• sales
  • 064-931-9191
  • admin@sync-innovation.com
  • support
  • 095-778-1204
  • support@sync-innovation.com
  • mon-sat 8:00-18:00

Desktop Metal Fiber เครื่องพิมพ์ 3 มิติสำหรับอุตสาหกรรม

Desktop Metal Fiber เป็นเครื่องในกลุ่มของวัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์จาก Desktop Metal โดยเน้นไปที่อุตสาหกรรมที่ต้องการชิ้นส่วนที่มีขนาดเบา และมีความแข็งแรงสูง ในขณะที่ต้นทุนไม่สูงเท่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติ จากวัสดุโลหะ โดยหลักการของเครื่องใช้แนวคิดแบบเครื่อง FDM ทั่วไป คือการรีดวัสดุหลอมเหลวไหลผ่านหัวฉีด เสริมความแข็งแรงด้วยการเติมเส้นใย (Fiber) ระหว่างการพิมพ์ ซึ่งมีทั้งแบบยาวต่อเนื่อง (Continuous Fiber) และแบบเทป (Composite) ซึ่งทั้ง 2 รูปแบบให้ความแข็งแรงที่ดีกว่า เส้นคอมโพสิตทั่วไป ที่มีเส้นใยชนิดสั้น (short) ผสมอยู่ ทั้งนี้ตัวเครื่องมีขนาดที่เล็กลงจากรุ่นพิมพ์โลหะมาก ใช้งานง่าย ไม่ซับซ้อน เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการผลิตภัณฑ์น้ำหนักเบาลง แต่มีความแข็งแรงใกล้เคียงโลหะ  บทความนี้จะแนะนำเทคโนโลยีและวัสดุที่ใช้กับเครื่องเพื่อเป็นข้อมูลเปรียบเทียบ สำหรับบริษัทที่กำลังจะลงทุนกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ในระดับอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นชนิดพิมพ์โลหะ หรือพิมพ์คอมโพสิต (สามารถอ่านบทความเครื่องพิมพ์โลหะของ Desktop Metal ได้ที่ “ทำความรู้จัก Desktop Metal เครื่อง Metal 3D Printer โลหะ ในราคาเริ่มต้น

หลักการทำงานของเครื่อง

Desktop Metal Fiber มีขนาดกระทัดรัดไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่ติดตั้งอะไรมาก รวมถึงเป็นเครื่องระบบปิด ดังนั้นจึงไม่ต้องกังวลเรื่องกลิ่น หรือผงพลาสติกขนาดเล็กที่เป็นอันตรายต่อร่างกาย อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนยังแนะนำว่าให้หาพื้นที่วางเฉพาะ เพราะขณะเปิดประตูด้านหน้าเครื่องก็ยังมีโอกาสที่ฝุ่นจะฟุ้งกระจายอยู่

ทั้งนี้ตัวเครื่องจะมี 2 หัวฉีด ซึ่งทำหน้าที่แตกต่างกันคือวัสดุหลัก และวัสดุเสริมแรง ในส่วนของวัสดุหลักก็จะเป็นวัสดุทั่วไปในเครื่อง FDM เช่น ไนลอน PEEK ในขณะที่วัสดุเสริมแรงจะเป็นพวกเส้นใยคาร์บอน และเส้นใยแก้ว มีทั้งแบบต่อเนื่องและแบบเทป

Fiber 3d printing

ทาง Desktop Metal ได้จดสิทธิบัตรการพิมพ์ระบบเส้นใยแบบเทป ที่เกิดจากเส้นคอมโพสิตสานเข้าด้วยกันเป็นแผ่นในชื่อ Micro Automated Fiber Placement (μAFP) โดยแทนที่จะผสมเส้นในเข้ากับเส้น Filament แล้วพิมพ์ (กรณีนี้เส้นในจะหัก สั้นลง จนประสิทธิภาพการเสริมแรงลดต่ำลง) ได้เลือกใช้หัวที่มีลักษณะผ้าเทปใสแบบที่เราใช้กัน วางไปบางๆในบริเวณที่ต้องการเสริมแรง เช่น ภายในโครงสร้างของชิ้นงาน (infill) หรือชั้นถัดจากผนังชั้นนอก (Inner Shell) ซึ่งช่วยประหยัดวัสดุคอมโพสิตที่ใช้ เฉพาะส่วนที่ต้องการเสริมแรงผ่านซอฟแวร์ที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งทำงานผ่านระบบ Cloud

