วัสดุคอมโพสิต เช่น พลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber-Reinforced Plastics) เป็นวัสดุที่มีความอเนกประสงค์และมีประสิทธิภาพสูง ซึ่งกำลังขับเคลื่อนนวัตกรรมในหลากหลายอุตสาหกรรม ตั้งแต่อุตสาหกรรมอากาศยานไปจนถึงด้านการแพทย์ วัสดุเหล่านี้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าวัสดุแบบดั้งเดิม เช่น เหล็ก อะลูมิเนียม ไม้ หรือพลาสติก และช่วยให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์น้ำหนักเบาที่มีสมรรถนะสูงได้

ในคู่มือนี้ คุณจะได้เรียนรู้พื้นฐานของการผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ รวมถึงวิธีการต่าง ๆ ในการวางชั้นคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber Layup) การลามิเนต และการขึ้นรูป (Molding) รวมถึงวิธีที่คุณสามารถใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติในการสร้างแม่พิมพ์คาร์บอนไฟเบอร์ เพื่อลดต้นทุนและประหยัดเวลา

นอกจากนี้ ยังมีวัสดุคอมโพสิตที่สามารถพิมพ์สามมิติได้โดยตรง เช่น Formlabs Nylon 11 CF Powder ซึ่งเป็นวัสดุที่ผสมคาร์บอนไฟเบอร์ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานที่ต้องการทั้งความแข็งแรงและความแข็งแกร่งสูง เมื่อพิมพ์ด้วยเครื่อง Formlabs Fuse 1+ 30W วัสดุ Nylon 11 CF Powder จะสามารถผลิตชิ้นงานที่มีน้ำหนักเบา แข็งแรงคงรูป มีเสถียรภาพทั้งด้านโครงสร้างและความร้อน และสามารถรองรับแรงกระแทกซ้ำ ๆ ได้อย่างต่อเนื่อง

วัสดุคอมโพสิตเบื้องต้น 101

วัสดุคอมโพสิต คือการรวมกันของวัสดุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป ซึ่งเมื่อรวมกันแล้วจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างจากวัสดุแต่ละชนิดเดี่ยว ๆ โดยทั่วไป คุณสมบัติทางวิศวกรรมจะได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น เช่น เพิ่มความแข็งแรง ประสิทธิภาพ หรือความทนทาน วัสดุคอมโพสิตประกอบด้วยวัสดุเสริมแรง (Reinforcement) ซึ่งอาจเป็นเส้นใยหรืออนุภาค และมีวัสดุเมทริกซ์ (Matrix) ทำหน้าที่ยึดเกาะเข้าด้วยกัน ซึ่งเมทริกซ์อาจเป็นพอลิเมอร์ โลหะ หรือเซรามิก

พอลิเมอร์เสริมแรงด้วยเส้นใย (Fiber-Reinforced Polymers: FRP) ครองตลาดเป็นหลัก และเป็นแรงผลักดันสำคัญให้เกิดการใช้งานใหม่ ๆ ในหลากหลายอุตสาหกรรม ในบรรดาวัสดุเหล่านี้ คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ถูกใช้อย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอากาศยาน รถแข่ง และจักรยาน เนื่องจากมีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งมากกว่าอะลูมิเนียมมากกว่า 3 เท่า แต่มีน้ำหนักเบากว่าถึง 40% โดยคาร์บอนไฟเบอร์ถูกสร้างขึ้นจากเส้นใยคาร์บอนเสริมแรงที่ยึดเข้าด้วยกันด้วยอีพ็อกซี่เรซิน

เส้นใยสามารถจัดเรียงแบบทิศทางเดียว (Uni-Weave) และวางแนวอย่างมีกลยุทธ์เพื่อสร้างความแข็งแรงตามทิศทางของแรง (Vector) ได้ นอกจากนี้ ยังสามารถใช้เส้นใยแบบถักไขว้ (Cross Woven Fibers) เพื่อสร้างความแข็งแรงในหลายทิศทาง และยังเป็นสาเหตุของลวดลายแบบผ้านวมอันเป็นเอกลักษณ์ของชิ้นส่วนคอมโพสิตอีกด้วย โดยทั่วไป ชิ้นงานมักถูกผลิตด้วยการผสมผสานเส้นใยทั้งสองรูปแบบเข้าด้วยกัน

ปัจจุบันมีเส้นใยหลายประเภทให้เลือกใช้งาน ได้แก่ 

ไฟเบอร์กลาส (Fiberglass)	คาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)	อะรามิดไฟเบอร์ (Kevlar)
เส้นใยที่ได้รับความนิยมมากที่สุด	มีอัตราส่วนความแข็งแรงและความแข็งแกร่งต่อน้ำหนักสูงที่สุดในอุตสาหกรรม (ทั้งความแข็งแรงต่อแรงดึง แรงอัด และแรงดัด)	ทนต่อแรงกระแทกและการสึกหรอได้ดีกว่าคาร์บอนไฟเบอร์
น้ำหนักเบา มีความแข็งแรงต่อแรงดึงและแรงอัดในระดับปานกลาง	มีราคาสูงกว่าเส้นใยประเภทอื่น	มีความแข็งแรงต่อแรงอัดต่ำ
ต้นทุนต่ำ และทำงานได้ง่าย		ตัดหรือขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรได้ยาก

เรซินถูกใช้เพื่อยึดเส้นใยเหล่านี้เข้าด้วยกันและสร้างเป็นวัสดุคอมโพสิตที่แข็งแรง แม้ว่าจะมีเรซินหลายร้อยประเภทที่สามารถนำมาใช้งานได้ แต่ด้านล่างนี้คือประเภทที่ได้รับความนิยมมากที่สุด:

