AIM3D ยกระดับความแข็งแกร่งของชิ้นส่วนจากการพิมพ์ 3 มิติ ด้วยสิทธิบัตรเฉพาะอย่าง Voxelfill

ในงาน Formnext 2022 AIM3D ได้นำเสนอ 2 ข้อมูลไฮไลต์สำคัญ อย่างแรก คือ กระบวนการ Voxelfill เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติความแข็งแรงของส่วนประกอบพิมพ์ 3 มิติแบบเลเยอร์ และการเปิดตัวเครื่อง Exam 510

การเปิดตัวระบบ 3D CEM ExAM 510 System จาก AIM3D อัตราการสร้างที่สูงขึ้นและคุณภาพส่วนประกอบที่ปรับปรุงให้ดีขึ้น

(ที่มา: AIM3D)

ทุกกระบวนการพิมพ์ 3 มิติต้องแข่งขันกับกลยุทธ์การผลิตแบบดั้งเดิมอย่างการหล่อหรือการกัดในแง่ของคุณสมบัติเชิงกล ปัจจัยเวลา และความมีประสิทธิผลต้นทุน อีกทั้งยังแข่งขันกับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติทางเลือกอื่น ๆ ความท้าทายเชิงเทคโนโลยีในปัจจุบัน คือ กระบวนการสร้างโพลิเมอร์ 3 มิติแบบเลเยอร์มักแสดงคุณสมบัติเชิงโครงสร้างที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ด้วยกระบวนการ Voxelfill ที่กำลังอยู่ในระหว่างการจดสิทธิบัตร AIM3D กำลังบุกเบิกสิ่งใหม่ที่เอาชนะปัญหาความแข็งแกร่งที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันโดยการบรรลุซึ่งความหนาแน่นที่กำหนดและคัดเลือกในส่วนประกอบ ด้วยวิธีการของ Voxelfill ส่วนประกอบไม่ได้ถูกสร้างแยกเป็นชั้นแยกเฉพาะตัว แต่ใช้การเติมข้ามชั้นในพื้นที่ปริมาตรที่เรียกว่า Voxel ในการทำสิ่งนี้ รูปร่างของส่วนประกอบต้องถูกสร้างขึ้นมาก่อนโดยใช้วัสดุอัดรีดเป็นใยหนึ่งเส้นหรือมากกว่าทำเป็นโครงร่างพื้นฐาน โครงสร้างตาข่ายถูกสร้างภายในส่วนประกอบ ซึ่งกำหนดขอบเขตของหน่วยปริมาตรที่จะเติม เหมือนโพรงโครงสร้างของ Voxel ที่จะถูกเติม คล้ายคลึงกันกับรังผึ้ง 

กลยุทธ์ Voxelfill ประกอบด้วยกระบวนการ 2 ขั้นตอน ดังนี้

1. การสร้างโครงสร้างตาข่าย ระบบ CEM ทำโครงสร้างนี้ซ้ำไปถึงระดับความสูงที่กำหนดของหน่วยปริมาตร จากนั้นตรงจุดนี้ โพรง (Voxels) ที่ถูกสร้างไว้ก่อนหน้าจะถูกเติมโดยการฉีดวัสดุเทอร์โมพลาสติกด้วยเครื่องอัดรีด

2. ระยะการเติม Voxels ขั้นตอนที่ 2 มีความสำคัญยิ่งกว่าของกลยุทธ์การพิมพ์ 3 มิติ เมื่อทำการเติมพื้นที่ปริมาตร ไม่ได้ทำการเติม Voxels ในระนาบเดียวซึ่งจะมีผลให้ทิศทางแกน Z ยังมีความไม่แข็งแรงตรงระนาบ ‘รอยต่อ’ การเติม Voxel ไปครึ่งทาง ‘พันธะเหมือนก้อนอิฐ’ จะถูกสร้างขึ้นภายในส่วนประกอบ ทำให้เส้น Yield เกิดการหักล้างกัน มีผลในการเพิ่มความแข็งแกร่งเป็นอย่างมาก และยังปรับปรุงความยืดหยุ่นของส่วนประกอบในทิศทาง Z นอกจากนี้การเติมวัสดุบางหน่วยปริมาตรแบบนี้ลดเวลาในการพิมพ์และเพิ่มประสิทธิผลต้นทุนในกระบวนการ CEM เป็นอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับการเติมเต็มทั้งหมด 

ในงาน Formnext 2022 จะมีการเปิดตัวเครื่องพิมพ์เม็ดเล็ก Exam 510 รุ่นใหม่ของ AIM3D ซึ่งได้พัฒนาระบบ CEM ไปถึงเฟสเบต้าในระยะเวลาเพียง 1.5 ปี ผู้ใช้เฟสเบต้า ได้แก่ ZF Friedrichshafen, Schaeffler และ Clausthal University of Technology เครื่อง Exam 510 นั้นมีพื้นที่ในการสร้างที่มากกว่า ความแม่นยำสูงขึ้น และมีความเร็วในการสร้างที่เร็วขึ้น

เครื่องพิมพ์ Exam 510 เป็นเครื่องพิมพ์หลายวัสดุ พิมพ์ต่อเนื่องได้มากถึง 3 วัสดุ พื้นที่สร้างเพิ่มขึ้นเป็น 510 x 510 x 400 ลบ.มม. เปิดให้ใช้งานที่หลากหลาย พื้นที่สร้างสามารถให้ความร้อนได้สูงถึง 200°C เพื่อที่จะลดความเครียดในส่วนประกอบและดำเนินการวัสดุที่มีสมรรถนะสูง อัตราการสร้างที่เพิ่มขึ้นหรือความเร็วในการพิมพ์ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ และสามารถสูงได้ถึง 250 ลบ.ซม./ชม. (เมื่อใช้หัวฉีดขนาด 0.4 มม.) ประเภทของเครื่องอัดสามารถให้อัตราการอัดรีดที่สูงกว่า 10 เท่าเมื่อเทียบกับเครื่องอัดรีดเส้นใยเชิงพาณิชย์ที่มีอยู่ ความดึงดูดของเครื่องนี้อยู่ที่วัสดุที่สามารถใช้ได้ AIM3D ได้ติดตั้งระบบพร้อมกระบวนการที่ทำให้ร้อนขึ้นได้ ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการใช้พลาสติกอุณหภูมิสูง ทำให้สามารถแปรรูปพลาสติกที่มีอุณหภูมิสูงอย่าง PEEK, PEI, PSU, PPS ทั้งที่เติมหรือไม่เติมเส้นใย

บทความอ้างอิง: https://www.etmm-online.com/

บทความอื่น ๆ

• 3D printing materials | รู้จัก ‘โฟโตพอลิเมอร์’ ล่าสุด ครั้งแรกจาก Evonik
• Tech Focus: Metal AM ในอุตสาหกรรมแม่พิมพ์วันนี้ไปได้แค่ไหน
• วัสดุการพิมพ์ 3 มิติ มีโอกาสเติบโต 29.5 พันล้านดอลล่าร์ ในปี 2032