ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่

3D Printer กับการผลิตในปัจจุบัน

เป็นที่ทราบกันดีว่าในปัจจุบัน การที่จะหาซื้อเครื่อง 3D Printer หรือใช้บริการพิมพ์ 3 มิติ ไม่ใช่เรื่องยากเลย ในประเทศไทยเองก็มีผู้จำหน่ายอยู่จำนวนมาก มีเครื่องหลายรุ่นให้เลือกใช้ ดังนั้นการที่จะผลิตชิ้นส่วนใด ชิ้นส่วนหนึ่งมาใช้งาน ทดแทน หรือซ่อมบำรุงเครื่องจักรไม่ใช้เรื่องลำบาก โดยเฉพาะผู้ที่คุ้นเคยกับการใช้เครื่องมือขึ้นรูปพลาสติกในอุตสาหกรรม เช่น เครื่องฉีดขึ้นรูป (Injection molding) เครื่องอัดขึ้นรูป (Compression molding) หรือเป่าขึ้นรูป (Blow molding) พบว่าการใช้เครื่อง 3D Printer เป็นอะไรที่ง่าย และลงทุนต่ำมากในการผลิตชิ้นส่วน 1 ชิ้นส่วน อย่างไรก็ตามคำถามที่คนในภาคอุตสาหกรรมสงสัยคือ เราสามารถใช้ชิ้นส่วนที่ได้จากการพิมพ์ 3 มิติ แทนชิ้นส่วนปัจจุบันได้เลยมั้ย ? บทความนี้มีคำตอบครับ คนที่อยากทราบผลเลื่อนไปล่างสุดได้เลย

ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่
ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่
ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่

ในอดีตจนถึงปัจจุบัน กระบวนการผลิตชิ้นส่วนที่เป็นพลาสติกนิยมใช้เครื่องฉีดขึ้นรูป โดยมีหลักการใช้สกรูและชุดให้ความร้อน ดันพลาสติกหลอมเหลวเข้าไปในแม่พิมพ์ ที่มีส่วนเว้าที่เรียกกันว่า “เบ้าพิมพ์” (Cavity) เป็นรูปร่างของชิ้นส่วนที่ให้เนื้อพลาสติกเติมเข้าไป และกลายเป็นชิ้นงานเมื่อเย็นตัว หรืออีกกระบวนการที่ใช้กันเยอะและคุ้นเคยคือ การเป่าขึ้นรูป ที่ใช้แรงดันลมอัดพลาสติกให้พองติดแม่พิมพ์กลายเป็นขวดน้ำดื่มที่เราใช้กัน

ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่

เครื่องฉีดขึ้นรูป

ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่

เครื่องเป่าขึ้นรูป

มองจากกระบวนการแล้ว การผลิตของ 1 ชิ้น มีต้นทุนที่สูงมาก ทั้งราคาเครื่องจักร ค่าแม่พิมพ์ ค่าจ้างแรงงาน ค่าไฟ อื่นๆอีกมากมาย ดังนั้นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ หรือเครื่อง 3D Printer สามารถช่วยลดต้นทุนได้อย่างมาก แต่ถ้าจำเป็นต้องผลิตเป็น 10,000 ชิ้น การผลิตแบบดั้งเดิมยังตอบสนองได้ดีกว่า

ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่

เริ่มต้นการทดสอบ

สิ่งที่น่าสนใจและเป็นคำถามคือ ความแข็งแรง ความทนทานของชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer ใช้แทนชิ้นส่วนจากเครื่องฉีดขึ้นรูป โดยใช้วัสดุเดียวกันได้มั้ย บทความนี้จึงได้ทดสอบโดยอ้างอิงการทดสอบมาตรฐานของวัสดุที่ใช้กันทั่วไป คือ มาตรฐาน ASTM D638 ซึ่งทดสอบความต้านทานแรงดึงของชิ้นงาน ถ้าอธิบายให้เข้าใจง่ายๆคือ วัสดุจะทนแรงดึงได้กี่กิโลกัรมก่อนที่จะฉีกขาด หรือผู้ชายที่โดนกิ๊ก 2 คน ดึงแขนคนละข้าง จะแขนขาดตอนดึงแรงแค่ไหน

การทดสอบใช้เครื่อง 3D Printer ตระกูล Reprap ทั่วไปตามบ้าน โดยวัสดุเป็น ABS ที่ทำเป็นเส้นเอง จากเม็ดพลาสติก ขึ้นรูปโดยใช้ infill 100% ความสูงชั้น 0.5 มิลลิเมตร ขณะที่เครื่องฉีดเป็นเครื่องฉีดขนาดเล็กแรงดัน 50 ตัน

ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่

พิมพ์ชิ้นงานทดสอบ ASTM D638

ผลการทดสอบ

ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่

ผลทดสอบแรงเรื่องความหนาแน่น (Density) ของชิ้นงาน พบว่าชิ้นงานทดสอบที่ได้จากการฉีดมีค่าประมาณ 1.052 g/cm³ ขณะที่ชิ้นงานจาก 3D Print มีค่า 1.036 หรือต่างกันประมาณ 1.5% แล้วมันสำคัญอย่างไร ?? จากผลดังกล่าวบอกได้ว่าชิ้นงานจากการฉีดเนื้อแน่นกว่า ความแข็งแรงก็น่าจะดีกว่า สาเหตุมาจากเวลาฉีดขึ้นรูปจนชิ้นงานเย็นตัวสนิทระหว่างนั้นจะมีการดันเนื้อพลาสติกเติมเข้าไปเพื่อชดเชยการหดตัวตลอด หรือภาษาช่างเรียกว่าแรงดันย้ำ (Holding pressure) ในขณะที่ 3D Printer ไม่สามารถทำได้

ชิ้นส่วนจากเครื่อง 3D Printer แทนชิ้นส่วนจากการผลิตทั่วไป ได้หรือไม่

ผลต่อมาเป็นการทดสอบความแข็งแรงเมื่อจับไปดึง ซึ่งก็พบว่าชิ้นงานจากการฉีดแข็งแรงกว่าชิ้นงานจากเครื่อง 3D Printer อยู่ประมาณ 9% ถือว่าพอยอมรับได้ในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตามการทดสอบนี้ใช้ปริมาณ infill ที่ 100% แล้วความสูงชั้นตั้ง 0.5 มิลลิเมตร ซึ่งมากกว่าที่คนทั่วไปใช้พิมพ์งาน ซึ่งยังมีปัจจัยอีกหลายตัวที่เกี่ยวข้อง ในบทความถัดไปจะนำมาเสนอครับ

ที่มา: mechanical behaviour of ABS: an experimental study using FDM and injection moulding techniques

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

การทดสอบสมบัติของวัสดุขั้นสูงในห้องแลป มีอะไรบ้าง

บทความนี้เพิ่มเติมจากบทความเดิม (การวัดความแข็งแรงของชิ้นงานที่ผลิตจากเครื่อง 3D Printer) เน้นใช้คำศัพท์เทคนิคให้น้อยที่สุด เพื่อให้คนทั่วไปเข้าใจได้ง่าย ดังนั้นบุคคลทั่วไป นักวิจัย

อ่านต่อ
3D Printing Technology

Formlabs Materials มีกี่ชนิด เลือกใช้ยังไง

Standard Resin เป็นเรซินกลุ่มเริ่มต้นของ Formlabs เน้นใช้งานง่าย ให้รายละเอียดคมชัด ความแข็งแรงอยู่ในระดับกลางๆ เหมาะสำหรับการทำงานต้นแบบ

อ่านต่อ