เรซิน (Resin)	ข้อดี	ข้อเสีย	การแข็งตัว (Curing)
อีพ็อกซี่ (Epoxy)	มีความแข็งแรงสูงสุดน้ำหนักเบาที่สุดอายุการเก็บรักษานานที่สุด	มีราคาสูงที่สุดไวต่อสัดส่วนการผสมและความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ	ใช้สารทำแข็งเฉพาะ (ระบบสองส่วน)อีพ็อกซี่บางชนิดต้องใช้ความร้อน
โพลีเอสเตอร์ (Polyester)	ใช้งานง่าย (ได้รับความนิยมมากที่สุด)ทนต่อรังสี UVต้นทุนต่ำที่สุด	ความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนต่ำ	แข็งตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา (MEKP)
ไวนิลเอสเตอร์ (Vinyl Ester)	ผสมผสานประสิทธิภาพของอีพ็อกซี่และต้นทุนของโพลีเอสเตอร์ทนต่อการกัดกร่อน อุณหภูมิ และการยืดตัวได้ดีที่สุด	ความแข็งแรงต่ำกว่าอีพ็อกซี่ และมีราคาสูงกว่าโพลีเอสเตอร์อายุการเก็บรักษาจำกัด	แข็งตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา (MEKP)

 

3 วิธีในการสร้างชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์

การผลิตพอลิเมอร์เสริมแรงด้วยเส้นใย (Fiber-Reinforced Polymers) เช่น ชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ เป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยทักษะสูงและใช้แรงงานจำนวนมาก ทั้งในการผลิตแบบชิ้นเดียวและการผลิตแบบเป็นชุด ระยะเวลาในการผลิต (Cycle Time) อาจอยู่ระหว่าง 1 ชั่วโมงถึง 150 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับขนาดและความซับซ้อนของชิ้นงาน

โดยทั่วไป ในการผลิต FRP เส้นใยตรงแบบต่อเนื่องจะถูกยึดรวมอยู่ภายในเมทริกซ์ เพื่อสร้างเป็นชั้นวัสดุแต่ละชั้น (Plies) ซึ่งจะถูกลามิเนตทีละชั้นลงบนชิ้นงานสุดท้าย

คุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิตไม่ได้เกิดจากตัววัสดุเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับกระบวนการลามิเนตด้วย วิธีการจัดวางและผสานเส้นใยมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของชิ้นงาน เรซินประเภทเทอร์โมเซตจะถูกขึ้นรูปพร้อมกับวัสดุเสริมแรงภายในเครื่องมือหรือแม่พิมพ์ และผ่านกระบวนการทำให้แข็งตัว (Curing) เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่แข็งแรงทนทาน

มีเทคนิคการลามิเนตหลายรูปแบบ ซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่:

1. การวางชั้นแบบเปียก (Wet Lay-Up)

ในการวางชั้นแบบเปียก (Wet Lay-Up) เส้นใยจะถูกตัดและวางลงในแม่พิมพ์ จากนั้นจึงทาเรซินลงไปด้วยแปรง ลูกกลิ้ง หรือปืนพ่น วิธีนี้ต้องใช้ทักษะสูงที่สุดในการสร้างชิ้นงานคุณภาพสูง แต่ในขณะเดียวกันก็เป็นกระบวนการที่มีต้นทุนต่ำที่สุด และมีข้อกำหนดในการเริ่มต้นทำชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์แบบ DIY ต่ำที่สุด

หากคุณเพิ่งเริ่มต้นด้านการผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ และยังไม่มีอุปกรณ์พร้อม เราขอแนะนำให้เริ่มต้นจากการลามิเนตด้วยมือแบบ Wet Lay-Up ก่อน

2. การลามิเนตแบบพรีเพรก (Prepreg Lamination)

ในการลามิเนตแบบพรีเพรก (Prepreg Lamination) เรซินจะถูกอัดแทรกเข้าไปในเส้นใยล่วงหน้าแล้ว แผ่นวัสดุที่ถูกอิมเพรกเนตไว้ล่วงหน้า (Pre-Impregnated Sheets) จะถูกเก็บไว้ในอุณหภูมิต่ำเพื่อชะลอกระบวนการแข็งตัว (Cure)

จากนั้น ชั้นวัสดุ (Plies) จะถูกทำให้แข็งตัวภายในแม่พิมพ์ภายใต้ความร้อนและแรงดันภายในหม้อนึ่งแรงดัน (Autoclave)

วิธีนี้เป็นกระบวนการที่มีความแม่นยำและสามารถทำซ้ำได้ดีกว่า เนื่องจากสามารถควบคุมปริมาณเรซินได้อย่างแม่นยำ แต่ก็เป็นเทคนิคที่มีต้นทุนสูงที่สุด และมักถูกใช้งานในผลิตภัณฑ์สมรรถนะสูง (High-Performance Applications)

3. การขึ้นรูปด้วยการถ่ายโอนเรซิน (Resin Transfer Molding: RTM)

ในการขึ้นรูปแบบ RTM (Resin Transfer Molding) เส้นใยแห้งจะถูกวางเข้าไปในแม่พิมพ์แบบสองชิ้น จากนั้นแม่พิมพ์จะถูกปิดและล็อกให้แน่น ก่อนอัดเรซินเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ด้วยแรงดันสูง

กระบวนการนี้มักถูกทำให้เป็นระบบอัตโนมัติ และนิยมใช้สำหรับการผลิตในปริมาณมาก

การสร้างแม่พิมพ์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ด้วยการพิมพ์สามมิติ

เนื่องจากคุณภาพของแม่พิมพ์ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของชิ้นงานสุดท้าย การสร้างเครื่องมือและแม่พิมพ์ (Tool Making) จึงเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งของการผลิต FRP

แม่พิมพ์ส่วนใหญ่ถูกผลิตจากขี้ผึ้ง โฟม ไม้ พลาสติก หรือโลหะ ผ่านกระบวนการ CNC Machining หรือการทำด้วยมือ แม้ว่าวิธีการทำด้วยมือจะใช้แรงงานอย่างมาก แต่การใช้เครื่อง CNC ก็ยังคงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและใช้เวลานาน โดยเฉพาะกับชิ้นงานที่มีรูปทรงซับซ้อน และการจ้างภายนอกก็มักมีต้นทุนสูงพร้อมระยะเวลารอคอยที่ยาวนาน ทั้งสองวิธีต้องอาศัยแรงงานที่มีทักษะ และมีความยืดหยุ่นน้อยในการปรับแก้ดีไซน์หรือปรับแต่งแม่พิมพ์

การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) จึงเข้ามาเป็นทางเลือกในการผลิตแม่พิมพ์และต้นแบบได้อย่างรวดเร็วในต้นทุนต่ำ สำหรับการสร้างชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ ปัจจุบันการใช้เครื่องมือที่ผลิตจากโพลิเมอร์ในกระบวนการผลิตมีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง

การแทนที่เครื่องมือโลหะด้วยชิ้นส่วนพลาสติกที่พิมพ์ขึ้นภายในองค์กร เป็นวิธีที่ทรงพลังและคุ้มค่าในการลดระยะเวลาการผลิต พร้อมเพิ่มความยืดหยุ่นด้านการออกแบบ วิศวกรในปัจจุบันได้ใช้งานชิ้นส่วนเรซินที่พิมพ์สามมิติสำหรับสร้าง Jig และ Fixture เพื่อสนับสนุนกระบวนการต่าง ๆ เช่น การพันเส้นใย (Filament Winding) หรือการวางเส้นใยอัตโนมัติ (Automated Fiber Placement)

ในลักษณะเดียวกัน แม่พิมพ์และดายที่พิมพ์ขึ้นสำหรับการผลิตระยะสั้น ยังถูกนำไปใช้ในกระบวนการฉีดพลาสติก (Injection Molding) การขึ้นรูปด้วยความร้อน (Thermoforming) หรือการขึ้นรูปโลหะแผ่น (Sheet Metal Forming) เพื่อรองรับการผลิตจำนวนน้อย

การพิมพ์สามมิติแบบตั้งโต๊ะภายในองค์กร (In-house Desktop 3D Printing) ต้องใช้อุปกรณ์ไม่มาก และช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการทำงาน เครื่องพิมพ์เรซินระดับมืออาชีพแบบตั้งโต๊ะ เช่น Form 4 มีราคาที่เข้าถึงได้ ติดตั้งใช้งานง่าย และสามารถขยายกำลังการผลิตได้อย่างรวดเร็วตามความต้องการ

นอกจากนี้ ยังสามารถผลิตเครื่องมือและแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ได้ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติขนาดใหญ่ เช่น Form 4L

เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติแบบสเตอริโอลิโธกราฟี (SLA) สามารถสร้างชิ้นงานที่มีพื้นผิวเรียบเนียนมาก ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญสำหรับแม่พิมพ์งานวางชั้นคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber Layup Molds) อีกทั้งยังรองรับการสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนด้วยความแม่นยำสูง

เพิ่มเติมจากนั้น ไลบรารีวัสดุเรซินของ Formlabs ยังมีวัสดุวิศวกรรมที่มีคุณสมบัติด้านกลไกและความทนความร้อน เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการผลิตแม่พิมพ์และต้นแบบอีกด้วย

 

แม่พิมพ์ที่พิมพ์สามมิติสำหรับการผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ สามารถช่วยลดต้นทุนและลดระยะเวลาในการผลิตได้

สำหรับการผลิตขนาดเล็ก วิศวกรสามารถพิมพ์แม่พิมพ์ได้โดยตรงด้วยต้นทุนต่ำและใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง โดยไม่จำเป็นต้องแกะสลักด้วยมือหรือจัดการกับอุปกรณ์ CNC รวมถึงไม่ต้องใช้ซอฟต์แวร์ CAM การตั้งค่าเครื่องจักร ระบบจับยึดชิ้นงาน เครื่องมือตัด หรือการจัดการเศษวัสดุ

แรงงานและระยะเวลาในการผลิตแม่พิมพ์จึงลดลงอย่างมาก ทำให้สามารถปรับแก้แบบและปรับแต่งชิ้นงานได้อย่างรวดเร็ว อีกทั้งยังสามารถสร้างแม่พิมพ์ที่มีรูปทรงซับซ้อนและรายละเอียดละเอียดอ่อน ซึ่งยากต่อการผลิตด้วยวิธีแบบดั้งเดิมได้อีกด้วย

แนวทางการออกแบบโครงสร้างและดีไซน์แม่พิมพ์

เมื่อออกแบบแม่พิมพ์ คุณควรพิจารณาทั้งเรื่องการพิมพ์ให้สำเร็จ และความสามารถในการขึ้นรูปชิ้นงานได้อย่างสมบูรณ์ โครงสร้างแม่พิมพ์แต่ละแบบจะถูกใช้เพื่อสร้างรูปทรงที่แตกต่างกัน ดังนี้:

แม่พิมพ์ชิ้นเดียวสำหรับการขึ้นรูปแบบถุงสูญญากาศ (One-part Mold in Vacuum Bagging):
ใช้สำหรับชิ้นงานที่ต้องการพื้นผิว Class A เพียงด้านเดียว ซึ่งหมายถึงพื้นผิวที่เรียบเงาสวยงาม โดยแม่พิมพ์สามารถเป็นแบบบวกหรือแบบลบ ขึ้นอยู่กับว่าต้องการให้ด้านใดเป็นพื้นผิว Class A ด้านหนึ่งจะเป็นพื้นผิวของแม่พิมพ์ ส่วนอีกด้านจะเป็นพื้นผิวของถุงสูญญากาศ

แม่พิมพ์สองชิ้นสำหรับการขึ้นรูปแบบอัด (Two-part Mold in Compression Molding):
ใช้สำหรับชิ้นงานที่ต้องการพื้นผิว Class A ทั้งสองด้าน โดยทั้งสองด้านของชิ้นงานจะสัมผัสกับพื้นผิวแม่พิมพ์

แม่พิมพ์แบบถุงลมสำหรับการขึ้นรูปด้วยแรงดัน (Bladder Mold in Pressure Molding):
ใช้สำหรับชิ้นงานที่มีรูปทรงซับซ้อน ซึ่งไม่สามารถใช้ถุงสูญญากาศหรือแม่พิมพ์แบบอัดได้ เนื่องจากไม่สามารถถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ได้ ด้านหนึ่งจะเป็นพื้นผิวแม่พิมพ์ ส่วนอีกด้านจะเป็นพื้นผิวของถุงลม

ต้นแบบแม่พิมพ์สำหรับสร้างแม่พิมพ์แบบลบ (Mold Pattern to Create a Negative Mold):
ใช้เมื่อจำเป็นต้องมีแม่พิมพ์หลายชุดเพื่อเพิ่มกำลังการผลิต โดยสามารถสร้างแม่พิมพ์หลายชิ้นจากต้นแบบเดียวกันได้

