การพิมพ์ 3 มิติกับอะลูมิเนียม

สำหรับการผลิตชิ้นส่วนเฉพาะที่กำหนดเองอันแสนซับซ้อน และการผลิตชุดเล็ก (Small series manufacturing) การพิมพ์โลหะแบบสามมิติได้พิสูจน์คุณค่าของมันแล้ว แต่สำหรับชุดการผลิตขนาดใหญ่ต้องใช้การพิมพ์สามมิติสำหรับอุตสาหกรรม ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าอะลูมิเนียมเป็นวัสดุที่มีความเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับวัตถุประสงค์นี้

“อะลูมิเนียมมีคุณสมบัติเป็นเหมือนวัสดุเอนกประสงค์สำหรับการพิมพ์แบบสามมิติ” ผู้เชี่ยวชาญในทีมงานโครงการ “NextGenAM” ก่อตั้งโดย Premium Aerotec ซัพพลายเออร์ในอุตสาหกรรมการบิน, EOS ผู้ให้บริการเทคโนโลยี และ Daimler ผู้ผลิตยานยนต์ทั้งนี้ ตั้งแต่กลางปี ​​2017 ผู้เข้าร่วมโครงการ “NextGenAM” ได้ทำงานร่วมกัน เพื่อพัฒนาระบบการผลิตสำหรับการชุดการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ หรือ additive series production กระบวนการผลิตที่จำเป็นต้องรวมเข้าไปในสายการผลิต เพื่อทำให้เกิดการผลิตจำนวนมากด้วยระบบอัตโนมัติ ทีมงานโครงการจะใช้ทั้งการทำงานร่วมกันและความต้องการที่แตกต่างกันของคู่ค้าเป็นตัวตั้ง กระบวนการนี้ประกอบด้วยขั้นตอนทั้งหมด ตั้งแต่ผงโลหะไปจนถึงขั้นตอนการประมวลผลแต่ละขั้นตอน และกระบวนการพิมพ์ไปจนถึงการ reworking แม้จะมีลำดับความสำคัญในการพัฒนาที่แตกต่างกัน แต่ผู้เข้าร่วมโครงการทั้งหมดต่างโฟกัสไปที่ ความสำเร็จของระบบการผลิตที่ใช้เวลาน้อยลงและมีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจสูง

อิสระภาพของการออกแบบ

นอกเหนือจากการออกแบบสายการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงแล้ว วิศวกรยังต้องออกแบบชิ้นส่วนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายด้วย ดังนั้น การพิมพ์แบบสามมิติจึงมีความเป็นไปได้ในทางเทคนิคสำหรับแนวคิดของนักออกแบบ ส่งผลให้เกิดข้อได้เปรียบมากมายในการใช้งานส่วนประกอบต่าง ๆ ที่ผลิตโดยใช้การพิมพ์แบบสามมิติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิ้นส่วนของยานอวกาศ การรวมอลูมิเนียมกับไททาเนียมเข้าด้วยกันในการพิมพ์แบบสามมิติทำให้เกิดชิ้นงานที่มีคุณสมบัติและข้อดีที่โดดเด่น รวมถึงส่วนประกอบที่มีประสิทธิภาพและมีน้ำหนักเบากว่าชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยมาตรฐานทั่วไป

ข้อมูลเชิงลึกที่เกิดขึ้นยังสามารถถ่ายโอนไปยังการผลิตแบบเป็นชุด ตัวอย่างเช่น ในด้านวิศวกรรมยานยนต์ ผู้ผลิตยายยนต์ชาวอเมริกันแสดงให้เห็นโอกาสในการผลิตยานพาหนะที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยแผ่นดิสก์เบรคที่ทำจากอลูมิเนียม โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์แบบสามมิติ ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่า เบากว่าการออกแบบทั่วไปถึง 50%

การชดเชยข้อเสีย

นอกเหนือจากการออกแบบส่วนประกอบและการวางแผนการผลิตแล้ว การพัฒนาส่วนประกอบยังต้องมีการเลือกวัสดุที่เหมาะสมด้วย นักพัฒนาผลิตภัณฑ์มีอลูมิเนียมหลากหลายชนิดที่นำมาใช้ในกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมเช่น การกัด การกลึง การหล่อ การหลอมและการอัดรีด โลหะผสมเหล่านี้ถูกใช้ตามความต้องการเฉพาะของแต่ละชิ้นงาน ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของงาน Machining และความคงทนแข็งแรง อย่างไรก็ตาม ใช่ว่าโลหะผสมทุกชนิดจะเหมาะสำหรับกระบวนการขึ้นรูปชิ้นงาน ด้วยการเติมเนื้อวัสดุ (additive processes)

ทั้งนี้ ในปัจจุบันมักใช้อลูมิเนียม AlSi10Mg มากที่สุด อย่างไรก็ตาม ยังต้องมีการพัฒนาอลูมิเนียมเนื้อพิเศษที่เหมาะกับการพิมพ์แบบสามมิติเพื่อชดเชยข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกัน

การสร้างงานน้ำหนักเบากำลังเป็นแนวโน้มสำคัญในทุกอุตสาหกรรม

ในบรรดาอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโต การลดน้ำหนัก (วัสดุ) เป็นหนึ่งในเกณฑ์การพัฒนาที่มีอิทธิพลมากที่สุด โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยานยนต์ การบิน วิศวกรรมเครื่องกลและพลังงานลม ตลอดจนโครงสร้างพื้นฐาน เทคโนโลยีทางการแพทย์และภาคสันทนาการ กีฬาและการเดินเรือทะเล ทั้งนี้ น้ำหนักไม่เพียงต้องลดลงด้วยการใช้วัสดุที่มีน้ำหนักเบาเท่านั้น แต่ยังต้องรวมฟังก์ชันการใช้งานต่างๆ ไว้ด้วย รวมถึงใช้การออกแบบที่ช่วยให้สามารถรับน้ำหนักและใช้วัสดุเฉพาะได้มากขึ้นด้วย

อุตสาหกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์เป็นผู้ขับเคลื่อนนวัตกรรมใหม่ในสายงานการประกอบสร้างวัสดุหรือชิ้นงานที่มีน้ำหนักเบา น้ำหนักทุกๆ กิโลกรัมของรถที่ลดลงจะทำให้น้ำหนักบรรทุกเพิ่มขึ้นทุกๆ กิโลกรัมเช่นกัน รถยนต์ที่มีน้ำหนักเบาลงอีก 100 กิโลกรัมจะใช้เชื้อเพลิงน้อยลง 0.5 ลิตร ต่อ 100 กม. Airbus A320 ใช้  kerosene น้อยลง 10,000 ลิตรต่อปีเมื่อน้ำหนักเบาลง 100 กก.

---

บทความที่เกี่ยวข้อง:

อลูมิเนียมนั้นสำคัญไฉน? WHY Aluminum

ดอกกัดประสิทธิภาพสูงสำหรับงานอะลูมิเนียมและเหล็กจาก Mapal

About The Author