Investment Casting / Lost wax casting คือกระบวนการขึ้นรูปโลหะอะไร

Investment Casting หรือ Lost Wax คืออะไร เป็นกระบวนการหล่อโลหะแบบหนึ่งที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายมาตั้งแต่อดีต เนื่องจากต้นทุนต่ำ สามารถทำเองได้โดยใช้อุปกรณ์ไม่กี่อย่าง แตกต่างจากเทคโนโลยี Die Casting ที่ต้องลงทุนสูงกว่ากันหลายเท่า ในบางครั้งเรียกกันง่ายๆ ว่า การหล่อขี้ผึ้ง (Wax)

• หลักการของเทคโนโลยีนี้ต้องมีสิ่งที่เรียกว่า Pattern ซึ่งขึ้นรูปได้จากหลายกระบวนการ ทั้ง 3D Printing การฉีด Wax หรือการแกะสลัก
• ตัววัสดุที่นำมาเป็น Pattern นั้นต้องแข็งแรงในระดับหนึ่ง เพื่อให้คงรูปร่างชิ้นงานที่ต้องการในขณะทำแม่พิมพ์ วัสดุที่ใช้ทำแม่พิมพ์มีตั้งแต่ซิลิโคน ผงแป้ง หรือเซรามิกส์ชนิดอื่นที่ทนความร้อนจากโลหะหลอมเหลวได้
• ขณะหล่อควรมีเครื่องมือช่วยปิดแม่พิมพ์ให้สนิท ไม่ให้เปิดออกหรือมีช่องว่างขณะทำการหล่อ
• ใช้งานได้ในทุกอุตสาหกรรม ทุกระดับ ตั้งแต่การหล่อทั่วไป จิวเวลรี่ ชิ้นส่วนรถยนต์ และเครื่องจักร จนไปถึงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
• ใช้ได้กับโลหะเกือบทุกชนิด

แหวนเงินจากการหล่อ Wax Resin ด้วย 3D Printer 

ชิ้นงานอลูมิเนียมที่เสียหายจากการหล่อ

ขั้นตอนการทำงาน 

1. ขั้นตอนการสร้าง Master หรือ Pattern ที่ปัจจุบันมักใช้กระบวนการผลิตสมัยใหม่ในการขึ้นรูป เช่น CNC หรือ 3D Printer เป็นต้น ซึ่งทำได้รวดเร็วและได้คุณภาพของชิ้นงานที่สม่ำเสมอ เหมาะกับการผลิตในจำนวนมาก

2. ขั้นตอนการสร้างแม่พิมพ์เซรามิกส์ ซึ่งมีรายละเอียดปลีกย่อยตามแต่วิธีการสร้างต้นแบบ ซึ่งอาจต้องมีขั้นตอนการชุบแข็งสำหรับบางวัสดุ หรือการเคลือบชิ้นงานเพื่อให้รายละเอียดคงอยู่ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของการหล่อวัสดุที่เป็นแวกซ์จากเครื่อง 3D Printer หรือ CNC มักจะพร้อมใช้งานทันที

การติดทางวิ่งของน้ำโลหะในงานจิวเวลรีก่อนทำแม่พิมพ์

ภาพตัดขวางของแม่พิมพ์

วัสดุที่นำมาเป็นแม่พิมพ์นั้น เช่น ซิลิกา, อลูมิเนียมซิลิกา, ยิบซัม, เซอร์โคเนียม ซึ่งมีราคาไม่แพง ทนความร้อนและแรงดันได้สูงโดยที่แม่พิมพ์ไม่แตกหัก มักเรียกกันว่า ปูนหล่อ

3. ขั้นตอนการ Dewax หรือ Debinding คือการเริ่มต้นให้ความร้อนเพื่อให้เนื้อ Pattern หลอมละลาย ซึ่งมักพบปัญหาแม่พิมพ์แตกในช่วงนี้ เนื่องจากการขยายตัวของ Pattern ทางแก้คือให้ดูคู่มือการหล่อของผู้ผลิตแวกซ์ว่าควรตั้งค่าอัตราการเพิ่มอุณหภูมิอย่างไรจึงจะเหมาะสม

ข้อดี-ข้อเสีย

• คุณภาพผิวดี เรียบเนียน ใช้เวลาตกแต่งและขัดน้อย
• ขนาดแม่นยำ ขึ้นรูปงานที่ซับซ้อนได้
• ใช้กับโลหะได้หลากหลายชนิด
• ไม่มีรอยปิดพิมพ์ (Parting line)
• ใช้พลังงานในการผลิตน้อย
• สามารถผลิตงานที่มีรูปร่างภายใน หรือส่วนที่มีสลักได้
• ต้นทุนยังสูง เนื่องจากต้องทำ Pattern และแม่พิมพ์เซรามิกส์ใหม่ทุกครั้ง
• ขนาดชิ้นงานเล็กสุดค่อนข้างจำกัด
• เนื่องจากใช้การไหลตามธรรมชาติของน้ำโลหะ จึงมีปัจจัยที่เกี่ยวข้องหลายอย่างที่ส่งผลต่อการหล่อ ตั้งแต่ชนิดแวกซ์ ชนิดของวัสดุที่นำมาทำแม่พิมพ์เซรามิกส์ และชนิดของโลหะ ซึ่งทั้งหมดมีความแตกต่างกัน