  • ในขณะที่เส้นใยแบบสั้น ประสิทธิภาพในการเสริมแรงจะต่ำกว่ามากอยู่ที่ราวๆ 20-40% เท่านั้น
  • ส่วนเส้นใยแบบยาวจะมีข้อเสียตรงด้านตั้งฉากการเรียงตัวของเส้นใย มักไม่มีประสิทธิภาพในการเสริมแรง และะมักเสียหายจากแรงเฉือน (shear stress) ที่เกิดขึ้น
  • ระบบ μAFP ช่วยแก้ไขปัญหาดังกล่าว ได้เป็นอย่างดี แลกกับต้นทุนด้าน เทปคอมโพสิตที่จะมีราคาสูงกว่าระดับหนึ่ง
  • อ่านข้อมูลด้านการพิมพ์ 3 มิติของวัสดุคอมโพสิตได้ที่ “รีวิวเทคโนโลยี Composite 3D Printer ในปัจจุบัน
MEDIA fiber 3d printer desktop metal

ความคุ้มค่าของการลงทุน

วัสดุคอมโพสิต ที่มีสารเสริมแรงส่วนใหญ่ผสมลงไปแล้วทำให้ความแน่นโดยรวมลดต่ำลง ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่ได้ ถึงแม้จะมีรูปร่างแบบเดิม แต่จะมีน้ำหนักที่เบาลง ความแข็งแรงสูงขึ้นมาก เหมาะกับการใช้งานเชิง Functional เช่น Jig และ Fixture Part ที่ให้ความสำคัญกับสมบัติของวัสดุ

1. ความแข็งแรงของวัสดุในปัจจุบันยังไม่ตอบโจทย์

จากประสบการณ์ที่ผ่านมาเทคโนโลยี 3D Printing โดยใช้วัสดุคอมโพสิตยังเป็นเรื่องที่ใหม่มากที่อุตสาหกรรมรวมในไทย ส่วนใหญ่ยังคงเป็นวัสดุในกลุ่ม Model เช่น PLA ABS หรือ PETG ที่แต่ละวัสดุ มีข้อจำกัดในการใช้งานแตกต่างกันออกไป ในขณะที่วัสดุประสิทธิภาพสูงมีการใช้งานจำกัด ดังนั้นด้วยเทคโนโลยี μAFP ที่สามารถให้สมบัติของผลิตภัณฑ์หลังจากการปริ้นสูงขึ้นหลายเท่าจากเดิม จนสามารถทดแทนงานจากโลหะได้บางส่วน รวมทั้งอิสระด้านรูปร่างของผลิตภัณฑ์ที่ข้าม องค์ความรู้ในการออกแบบเดิมไปได้ทั้งหมด หากองค์กรใดให้ความสำคัญของปัญหาทั้ง 2 ดังที่กล่าวมา เทคโนโลยีของ Desktop Metal ก็น่าจะตอบโจทย์ได้ดี

PEEK + CF 3d printer fiber

(https://www.desktopmetal.com/products/fiber)

ตัวอย่างสมบัติเด่นที่ไม่มีในเครื่อง FDM 3D Printer ทั่วไป

ความพรุนต่ำ (Low porosity) การใช้เส้นใยคาร์บอนและเทปใยแก้วที่ทำด้วยเส้นใยแบบยาว ทำให้ลดช่องว่างที่จะเกิดขึ้น

การเสริมแรงหลายทิศทาง (Multi-directional reinforcement) ชั้นของเส้นใยคาร์บอนชนิดต่อเนื่อง หรือเทปใยแก้ว จะถูกวางโดยใช้เทคโนโลยี µAFP สามารถปรับการวางแนวเส้นใยให้เหมาะสมได้อัตโนมัติ
เส้นใยชนิดยาวต่อเนื่องเสริมแรง (Continuous fiber reinforcement) เส้นใยคาร์บอนชนิดยาว หรือเทปใยแก้ว (Fiberglass tape) ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในกระบวนการ Micro Automated Fiber Placement (µAFP) ชั้นของ continuous fiber tape จะถูกเคลือบเพื่อสร้างส่วนที่มีความหนาแน่น เและเสริมความแข็งแรง
fiber 3d printer
3d printer fiber

(https://www.desktopmetal.com/products/fiber)

2. ผลิตชิ้นงานวัสดุที่หลากหลาย

Fiber 3D Printer ถูกออกแบบเพื่อรองรับวัสดุคอมโพสิตโดยเฉพาะ เพื่อให้สามารถสร้างชิ้นงานได้หลากหลายตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไปจนถึงยานยนต์
Balance Shaft Gears 3d printer
Bike Pedal Crank 3d printer

(https://www.desktopmetal.com/products/fiber)

ตัวอย่างวัสดุของเครื่อง Desktop Metal Fiber

วัสดุผสมที่เป็นพลาสติกเสริมแรงด้วยเส้นใย มีด้วยด้วยกันหลักๆ 3 ประเภท คือ เส้นใยแก้ว เส้นใยคาร์บอน และอะรามีด ซึ่งเส้นใยแก้วจะเป็นที่ได้รับความนิยมมากที่สุด และมีราคาถูก ส่วนเส้นใยคาร์บอน และอะรามีด มีความแข็งแรงสูง มีความหนาแน่นต่ำ และนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย

