Service life of plastics_การทดสอบ

Component design | การทดสอบอายุใช้งานพลาสติกอย่างรวดเร็ว

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

วันนี้ Toolmakers.co มีไอเดียดีๆ มาฝากสำหรับผู้ผลิตที่ต้องการวิจัยและพัฒนาวัสดุหรือผลิตภัณฑ์พลาสติกให้เข้ากับยุคการผลิต 4.0 เราไปดูตัวอย่างแนวคิดดีๆ จากสถาบันวิจัยระดับโลกกันค่ะ

หากต้องเร่งการพัฒนาชิ้นส่วนพลาสติกให้ทันกับการแข่งขัน การทดสอบอายุการใช้งานจะต้องสั้นลงด้วย สำหรับสถานการณ์การใช้งานที่ค่อนข้างซับซ้อนต่างๆ นั้น สถาบันวิจัยด้านวิทยาศาสตร์การผลิตอย่าง Fraunhofer LBF ได้ใช้วิธีการทดสอบแบบกำหนดเองควบคู่ไปกับซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลองเพื่อคาดการณ์อายุการใช้งานของพลาสติกได้เร็วยิ่งขึ้น

สิ่งที่ทำให้พลาสติกอยู่ภายใต้ความเครียดจากสภาพแวดล้อมคือ อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง, รังสีจากดวงอาทิตย์, ความชื้น, สารเคมีและโหลดเชิงกล (mechanical loads) ทั้งหมดล้วนส่งผลและทำให้คุณสมบัติของวัสดุเปลี่ยนไป เพื่อลดความเสี่ยงเมื่อใช้วัสดุใหม่ ๆ หรือเมื่อสภาพการใช้งานเปลี่ยนแปลง จำเป็นต้องมีการรับรองที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับอายุการใช้งาน นอกเหนือจากวิธีการทดสอบที่ตรวจจับความเสียหายของการใช้งานในระยะเริ่มแรกแล้ว ยังต้องใช้โมเดลจำลองเกี่ยวกับอายุและความล้มเหลวของการใช้งาน (ที่อาจเกิดขึ้น) ที่เหมาะสม รวมถึงข้อบ่งชี้เกี่ยวกับความเสียหายที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานด้วย เพื่อเร่งการพัฒนาวัสดุและส่วนประกอบให้ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยให้ระยะเวลาของรอบการทดสอบ การกักเก็บอุณหภูมิ หรือ การเสื่อมสภาพ หรือ laboratory weathering สั้นลงอีกด้วย



กระบวนการทดสอบอายุพลาสติกและการสร้างแบบจำลอง

เป็นที่รู้กันว่าในการพัฒนาผลิตภัณฑ์และวัสดุนั้นต้องมีการทดสอบที่ใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง และเพื่อลดโอกาสที่จะเกิดความล้มเหลวในการใช้งาน จึงมีข้อจำกัดในการเร่งการทดสอบดังกล่าวมากมาย ทั้งจากการเพิ่มอุณหภูมิ ความชื้นโดยรอบ การฉายรังสีหรือรอบการทดสอบที่สั้นลง ซึ่งจะยิ่งทำให้การคาดการณ์อายุและความล้มเหลวสำหรับรอบการทำงานใหม่ หรือ การใช้งานภายใต้สภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปนั้นยากยิ่งขึ้น

ในแผนกพลาสติกของ Fraunhofer LBF ทีมสหวิทยาการกำลังทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการด้านอายุใช้งานและกลไกความล้มเหลวของพลาสติกให้ดียิ่งขึ้น และเพื่อปรับปรุงรูปแบบวัสดุและอายุการใช้งานที่เกี่ยวข้อง จุดมุ่งหมายคือเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องมือด้านซอฟแวร์และวิธีการทดสอบเพื่อการคาดการณ์อายุผลิตภัณฑ์ในสถานการณ์การใช้งานที่ซับซ้อนได้ นักวิทยาศาสตร์ของสถาบัน Fraunhofer LBF สามารถประเมินอายุการใช้งานและความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวในการใช้งานกรณีต่าง ๆ ได้ดีขึ้น ด้วยการเชื่อมต่อการทดลองและการสร้างแบบจำลองอายุของผลิตภัณฑ์เข้าด้วยกัน เริ่มจากการใส่ข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิ, ความชื้น, การฉายรังสี และแรงทางกลอย่างต่อเนื่องในการจำลองสถานการณ์การทำงานหลากหลายสภาพแวดล้อมจนครอบคลุมเกือบทุกสถานการณ์


Plastics Life_Fraunhofer LBF
Laboratory weathering of plastic components is just one test of many. Together with industrial partners, the Darmstadt researchers adapt it to the respective problem. (Source: Fraunhofer LBF / Ursula Raapke)


ผลลัพธ์ที่ได้จะรวมอยู่ในการออกแบบส่วนประกอบใดใด

Fraunhofer LBF มีกล่องเครื่องมือ หรือข้อมูลสำคัญสำหรับวัตถุประสงค์นี้ ซึ่งประกอบด้วยข้อมูลการจัดเก็บสภาพอากาศและการผุกร่อน วิธีการวัดและการทดสอบที่หลากหลาย การวิเคราะห์ทางเคมีที่คลอบคลุมและแบบจำลองอายุและอายุการใช้งานที่ปรับเปลี่ยนได้ โดยแนวทางนี้สามารถดำเนินควบคู่ไปกับการออกแบบส่วนประกอบโดยใช้วิธี FE ได้โดยตรง ร่วมกับพันธมิตรทางอุตสาหกรรม นักวิจัยของ Darmstadt ได้ปรับเปลี่ยนวิธีการเหล่านี้เข้ากับปัญหาที่เกี่ยวข้องและนำไปประยุกต์ใช้กับกระบวนการที่มีอยู่ร่วมกับโครงสร้างพื้นฐาน ผลลัพธ์ที่ได้ก็คือ มาตรฐานการทดสอบเฉพาะแอปพลิเคชัน ระยะเวลาในการพัฒนา (ผลิตภัณฑ์) ที่สั้นลง และลดความเสี่ยงที่จะเกิดความล้มเหลวในการใช้งานในภายหลัง โดยมีกลุ่มเป้าหมายสำคัญคือ ผู้ผลิตและผู้ใช้ส่วนประกอบและชิ้นส่วนพลาสติก ตลอดจนวัสดุเคลือบจากโพลีเมอร์ในเกือบทุกภาคส่วนของเศรษฐกิจ


อ้างอิง: https://www.etmm-online.com/how-to-predict-the-service-life-of-plastics-more-quickly-a-1004075/

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *