คุณเคยสงสัยไหมว่าทำไมเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติถึงได้รับความนิยมและเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีการผลิตแบบดั้งเดิม?
หากคุณลองระบุเหตุผลว่าทำไมการเปลี่ยนแปลงนี้จึงเกิดขึ้น รายชื่อเหตุผลส่วนใหญ่จะเริ่มต้นด้วยเรื่องการปรับแต่งตามความต้องการ ผู้คนกำลังมองหาสิ่งที่เป็นส่วนตัว พวกเขาสนใจในเรื่องมาตรฐานน้อยลง
และเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของผู้คนและความสามารถของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในการตอบสนองความต้องการเฉพาะบุคคลด้วยการปรับแต่ง จึงทำให้เทคโนโลยีนี้สามารถเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีการผลิตแบบมาตรฐานดั้งเดิมได้
ความยืดหยุ่นเป็นปัจจัยสำคัญที่อยู่เบื้องหลังการแสวงหาความเป็นส่วนตัวของผู้คน และข้อเท็จจริงที่ว่ามีวัสดุการพิมพ์ 3 มิติที่ยืดหยุ่นได้วางจำหน่ายในตลาด ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถพัฒนาชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นและต้นแบบที่มีฟังก์ชันการใช้งานได้มากขึ้นเรื่อยๆ นั้น เป็นสิ่งที่สร้างความสุขอย่างแท้จริงให้กับผู้ใช้บางกลุ่ม
แฟชั่นที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ และแขนเทียมที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เป็นตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ที่แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นของการพิมพ์ 3 มิติ
การพิมพ์ 3 มิติด้วยยางเป็นสาขาที่ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ แต่ในขณะนี้ เรายังไม่มีเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยยาง จนกว่ายางจะสามารถพิมพ์ได้อย่างสมบูรณ์ เราจึงต้องใช้ทางเลือกอื่นไปก่อน
จากการวิจัยพบว่า วัสดุทางเลือกที่ใกล้เคียงที่สุดกับยางคือ เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ มีวัสดุที่มีความยืดหยุ่นอยู่สี่ประเภทที่เราจะมาดูรายละเอียดในบทความนี้
วัสดุพิมพ์ 3 มิติแบบยืดหยุ่นเหล่านี้มีชื่อว่า TPU, TPC, TPA และ Soft PLA เราจะเริ่มต้นด้วยการให้ข้อมูลโดยย่อเกี่ยวกับวัสดุพิมพ์ 3 มิติแบบยืดหยุ่นโดยทั่วไปก่อน
เส้นใยชนิดใดมีความยืดหยุ่นมากที่สุด?
การเลือกใช้เส้นใยที่มีความยืดหยุ่นสำหรับโครงการพิมพ์ 3 มิติครั้งต่อไปของคุณจะเปิดโลกแห่งความเป็นไปได้ที่แตกต่างออกไปสำหรับการพิมพ์ของคุณ
เส้นใยแบบยืดหยุ่นไม่เพียงแต่สามารถพิมพ์วัตถุได้หลากหลายรูปแบบเท่านั้น แต่หากคุณมีเครื่องพิมพ์ที่มีหัวพิมพ์คู่หรือหลายหัว คุณยังสามารถพิมพ์สิ่งต่างๆ ที่น่าทึ่งได้โดยใช้เส้นใยชนิดนี้อีกด้วย
คุณสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนและต้นแบบการใช้งานต่างๆ เช่น รองเท้าแตะสั่งทำพิเศษ หัวลูกบอลคลายเครียด หรืออุปกรณ์ลดแรงสั่นสะเทือนได้โดยใช้เครื่องพิมพ์ของคุณ
หากคุณตั้งใจแน่วแน่ที่จะใช้เส้นใย Flexi ในการพิมพ์ชิ้นงานของคุณ คุณก็จะประสบความสำเร็จในการทำให้จินตนาการของคุณใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุด
ด้วยตัวเลือกมากมายที่มีอยู่ในสาขานี้ในปัจจุบัน คงยากที่จะจินตนาการถึงช่วงเวลาที่ผ่านไปแล้วในวงการการพิมพ์ 3 มิติ หากปราศจากวัสดุการพิมพ์ชนิดนี้
สำหรับผู้ใช้งานแล้ว การพิมพ์ด้วยเส้นใยแบบยืดหยุ่นในสมัยนั้นเป็นเรื่องที่ยุ่งยากมาก ความยุ่งยากนั้นเกิดจากหลายปัจจัยที่เกี่ยวโยงกัน โดยมีข้อเท็จจริงสำคัญข้อหนึ่งคือ วัสดุเหล่านี้มีความอ่อนนุ่มมาก
เนื่องจากวัสดุพิมพ์ 3 มิติที่มีความยืดหยุ่นและอ่อนนุ่ม ทำให้การพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ทั่วไปมีความเสี่ยง คุณจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องพิมพ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง
เครื่องพิมพ์ส่วนใหญ่ในสมัยนั้นประสบปัญหาเรื่อง "ปรากฏการณ์เส้นใยยืด" กล่าวคือ เมื่อใดก็ตามที่คุณดันวัสดุที่ไม่มีความแข็งแรงผ่านหัวฉีด วัสดุนั้นจะงอ บิด และต้านทานแรงดัน
ทุกคนที่คุ้นเคยกับการดึงด้ายออกจากเข็มเพื่อเย็บผ้าชนิดใดก็ตาม ย่อมเข้าใจปรากฏการณ์นี้ดี
นอกเหนือจากปัญหาเรื่องแรงดันแล้ว การผลิตเส้นใยที่อ่อนนุ่ม เช่น TPE นั้นเป็นงานที่ยากมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากต้องการความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ
หากคุณพิจารณาถึงความคลาดเคลื่อนที่ไม่ดีและเริ่มกระบวนการผลิต มีโอกาสที่เส้นใยที่คุณผลิตอาจต้องผ่านกระบวนการขึ้นรูปที่ไม่ดี การติดขัด และการอัดขึ้นรูปที่ไม่สมบูรณ์
แต่ปัจจุบันสถานการณ์เปลี่ยนไปแล้ว มีเส้นใยอ่อนนุ่มหลากหลายชนิด บางชนิดมีคุณสมบัติยืดหยุ่นและมีความนุ่มแตกต่างกันไป ตัวอย่างเช่น PLA แบบนุ่ม, TPU และ TPE แบบนุ่ม
ความแข็งของชอร์
นี่เป็นเกณฑ์ทั่วไปที่คุณอาจเห็นผู้ผลิตเส้นใยระบุไว้ควบคู่กับชื่อของวัสดุสำหรับการพิมพ์ 3 มิติของตน
ค่าความแข็งชอร์ (Shore Hardness) คือค่าที่ใช้วัดความต้านทานของวัสดุแต่ละชนิดต่อการกดทับ
มาตราส่วนนี้ถูกคิดค้นขึ้นในอดีตเมื่อผู้คนไม่มีจุดอ้างอิงใดๆ ในการพูดถึงความแข็งของวัสดุใดๆ
ดังนั้น ก่อนที่จะมีการคิดค้นหน่วยวัดความแข็งแบบ Shore ขึ้นมา ผู้คนจึงต้องใช้ประสบการณ์ของตนเองในการอธิบายความแข็งของวัสดุที่พวกเขาได้ทดลองให้ผู้อื่นฟัง แทนที่จะบอกเป็นตัวเลข
ขนาดดังกล่าวกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาเลือกวัสดุแม่พิมพ์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนของต้นแบบที่ใช้งานได้จริง
ตัวอย่างเช่น เมื่อคุณต้องการเลือกยางสองชนิดสำหรับทำแม่พิมพ์รูปปั้นนักบัลเล่ต์ยืนจากปูนปลาสเตอร์ ค่าความแข็ง Shore จะบอกคุณว่ายางที่มีความแข็ง Shore 70 A นั้นมีประโยชน์น้อยกว่ายางที่มีความแข็ง Shore 30 A
โดยทั่วไปแล้ว ในการทำงานกับเส้นใย คุณจะทราบว่าค่าความแข็ง Shore ที่แนะนำสำหรับวัสดุที่มีความยืดหยุ่นนั้นอยู่ระหว่าง 100A ถึง 75A
โดยทั่วไปแล้ว วัสดุพิมพ์ 3 มิติแบบยืดหยุ่นที่มีความแข็งระดับ Shore 100A ย่อมแข็งกว่าวัสดุที่มีความแข็งระดับ Shore 75A อย่างแน่นอน
สิ่งที่ควรพิจารณาเมื่อซื้อเส้นใยแบบยืดหยุ่น?
มีปัจจัยหลายอย่างที่ต้องพิจารณาเมื่อซื้อเส้นใยพิมพ์ 3 มิติ ไม่ใช่แค่เส้นใยแบบยืดหยุ่นเท่านั้น
คุณควรเริ่มต้นจากจุดศูนย์กลางที่สำคัญที่สุดสำหรับคุณ เช่น คุณภาพของวัสดุ ซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนต้นแบบที่ใช้งานได้จริงนั้นดูดี
จากนั้นคุณควรคำนึงถึงความน่าเชื่อถือในห่วงโซ่อุปทาน กล่าวคือ วัสดุที่คุณใช้ในการพิมพ์ 3 มิติครั้งหนึ่ง ควรมีพร้อมใช้งานอย่างต่อเนื่อง มิเช่นนั้น คุณจะลงเอยด้วยการใช้วัสดุการพิมพ์ 3 มิติที่มีจำนวนจำกัดจนหมดไป
หลังจากพิจารณาปัจจัยเหล่านี้แล้ว คุณควรคำนึงถึงความยืดหยุ่นสูงและสีสันที่หลากหลาย เพราะวัสดุพิมพ์ 3 มิติแบบยืดหยุ่นบางชนิดอาจไม่มีสีที่คุณต้องการซื้อ
หลังจากพิจารณาปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้แล้ว คุณสามารถนำการบริการลูกค้าและราคาของบริษัทมาเปรียบเทียบกับบริษัทอื่นๆ ในตลาดได้
ต่อไปนี้เราจะแสดงรายการวัสดุบางชนิดที่คุณสามารถเลือกใช้สำหรับการพิมพ์ชิ้นส่วนที่มีความยืดหยุ่นหรือต้นแบบที่มีฟังก์ชันการทำงาน
รายชื่อวัสดุพิมพ์ 3 มิติแบบยืดหยุ่น
วัสดุทั้งหมดที่กล่าวถึงด้านล่างนี้มีคุณสมบัติพื้นฐานบางอย่างเหมือนกัน คือ มีความยืดหยุ่นและอ่อนนุ่ม มีความทนทานต่อการล้าได้ดีเยี่ยม และมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดี
วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติในการลดแรงสั่นสะเทือนและทนต่อแรงกระแทกได้อย่างยอดเยี่ยม นอกจากนี้ยังทนต่อสารเคมีและสภาพอากาศได้ดี และทนทานต่อการฉีกขาดและการเสียดสี
วัสดุทั้งหมดสามารถนำไปรีไซเคิลได้และมีคุณสมบัติในการดูดซับแรงกระแทกได้ดี
ข้อกำหนดเบื้องต้นของเครื่องพิมพ์สำหรับการพิมพ์ด้วยวัสดุพิมพ์ 3 มิติแบบยืดหยุ่น
มีข้อกำหนดมาตรฐานบางประการที่คุณควรตั้งค่าเครื่องพิมพ์ก่อนพิมพ์ด้วยวัสดุเหล่านี้
ช่วงอุณหภูมิของหัวฉีด (extruder) ในเครื่องพิมพ์ของคุณควรอยู่ระหว่าง 210 ถึง 260 องศาเซลเซียส ในขณะที่ช่วงอุณหภูมิของฐานพิมพ์ (bed) ควรอยู่ระหว่างอุณหภูมิห้องถึง 110 องศาเซลเซียส ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของวัสดุที่คุณต้องการพิมพ์