	เพิ่มมุมดราฟต์ (Draft Angle): มุมดราฟต์บวกประมาณ 2–3 องศาจะช่วยให้ขั้นตอนการถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ (Demolding) ทำได้ง่ายขึ้น และช่วยยืดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ โดยเฉพาะในกรณีของแม่พิมพ์ที่มีความแข็งสูง อย่างไรก็ตาม การใช้วัสดุพิมพ์สามมิติที่มีความยืดหยุ่น เช่น Tough 1500 Resin สามารถช่วยให้คุณสร้างชิ้นงานได้โดยไม่จำเป็นต้องมีมุมดราฟต์ และยังสามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อน ซึ่งไม่สามารถถอดออกจากแม่พิมพ์แข็งทั่วไปได้ กำหนดค่ารัศมีขั้นต่ำ (Minimum Radius) ให้เหมาะสมกับความหนาของวัสดุ: สิ่งนี้ช่วยให้เส้นใยสามารถเรียงตัวตามมุมต่าง ๆ ได้ดีขึ้น ลดการเกิดฟองอากาศ และช่วยให้สามารถผลิตชิ้นงานที่มีคุณภาพสม่ำเสมอได้ หลีกเลี่ยงมุมที่แคบ ชัน และอยู่ใกล้กันมากเกินไป เพราะรูปทรงที่มีความโค้งไหลลื่นจะทำงานได้ง่ายกว่ารูปทรงแบบกล่องหรือมุมคมเหลี่ยม
	กำหนดค่ารัศมีขั้นต่ำ (Minimum Radius) ให้เหมาะสมกับความหนาของวัสดุ: สิ่งนี้ช่วยให้เส้นใยสามารถเรียงตัวบริเวณมุมต่าง ๆ ได้ดีขึ้น พร้อมลดการเกิดฟองอากาศแทรกอยู่ภายใน และช่วยให้สามารถผลิตชิ้นงานที่มีคุณภาพสม่ำเสมอซ้ำได้ หลีกเลี่ยงมุมที่ชันและอยู่ใกล้กันมากเกินไป เนื่องจากรูปทรงที่มีความโค้งไหลลื่นจะทำงานได้ง่ายกว่ารูปทรงแบบกล่องหรือมีขอบมุมคมจัด
	เพิ่มหมุดกำหนดตำแหน่ง (Locating Pins) และร่องกำหนดตำแหน่ง (Indents) สำหรับแม่พิมพ์ที่ต้องการการจัดแนวอย่างแม่นยำ หนึ่งในข้อได้เปรียบสำคัญของการพิมพ์สามมิติคือ ความสามารถในการสร้างรูปทรงการจัดแนวที่ซับซ้อน และช่วยให้สามารถผลิตดีไซน์ที่ต้องการความแม่นยำด้านตำแหน่งได้ง่ายขึ้น เพิ่มส่วนเกินของพื้นผิว (Surface Overrun): วัสดุส่วนเกินจากพื้นผิวที่ยื่นออกมาจะถูกตัดแต่งภายหลัง เพื่อสร้างเส้นตัดแต่ง (Trim Line) ที่แม่นยำ การพิมพ์สามมิติช่วยให้สามารถสร้างส่วนเกินนี้ได้โดยไม่จำเป็นต้องผลิตแฟลชชิ่ง (Flashing) เพิ่มเส้นตัดแต่ง (Trim Lines): การพิมพ์สามมิติช่วยให้สามารถรวมรายละเอียดสำหรับการตกแต่งชิ้นงานได้อย่างแม่นยำ เช่น ไกด์สำหรับการเจาะ เส้นขีดสำหรับตัดแต่งด้วยมือ หรือรางนำสำหรับเครื่อง Router

 

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดอื่น ๆ:

พิมพ์ด้วยความสูงของเลเยอร์ (Layer Height) ที่เล็กที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ เพื่อเพิ่มความละเอียดของชิ้นงานและช่วยให้ขั้นตอนการถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ทำได้ง่ายขึ้น

หลีกเลี่ยงการใช้ซัพพอร์ต (Supports) บนพื้นผิวของแม่พิมพ์ เพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนยิ่งขึ้น

ใช้สารช่วยถอดแบบ (Release Agent): สิ่งนี้จำเป็นสำหรับช่วยให้สามารถถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ได้

เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดฟองอากาศแทรกอยู่ภายใน: หลังจากคนและผสมเรซินแล้ว ควรรอประมาณ 2 นาที เพื่อให้อากาศลอยออกจากเรซิน จากนั้นให้ทำซ้ำอีกครั้งหลังจากทาเรซินชั้นแรกด้วยแปรง หากยังมีฟองอากาศขนาดเล็กหลงเหลืออยู่ สามารถขัดและซีลปิดได้ในขั้นตอนหลังการผลิต (Post-Processing)

กรณีศึกษา: TU Berlin ใช้การพิมพ์สามมิติในการสร้างแม่พิมพ์คาร์บอนไฟเบอร์

Formula Student คือการแข่งขันออกแบบทางวิศวกรรมประจำปี ซึ่งทีมนักศึกษาจากทั่วโลกจะสร้างและแข่งขันรถแข่งสไตล์ฟอร์มูล่า

ทีม Formula Student แห่ง TU Berlin (FaSTTUBe) เป็นหนึ่งในทีมขนาดใหญ่ โดยมีนักศึกษาประมาณ 80 ถึง 90 คน ที่ร่วมกันพัฒนารถแข่งรุ่นใหม่ในทุกปีมาตั้งแต่ปี 2005

ทีม Formula Student แห่ง TU Berlin (FaSTTUBe) กำลังสร้างรถแข่งจำนวน 3 คัน สำหรับการแข่งขัน Formula Student ประจำปี

ด้วยการเข้าถึงเทคโนโลยีการผลิตเกือบครบทุกประเภท ทีม FaSTTUBe จึงนำการพิมพ์สามมิติมาใช้ใน 3 รูปแบบ ได้แก่:

