรับการพิมพ์วัสดุประเภทโลหะ เช่น
- 3D Systems ProX DMP 300
- DMG Mori LASERTEC 30 SLM
- Additec μPrinter
- Digital Metal DM P2500
- Desktop Metal Studio
(https://www.engineering.com)
ProX® DMP300
Fiber Laser; P=500 W – λ=1070 nm
Layering system; Adjustable
Building volume; 250 x 250 x 300 mm
Metal materials; Stainless steel, tool steels, non-ferrous alloys, super alloys…
Ceramic materials; Alumina, cermet, …
Repeatability; X=20 μm ; y=20 μm ; z=20 μm
Detail size; X=100 μm ; y=100 μm ; z=20 μm
Loading system; Automatic
Recycling system; Automatic
CAD/CAM software; ProX® DMP Manufacturing
Control software; PX Control V2
CAD read formats; STL
Desktop Metal Studio
Manufacturer; Desktop Metal
Category; Professional
Technology; Extrusion (FFF, FDM…)
Material; Metal
Max. build size; 300 × 200 × 200 mm
Release date; 2017
Country; United States