ความเร็วในการพิมพ์ที่แนะนำสำหรับการพิมพ์วัสดุที่มีความยืดหยุ่นนั้น อาจอยู่ในช่วงต่ำสุดที่ห้ามิลลิเมตรต่อวินาที จนถึงสามสิบมิลลิเมตรต่อวินาที
ระบบหัวฉีดของเครื่องพิมพ์ 3 มิติของคุณควรเป็นแบบขับตรง และขอแนะนำให้ติดตั้งพัดลมระบายความร้อนเพื่อช่วยให้การประมวลผลหลังการพิมพ์ชิ้นส่วนและต้นแบบการทำงานที่ผลิตขึ้นมีความรวดเร็วยิ่งขึ้น
ความท้าทายในการพิมพ์ด้วยวัสดุเหล่านี้
แน่นอนว่า มีบางประเด็นที่คุณต้องพิจารณาให้ดีก่อนที่จะพิมพ์ด้วยวัสดุเหล่านี้ โดยอิงจากปัญหาที่ผู้ใช้เคยประสบมาก่อน
- เป็นที่ทราบกันดีว่าเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์นั้นไม่เหมาะกับการใช้งานกับเครื่องอัดรีดของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ
-เส้นใยพลาสติกดูดซับความชื้น ดังนั้นหากเก็บรักษาเส้นใยไม่ถูกต้อง ชิ้นงานพิมพ์อาจมีขนาดใหญ่ขึ้นได้
-เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์มีความไวต่อการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว ดังนั้นอาจเกิดการโก่งงอเมื่อถูกดันผ่านเครื่องอัดรีด
ทีพียู
TPU ย่อมาจากเทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน เป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมอย่างมากในตลาด ดังนั้นเมื่อคุณซื้อเส้นใยแบบยืดหยุ่น คุณมีโอกาสสูงที่จะพบวัสดุนี้มากกว่าเส้นใยชนิดอื่นๆ
เส้นใยชนิดนี้มีชื่อเสียงในตลาดเนื่องจากมีความแข็งแรงทนทานมากกว่าและสามารถขึ้นรูปได้ง่ายกว่าเส้นใยชนิดอื่นๆ
วัสดุนี้มีความแข็งแรงและทนทานสูง มีความยืดหยุ่นสูงถึง 600-700 เปอร์เซ็นต์
ความแข็งระดับ Shore ของวัสดุนี้อยู่ในช่วง 60 A ถึง 55 D มีคุณสมบัติในการพิมพ์ที่ดีเยี่ยม และโปร่งแสงเล็กน้อย
คุณสมบัติที่ทนต่อคราบไขมันและน้ำมันตามธรรมชาติ ทำให้วัสดุนี้เหมาะสำหรับการใช้งานกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติมากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ วัสดุยังมีความทนทานต่อการเสียดสีสูง
ขณะพิมพ์ด้วยวัสดุ TPU แนะนำให้ตั้งอุณหภูมิเครื่องพิมพ์ไว้ระหว่าง 210 ถึง 230 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิฐานพิมพ์ระหว่างอุณหภูมิปกติถึง 60 องศาเซลเซียส