ต้นแบบ (Prototypes):
ทีมพิมพ์ต้นแบบสำหรับชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น ชุดยึดเหล็กกันโคลง (Anti-roll Bar Mountings) หรือโครงยึดแบตเตอรี่แรงดันสูง (HV Battery Stakeholders)

แม่พิมพ์คาร์บอนไฟเบอร์ที่พิมพ์สามมิติ:
ทีมได้พิมพ์แม่พิมพ์ประมาณสิบกว่าชุด เพื่อผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ที่ไม่สามารถผลิตได้ด้วยวิธีอื่น

ชิ้นส่วนใช้งานจริง (End-use Parts):
มีชิ้นส่วนประมาณ 30 ชิ้นบนรถแข่งคันจริงที่ถูกพิมพ์สามมิโดยตรง ตั้งแต่ตัวยึดปุ่มควบคุม ชิฟเตอร์บนพวงมาลัย ไปจนถึงท่อและข้อต่อเซนเซอร์ของระบบหล่อเย็น

ในกรณีศึกษานี้ เราจะเจาะลึกรายละเอียดของการใช้งานแม่พิมพ์ที่ทีมใช้ในการผลิตโครงและด้ามจับพวงมาลัยคาร์บอนไฟเบอร์

การลดน้ำหนักเป็นสิ่งสำคัญอย่างมากในการสร้างรถแข่ง ทีมสามารถพิมพ์ด้ามจับพวงมาลัยแบบกลวงได้ แต่ชิ้นส่วนดังกล่าวจะไม่แข็งแรงเพียงพอที่จะรองรับแรงจับของผู้ขับ

คาร์บอนไฟเบอร์จึงเป็นวัสดุที่ยอดเยี่ยมในการลดน้ำหนัก พร้อมรักษาหรือเพิ่มความแข็งแรงไปพร้อมกัน

เพื่อให้สามารถผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ได้ในปีนี้ Felix Hilken หัวหน้าฝ่ายอากาศพลศาสตร์และการผลิตคาร์บอน ได้พัฒนากระบวนการทำงานโดยใช้แม่พิมพ์ที่พิมพ์สามมิติสำหรับการลามิเนตแบบ Wet Lay-Up

อุปกรณ์ที่จำเป็น:

เครื่องพิมพ์สามมิติระบบ SLA ของ Formlabs พร้อมวัสดุ Tough 1500 Resin

คาร์บอนไฟเบอร์: จำนวน 3 ชั้น ขนาด 200 กรัม, 3K, ความหนา 0.3 มม. ลวดลายการถักแบบ Twill Weave

สารช่วยถอดแบบ (Mold Release): แว็กซ์และโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (Polyvinyl Alcohol)

อีพ็อกซี่เรซินชนิดความแข็งแรงสูง

แปรงและกรรไกร

ถุงสูญญากาศ (Vacuum Bag), ปั๊มสูญญากาศ และผ้าระบายอากาศ (Breather Cloth)