เส้นใยเสริมแรง (Fiber Reinforcements)

ที่ทาง Deshtop Metal นำมาใช้เป็นส่วนผสม ได้แก่

Carbon Fiber (CF)

  • ราคาค่อนข้างสูง
  • มีความแข็งแรง และความแข็งสูง
  • มีน้ำหนักเบา
  • ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ
  • ไม่โค้งงอง่าย
  • ค่อนข้างเปราะ

Fiberglass (FG)

  • ราคาถูก
  • มีความแข็งแรงสูง
  • มีรูปทรงที่เสถียร 
  • ทนต่อการผุกร่อน
  •  เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี
  •  ขึ้นรูปง่าย 
  • ไม่มีคลื่นสัญญาณวิทยุรบกวน
Chopp fiber
chopp fiber
Continuous fiber
continuous fiber

ตารางเปรียบเทียบสมบัติด้านต่างๆ ของวัสดุคอมโพสิตแบบปกติ และแบบเทป จะเห็นได้ชัดเจนว่าความแข็งแรงเพิ่มขึ้นหลายเท่าตัว

property fiber 3d printer
fiber 3d printer

(https://www.desktopmetal.com/products/fiber)

1. Nylon (PA6) + Carbon Fiber

Nylon (PA6) เสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอน ทำให้มีความต้านทานแรงดึงมากกว่า ABS สูงถึง 30 เท่า ทนต่อการสึกหรอได้ดี เหมาะสำหรับทำอุปกรณ์จับยึดชิ้นงาน, jigs, fixtures, end-ofarm tooling และอุปกรณ์ติดตั้งที่มีการสึกหรอสูง

Nylon (PA6) + Continuous Carbon Fiber

PA6 + CF

fiber 3d printer PA6 + CF

2. Nylon (PA6) + Fiberglass

Nylon (PA6) เสริมแรงด้วยไฟเบอร์กลาส เป็นวัสดุราคาประหยัด ไม่นำไฟฟ้า ชิ้นส่วนมีน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ทำให้ได้รับความนิยมในการผลิตเป็นอุปกรณ์กีฬา และการใช้งานทางทะเล

PA6 + FG

fiber 3d printing
PA6 + FG fiber 3d printing

(https://www.desktopmetal.com/products/fiber)

3. PEEK + Carbon Fiber

PEEK มีคุณสมบัติเชิงกลที่โดดเด่น นอกจากสามารถทนต่อการขัดถูได้ดีแล้วยังสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงกว่า 200 ° C ได้อีกด้วย เนื่องจาก PEEK เสริมแรงด้วย Continuous carbon fiber จนเป็นวัสดุคอมโพสิตที่มีความแข็งแรง และทนทานมาก เหมาะสำหรับเป็น jigs และ fixtures

PEEK + CF

PA6 + FG fiber 3d printing

(https://www.desktopmetal.com/products/fiber)

4. PEKK + Carbon Fiber

​PEKK เสริมแรงด้วย Continuous Carbon Fiber มีคุณสมบัติต้านทานแรงดึงและแรงอัดสูง ทนต่อการเสียดสี ทนต่อสารเคมี และทนต่ออุณหภูมิสูงกว่า 250 ° C ได้ดี ชิ้นส่วนที่ได้จะมีความทนทานเป็นพิเศษและปลอดภัยสำหรับการใช้งานที่ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนด ESD-Safe ทำหน้าที่เป็นสารหน่วงไฟ และป้องกันไฟฟ้าสถิตได้อย่างยอดเยี่ยม

PEKK + Continuous Carbon Fiber

Fiber materials 3d printer

ต้องการบริการปริ้นโลหะด้วยเครื่อง Desktop Metal

ติดต่อบริษัท ไทยสากล กรุ๊ป จำกัด ตัวแทนจำหน่าย Desktop Metal

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

3D Filament สำหรับงานบรรจุภัณฑ์ Packaging

อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ หรือ Packaging มีเพื่อสำหรับบรรจุชิ้นส่วนต่างๆ เครื่องใช้ไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหลาย เพื่อให้สิ่งของเหล่าสามารถขนส่งได้ง่าย และถึงมือผู้ใช้ในสภาพที่สมบูรณ์

อ่านต่อ
Fiber 3d printer desktop metal
3D Printing Technology

Desktop Metal Fiber เครื่องพิมพ์ 3 มิติสำหรับอุตสาหกรรม

Desktop Metal Fiber เป็นเครื่องในกลุ่มของวัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์จาก Desktop Metal โดยเน้นไปที่อุตสาหกรรมที่ต้องการชิ้นส่วนที่มีขนาดเบา และมีความแข็งแรงสูง

อ่านต่อ