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ความเร็วในการพิมพ์ควรอยู่ระหว่างห้าถึงสามสิบมิลลิเมตรต่อวินาที ส่วนการยึดเกาะกับฐานพิมพ์ แนะนำให้ใช้เทป Kapton หรือเทปสำหรับงานทาสี
หัวฉีดควรเป็นแบบขับตรง และไม่แนะนำให้ใช้พัดลมระบายความร้อนอย่างน้อยสำหรับชั้นแรกๆ ของเครื่องพิมพ์นี้
ทีพีซี
สารเหล่านี้ย่อมาจากเทอร์โมพลาสติกโคพอลิเอสเตอร์ ในทางเคมี สารเหล่านี้เป็นพอลิอีเทอร์เอสเตอร์ที่มีลำดับความยาวแบบสุ่มสลับกันของไกลคอลสายยาวและสายสั้น
ส่วนประกอบแข็งของชิ้นส่วนนี้คือหน่วยเอสเทอร์สายสั้น ในขณะที่ส่วนประกอบอ่อนมักจะเป็นโพลีอีเทอร์แบบอะลิฟาติกและโพลีเอสเตอร์ไกลคอล
เนื่องจากวัสดุพิมพ์ 3 มิติที่มีความยืดหยุ่นนี้ถือเป็นวัสดุเกรดวิศวกรรม จึงไม่ใช่สิ่งที่จะพบเห็นได้บ่อยนักเหมือนกับ TPU
TPC มีความหนาแน่นต่ำและมีความยืดหยุ่นอยู่ในช่วง 300 ถึง 350 เปอร์เซ็นต์ ความแข็งแบบ Shore อยู่ในช่วง 40 ถึง 72 D
TPC มีคุณสมบัติทนทานต่อสารเคมีได้ดี มีความแข็งแรงสูง พร้อมทั้งมีเสถียรภาพทางความร้อนและทนต่ออุณหภูมิได้ดี
ขณะพิมพ์ด้วยวัสดุ TPC แนะนำให้ตั้งอุณหภูมิไว้ที่ช่วง 220 ถึง 260 องศาเซลเซียส อุณหภูมิฐานพิมพ์ที่ช่วง 90 ถึง 110 องศาเซลเซียส และความเร็วในการพิมพ์ให้เหมือนกับวัสดุ TPU
ทีพีเอ
เทอร์โมพลาสติกโพลีอะไมด์ (Thermoplastic Polyamide) เป็นโคพอลิเมอร์ทางเคมีที่เกิดจากการรวมกันของ TPE และไนลอน โดยมีคุณสมบัติเด่นคือพื้นผิวเรียบลื่นและเงางามอย่างไนลอน และความยืดหยุ่นอย่าง TPE
วัสดุนี้มีความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่นสูงอยู่ในช่วง 370 ถึง 497 เปอร์เซ็นต์ และมีความแข็งแบบ Shore อยู่ในช่วง 75 ถึง 63 A
วัสดุนี้มีความทนทานเป็นพิเศษและแสดงผลการพิมพ์ได้ดีเยี่ยมเทียบเท่ากับ TPC ทนความร้อนได้ดีและมีการยึดเกาะระหว่างชั้นที่ดีเยี่ยมด้วย
อุณหภูมิหัวฉีดของเครื่องพิมพ์ขณะพิมพ์วัสดุนี้ควรอยู่ในช่วง 220 ถึง 230 องศาเซลเซียส ในขณะที่อุณหภูมิฐานพิมพ์ควรอยู่ในช่วง 30 ถึง 60 องศาเซลเซียส
ความเร็วในการพิมพ์ของเครื่องพิมพ์ของคุณสามารถเท่ากับความเร็วที่แนะนำสำหรับการพิมพ์วัสดุ TPU และ TPC ได้
วัสดุที่ใช้ในการยึดเกาะฐานพิมพ์ควรเป็น PVA และระบบหัวฉีดสามารถเป็นแบบขับตรงหรือแบบโบว์เดนก็ได้
วันที่โพสต์: 10 กรกฎาคม 2566