กระดาษทราย

	ออกแบบแม่พิมพ์ ด้ามจับถูกผลิตเป็นสองส่วน เพื่อให้สามารถถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ได้ สำหรับด้ามจับแต่ละครึ่ง Felix ได้ออกแบบแม่พิมพ์แบบสองชิ้น โดยเพิ่มรายละเอียดที่ยากต่อการผลิตหากไม่มีการพิมพ์สามมิติ โดยเฉพาะ: รายละเอียดขนาดเล็ก เช่น รัศมีภายในที่แคบ พื้นผิวโค้งต่อเนื่อง หรือพื้นผิวที่มีรัศมีเปลี่ยนแปลงไป ขอบโค้งแคบที่ไม่สามารถถอดออกจากแม่พิมพ์อะลูมิเนียมได้ ร่องกำหนดตำแหน่งสำหรับการเจาะ เนื่องจากชิ้นงานนี้มีความไวต่อการจัดตำแหน่งอย่างมาก
	พิมพ์แม่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ ทีมงานได้พิมพ์แม่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ตระกูล Form Series โดยใช้วัสดุ Tough 1500 Resin ที่ความสูงเลเยอร์ 50 ไมครอน ชิ้นงานที่พิมพ์เสร็จแล้วถูกล้างด้วย IPA จำนวน 2 รอบ รอบละ 10 นาที และนำไปอบ Post-Cure เป็นเวลา 60 นาที ที่อุณหภูมิ 70°C ทีมเลือกใช้ Tough 1500 Resin เพราะวัสดุนี้มีความสมดุลระหว่างความสามารถในการยืดตัว (Elongation) และค่าความแข็งเชิงโมดูลัส (Modulus) กล่าวคือ ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยวัสดุนี้สามารถโค้งงอได้มาก และสามารถคืนรูปกลับสู่สภาพเดิมได้อย่างรวดเร็ว คุณสมบัติทางกลลักษณะนี้เป็นสิ่งที่ต้องการ เพื่อช่วยป้องกันการแตกหักของแม่พิมพ์ในระหว่างขั้นตอนการถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ (Demolding)
	3.1 การลามิเนตด้วยมือ: ทาสารช่วยถอดแบบ (Release Agent) ทาสารช่วยถอดแบบเพื่อช่วยให้สามารถถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ได้ง่ายขึ้น นี่คือขั้นตอนแรกที่สำคัญมาก หากมีพื้นผิวบางส่วนที่ไม่ได้ถูกเคลือบ ชิ้นงานจะไม่สามารถแยกออกจากแม่พิมพ์ได้ เคลือบด้วยแว็กซ์ (Wax) — เป็นขั้นตอนเสริม แต่แนะนำให้ทำ เคลือบด้วยโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (Polyvinyl Alcohol: PVA)
	3.2 ผสมเรซินและสารทำแข็ง (Hardener) ผสมเรซินเข้ากับสารทำแข็ง โดยต้องควบคุมอัตราส่วนการผสมอย่างแม่นยำ หากอัตราส่วนคลาดเคลื่อนไปจากค่าที่กำหนดแม้เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ชิ้นงานอาจนิ่มเกินไป หรือแข็งตัวได้ไม่สมบูรณ์ ควรปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิตเรซินอย่างเคร่งครัด และอ่านเอกสารข้อมูลความปลอดภัย (Safety Sheet) ก่อนใช้งาน สำหรับเรซินที่ Felix ใช้งาน กระบวนการพอลิเมอไรเซชัน (Polymerization) จะเริ่มต้นประมาณสองชั่วโมงหลังจากผสมเรซินแล้ว ซึ่งหมายความว่าจะมีเวลาสองชั่วโมงสำหรับกระบวนการวางชั้นวัสดุ (Layup Operation)
	3.3 ทาเรซิน ใช้แปรงทาเรซินลงบนด้านบวก (Positive Side) ของแม่พิมพ์
	3.4 วางชั้นคาร์บอนไฟเบอร์ (Lay-Up Carbon Fiber) วางชั้นคาร์บอนไฟเบอร์ (Ply) ลงบนด้านบวก (Positive Side) ของแม่พิมพ์ โดยต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเส้นใยแนบไปตามพื้นผิวและรูปทรงทั้งหมดอย่างสมบูรณ์ ทีมงานเลือกใช้เส้นใยแบบ 3K เพื่อสร้างสมดุลระหว่างความหนาของลายถัก (Weave Thickness) และต้นทุน วัสดุชนิดนี้ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะให้สามารถแนบไปตามรูปทรงที่ซับซ้อนได้ และไม่มีเส้นใยเสริม (Supporting Strands) อยู่ภายในวัสดุ
	3.5 ทาเรซินบนคาร์บอนไฟเบอร์ ทาเรซินลงบนชั้นคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Ply) และทำกระบวนการวางชั้นวัสดุ (Layup) ซ้ำอีกครั้ง เรซินจะทำหน้าที่ยึดชั้นวัสดุเข้าด้วยกัน ก่อให้เกิดส่วนเมทริกซ์ (Matrix Component) ภายในชิ้นงาน และช่วยป้องกันไม่ให้เส้นใยเคลื่อนตัวหรือเปลี่ยนแนว Felix ใช้คาร์บอนไฟเบอร์ทั้งหมด 3 ชั้น (3 Carbon Fiber Plies)
	3.6 ทาเรซินขั้นสุดท้ายบนด้านลบ (Negative) ทาเรซินชั้นสุดท้ายลงบนด้านลบ (Negative Part) ของแม่พิมพ์ จากนั้นประกบแม่พิมพ์ทั้งสองฝั่งเข้าด้วยกัน เพื่อป้องกันการเกิดฟองอากาศและการแทรกซึมของอากาศผ่านเส้นใยคาร์บอน
	3.7 ตัดวัสดุส่วนเกินออก ใช้กรรไกรตัดวัสดุส่วนเกินออกจากชิ้นงาน
	3.8 ทำให้แข็งตัว (Cure) ทำการ Cure ภายในถุงสูญญากาศ (Vacuum Bag) เป็นเวลา 48 ชั่วโมง ในระหว่างกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน (Polymerisation) นี้ ถุงสูญญากาศจะช่วยดูดอากาศออก และกดชั้นวัสดุ (Plies) ให้แนบกับแม่พิมพ์ภายใต้อุณหภูมิห้อง เพื่อกำจัดเรซินส่วนเกินออกไป กระบวนการนี้ช่วยให้ได้อัตราส่วนระหว่างเรซินและเส้นใย (Resin-to-Fiber Ratio) ตามที่ต้องการ เพื่อให้ชิ้นงานมีค่าความแข็ง (Stiffness) ที่เหมาะสม
	ขั้นตอนหลังการผลิตและการเก็บผิวงาน (Post Process and Finish) การเก็บผิวงาน (Finishing): ขัดแต่งขอบทั้งหมดออก เพื่อทำความสะอาดแม่พิมพ์หลังจบกระบวนการ Felix ได้นำแม่พิมพ์แช่น้ำประมาณ 30 นาที เพื่อให้ PVA ละลายออก จากนั้นใช้กระดาษทรายละเอียดเบอร์ 1500 ขัดเอาเรซินที่หลงเหลืออยู่ออก

 

ผลลัพธ์

ด้วยการใช้คาร์บอนไฟเบอร์ ทีมสามารถลดน้ำหนักของโครงพวงมาลัยจาก 120 กรัม เหลือเพียง 21 กรัม และยังสามารถออกแบบรูปทรงที่ยากอย่างมากต่อการผลิตด้วยวิธีดั้งเดิมได้อีกด้วย

“ข้อดีที่ยอดเยี่ยมของการพิมพ์สามมิติคือ รูปทรงที่ซับซ้อนสามารถผลิตได้ง่ายพอ ๆ กับรูปทรงธรรมดา โดยใช้ปริมาณงานและอุปกรณ์เท่ากัน” Felix กล่าว

หากไม่มีการพิมพ์สามมิติ ทีมจะต้องจ้างภายนอกเพื่อทำแม่พิมพ์อะลูมิเนียมด้วยการกัด CNC ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง ใช้เวลานาน และต้องใช้เครื่องมือเฉพาะทาง

“ถ้าผมจะทำแม่พิมพ์ด้วย CNC ผมต้องหาเครื่องมือเฉพาะทาง และรอคิวใช้งานเครื่องจักร แต่ถึงอย่างนั้น ผมก็ยังไม่สามารถทำรูปทรงนี้ได้ โดยเฉพาะมุมเล็ก ๆ บางจุด ผมจำเป็นต้องเปลี่ยนดีไซน์ให้ไม่มีสกรู เพื่อไม่ให้ชิ้นงานไวต่อการจัดตำแหน่ง”

จากการประเมินของเขา แม่พิมพ์หนึ่งชิ้นที่พิมพ์ด้วย Tough 1500 Resin สามารถใช้ผลิตชิ้นงานได้ประมาณ 10 ชิ้น

เนื่องจากนี่เป็นกระบวนการทำงานด้วยมือ อายุการใช้งานจริงจึงขึ้นอยู่กับความละเอียดรอบคอบของผู้ปฏิบัติงาน เพราะแม่พิมพ์อาจแตกหักได้ในระหว่างขั้นตอนการแยกชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์

อย่างไรก็ตาม สามารถใช้แม่พิมพ์พิมพ์สามมิติหลายชุดเพื่อเพิ่มกำลังการผลิตได้ อีกแนวทางหนึ่งในการยืดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ คือการใช้แม่พิมพ์โลหะทั่วไปเข้ามาช่วยรองรับโครงสร้าง

โดยชิ้นส่วนแทรก (Insert) ที่พิมพ์สามมิติจะทำหน้าที่สร้างรูปทรงรายละเอียด ส่วนแม่พิมพ์โลหะด้านนอกจะช่วยคงรูปและรองรับแรง ซึ่งสามารถผลิตได้ด้วยเครื่องกัดแบบแมนนวลทั่วไป (Manual Milling Machine)

Outsourced CNC Machined Mold	In-House 3D Printed Mold
Equipment	Carbon fiber, resins, tools, vacuum bag	Carbon fiber, resins, tools, vacuum bag, 3D printer, Tough 1500 Resin
Mold Production Time	4-6 weeks	2 days
Labor Costs	$0	$300
Material Costs	$0	$10
Total Mold Production Costs	$900	$310

 

กรณีศึกษา: ชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับยานยนต์ของ Panoz

DeltaWing Manufacturing ผลิตชิ้นส่วนคอมโพสิตให้กับบริษัท Panoz ซึ่งเป็นผู้ออกแบบและผู้ผลิตรถสปอร์ตหรูสัญชาติอเมริกันแบบผลิตจำนวนจำกัด

เดิมที ในการผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ DeltaWing Manufacturing จะใช้วิธีการกัดต้นแบบ (Pattern) จากนั้นจึงวางชั้นวัสดุหรือหล่อแม่พิมพ์บนต้นแบบดังกล่าว แล้วทำการเก็บผิวแม่พิมพ์ ก่อนเข้าสู่กระบวนการพรีเพรก (Prepreg Process) เพื่อทำการลามิเนตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พวกเขาเริ่มนำชิ้นส่วนที่พิมพ์สามมิติภายในองค์กรมาใช้เป็นขั้นตอนกลางในกระบวนการนี้

Panoz ต้องการชิ้นส่วนท่อลมซุ้มล้อ (Fender Air Duct) คาร์บอนไฟเบอร์จำนวน 6 ชิ้น สำหรับรถแข่งสั่งทำพิเศษหนึ่งคัน

เพื่อช่วยลดแรงงานและระยะเวลาการผลิตจากกระบวนการสร้างแม่พิมพ์แบบเดิม วิศวกรของ DeltaWing Manufacturing จึงเลือกพิมพ์แม่พิมพ์โดยตรงด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ และนำไปใช้ในกระบวนการพรีเพรกของพวกเขา

อุปกรณ์ที่จำเป็น:

1. เครื่องพิมพ์สามมิติระบบ SLA ของ Formlabs พร้อมวัสดุ High Temp Resin
2. คาร์บอนไฟเบอร์: แบบ 4K ลวดลายสองมิติ (Bidimensional Pattern)
3. สารช่วยถอดแบบ: โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (Polyvinyl Alcohol)
4. เทป Kapton (Polyimide Tape)
5. อีพ็อกซี่เรซินชนิดความแข็งแรงสูง
6. แปรงและกรรไกร
7. ถุงสูญญากาศ (Vacuum Bag) และปั๊มสูญญากาศ

	ออกแบบแม่พิมพ์ ท่อลมถูกผลิตแยกออกเป็น 2 ชิ้น บนแม่พิมพ์คนละชุด เพื่อช่วยให้สามารถถอดชิ้นงานสุดท้ายออกจากแม่พิมพ์ได้ง่ายขึ้น และหลังจากนั้นจึงนำมาประกอบยึดเข้าด้วยกัน แม่พิมพ์แต่ละชุดยังถูกพิมพ์แยกเป็น 2 ชิ้นและนำมาประกอบเข้าด้วยกันอีกครั้ง เพื่อให้สามารถพอดีกับพื้นที่พิมพ์ (Build Volume) ของเครื่องพิมพ์ตระกูล Form Series ได้ อย่างไรก็ตาม หากใช้เครื่อง Form 4L ซึ่งมีพื้นที่พิมพ์ขนาดใหญ่กว่า ก็จะไม่จำเป็นต้องแบ่งชิ้นส่วนลักษณะนี้ ชิ้นงานทั้งหมดถูกออกแบบมาเพื่อรองรับการผลิตแบบ Additive Manufacturing โดยยึดตามแนวทางการออกแบบแม่พิมพ์ที่แนะนำ
	พิมพ์แม่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ DeltaWing ได้พิมพ์แม่พิมพ์ด้วย High Temp Resin บนเครื่องพิมพ์ตระกูล Form Series ที่ความสูงเลเยอร์ 100 ไมครอน วัสดุเรซินชนิดนี้ถูกเลือกใช้งาน เนื่องจากมีค่าอุณหภูมิการเสียรูปภายใต้แรง (Heat Deflection Temperature: HDT) สูงถึง 238°C @ 0.45 MPa ซึ่งสูงที่สุดในกลุ่มเรซินของ Formlabs และยังถือว่าสูงมากเมื่อเทียบกับเรซินในตลาดโดยทั่วไป High Temp Resin สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงในกระบวนการ Cure ได้ มีความแข็งเพียงพอในการคงรูปตลอดกระบวนการทำงาน และให้รายละเอียดพื้นผิวที่ยอดเยี่ยม ซึ่งจะถูกถ่ายทอดไปยังชิ้นงานสุดท้าย Formlabs แนะนำให้ล้างชิ้นงาน High Temp Resin ด้วย IPA เป็นเวลา 10 นาที จากนั้นทำ Post-Cure ที่อุณหภูมิ 80°C เป็นเวลา 120 นาที และนำชิ้นงานไปอบต่อที่อุณหภูมิ 160°C เป็นเวลา 3 ชั่วโมง เพื่อเพิ่มค่า HDT ให้สูงขึ้นอีก
	การลามิเนตแบบพรีเพรก (Prepreg Laminate) DeltaWing Manufacturing ใช้กระบวนการพรีเพรกตามมาตรฐานเดิมของบริษัทบนแม่พิมพ์ที่พิมพ์สามมิติ โดยใช้คาร์บอนไฟเบอร์พรีเพรกแบบ 4K ลวดลายสองมิติ (Bidimensional Pattern) แม่พิมพ์แต่ละชุดถูกปิดทับด้วยเทป Kapton เพื่อให้สามารถเปลี่ยนพื้นผิวได้ใหม่ในแต่ละรอบการขึ้นรูป จากนั้นจึงวางชั้นเส้นใย (Lay-Up) ลงบนแม่พิมพ์ ก่อนนำชิ้นงานใส่ในถุงสูญญากาศ (Vacuum Bag) และนำไป Cure ภายในหม้อนึ่งแรงดัน (Autoclave) แล้วจึงถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์และตัดแต่งขอบ แม่พิมพ์ที่พิมพ์ขึ้นสามารถทนต่อกระบวนการ Cure แบบช้า ที่อุณหภูมิ 38°C (100°F) เป็นเวลา 10 ชั่วโมง หรืออีกทางเลือกหนึ่งคือกระบวนการ Cure แบบเร็วที่อุณหภูมิ 126°C (260°F) เป็นเวลา 1 ชั่วโมง โดยไม่เกิดความเสียหาย ในขั้นตอนสุดท้าย ชิ้นส่วนท่อลมคาร์บอนทั้งสองฝั่งถูกนำมายึดประกอบเข้าด้วยกัน
	การเก็บผิวงานและผลลัพธ์ ทีมงานได้ทดสอบการใช้งานแม่พิมพ์เดียวกันจำนวน 6 รอบ โดยไม่พบการเสื่อมสภาพที่มีนัยสำคัญ และประเมินว่าแม่พิมพ์หนึ่งชุดสามารถใช้งานได้ประมาณ 10–15 รอบ เนื่องจากกระบวนการพรีเพรก (Prepreg Process) ใช้หม้อนึ่งแรงดัน (Autoclave) เพื่อให้ความร้อนและแรงดันระหว่างการ Cure แม่พิมพ์ที่พิมพ์สามมิจึงสามารถทนต่อการใช้งานได้เพียงจำนวนรอบจำกัด ดังนั้น วิธีนี้จึงไม่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก (High-Volume Production) แต่เป็นแนวทางที่ยอดเยี่ยมสำหรับการผลิตจำนวนน้อย (Short-Run Batches) และการผลิตแบบ Mass Customization แนวทางนี้เปิดโอกาสให้เกิดการใช้งานได้หลากหลาย เช่น: อุปกรณ์กีฬาสมรรถนะสูง เครื่องมือเฉพาะทางสำหรับอุตสาหกรรมอากาศยาน อุปกรณ์ขาเทียมหรืออวัยวะเทียมแบบเฉพาะบุคคลสำหรับผู้ป่วยในวงการแพทย์

 

การพิมพ์สามมิติด้วยคาร์บอนไฟเบอร์

มีความต้องการอย่างมากสำหรับกระบวนการทำงานที่ผสานความแข็งแรง ความทนทาน และความสมบุกสมบันของชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์แบบดั้งเดิม เข้ากับความคล่องตัว ความสามารถในการสร้างรูปทรงที่ซับซ้อน และความสามารถในการผลิตซ้ำได้ของการพิมพ์สามมิติ

ดังนั้น จึงไม่น่าแปลกใจที่มีบริษัทด้านการพิมพ์สามมิติจำนวนมากที่นำเสนอโซลูชันการพิมพ์สามมิติด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ โดยปัจจุบันมีกระบวนการหลักอยู่ 2 รูปแบบ คือ การพิมพ์ด้วยเส้นใยคาร์บอนแบบสับ (Chopped Fibers) และแบบเส้นใยต่อเนื่อง (Continuous Fibers)

ด้วยการใช้เส้นใยคาร์บอนแบบสับ Nylon 11 CF Powder สำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติอุตสาหกรรมระบบ Selective Laser Sintering (SLS) รุ่น Fuse 1+ 30W ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถสร้างชิ้นส่วนที่แข็งแรง น้ำหนักเบา และทนความร้อนได้ โดยไม่ต้องพึ่งพาวิธีการเคลือบชั้นวัสดุหรือการกัดขึ้นรูปแบบดั้งเดิม

 

Formlabs Nylon 11 CF Powder มีคุณสมบัติแข็งแรง น้ำหนักเบา และทนความร้อน ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์ อากาศยาน และการผลิตภาคอุตสาหกรรม

เริ่มต้นกับการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์

การผลิตพอลิเมอร์เสริมแรงด้วยเส้นใย (Fiber-Reinforced Polymer) เป็นกระบวนการที่น่าตื่นเต้น แต่ก็มีความซับซ้อนและใช้แรงงานสูง

การใช้แม่พิมพ์และต้นแบบที่พิมพ์สามมิติสำหรับการผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ ช่วยให้ธุรกิจสามารถลดความซับซ้อนของกระบวนการทำงาน เพิ่มความยืดหยุ่นและโอกาสด้านการออกแบบ รวมถึงลดต้นทุนและระยะเวลาในการผลิตได้

สำหรับชิ้นส่วนที่พิมพ์สามมิโดยตรง ซึ่งมอบข้อดีหลายอย่างของคาร์บอนไฟเบอร์ พร้อมทั้งมีข้อได้เปรียบเพิ่มเติมด้านความยืดหยุ่นของรูปทรง และกระบวนการที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากกว่า ยังมีวัสดุอย่าง Formlabs Nylon 11 CF Powder สำหรับเครื่องพิมพ์สามมิติระบบ SLS ตระกูล Fuse Series

หากคุณต้องการพูดคุยเกี่ยวกับการใช้งานของคุณ และค้นหาแนวทางที่เหมาะสมที่สุดในการใช้การพิมพ์สามมิติสำหรับการผลิตชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์ กรุณาติดต่อทีมงานของเรา

	รายละเอียดเครื่อง Formlab form4 SLA คลิก    เช็คราคา คลิก
	รายละเอียดเครื่อง Formlab Fuse 1+ 30W SLS คลิก    เช็คราคา คลิก

 

แหล่งอ้างอิง

https://formlabs.com/global/blog/composite-materials-carbon-fiber-layup/