การพิมพ์สามมิติด้วยเทคโนโลยี Selective Laser Sintering (SLS) เป็นโซลูชันที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นส่วนสิ้นเปลือง (Consumable Parts) ตามความต้องการ ในต้นทุนที่คุ้มค่า เช่น แผ่นรองคอลเล็ต (Collet Pads) เหล่านี้ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลางเชื่อมต่อระหว่างชิ้นงานที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลากับเครื่องกลึง CNC
ฟิกซ์เจอร์ (Fixtures) และจิ๊ก (Jigs) สำหรับงานแมชชีน เป็นเครื่องมือที่ใช้ในกระบวนการผลิตแบบตัดเฉือนวัสดุ (Subtractive Manufacturing) เช่น งานแมชชีน CNC เพื่อให้มั่นใจว่าการจัดตำแหน่งชิ้นงานมีความแม่นยำและการทำงานมีความปลอดภัย
ในขณะที่ฟิกซ์เจอร์เป็นอุปกรณ์จับยึดชิ้นงาน (Workholding Device) ที่ใช้ยึดชิ้นงานโลหะหรือวัสดุอื่นให้อยู่กับที่ระหว่างกระบวนการกัดด้วย CNC (CNC Milling) หรือการกลึงด้วย CNC (CNC Turning) จิ๊กจะทำหน้าที่เป็นตัวกำหนดแนวทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือตัดหรือเครื่องมือกัด โดยตัวจิ๊กสามารถเคลื่อนที่ไปพร้อมกับเครื่องมือได้ ขณะเดียวกันก็ช่วยรักษาแนวทางการเคลื่อนที่ให้เป็นไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำ
จิ๊กมักพบได้บ่อยในโรงงานหรือเวิร์กช็อปขนาดเล็กที่อาจยังไม่มีระบบ CNC ที่ซับซ้อน และยังใช้การกัดหรือการกลึงแบบควบคุมด้วยมือ (Manual Operation) อยู่ โดยจิ๊กสำหรับงานกัด (Milling Jig) จะทำหน้าที่เป็นระบบป้องกันความผิดพลาด (Failsafe) และช่วยลดโอกาสเกิดข้อผิดพลาดจากผู้ปฏิบัติงาน
เครื่องมือเหล่านี้ ซึ่งในอดีตมักผลิตจากโลหะ ไม้ หรือพลาสติก ถูกใช้งานทุกวันในการผลิตชิ้นส่วนนับล้านชิ้นผ่านกระบวนการตัดเฉือน เช่น การกัดหรือการกลึง CNC และมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของกระบวนการผลิต
ด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่อย่างการพิมพ์สามมิติ (3D Printing) และการออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ (Computer-Aided Design: CAD) จึงสามารถพัฒนาจิ๊กและฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีนให้ดียิ่งขึ้นได้ในหลายด้าน ไม่ว่าจะเป็นการลดต้นทุน การปรับแต่งให้ตรงกับการใช้งานเฉพาะทาง การลดการสูญเสียวัสดุ และประโยชน์อื่น ๆ อีกมากมาย.
บทนำเกี่ยวกับฟิกซ์เจอร์และจิ๊กสำหรับงานแมชชีน
การแมชชีน (Machining) คืออะไร?
ในกระบวนการกลึง CNC (CNC Turning) ที่แสดงในภาพด้านบน เครื่องกลึง (Lathe) ถูกใช้เพื่อหมุนชิ้นงานทรงกระบอกที่ทำจากทองเหลือง ขณะที่เครื่องมือตัดเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง
ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีน (Machining Fixtures) ที่ใช้งานอยู่ในภาพ คือบล็อกโลหะสีเงินทางด้านซ้าย ซึ่งทำหน้าที่เป็นแคลมป์จับยึดชิ้นงาน (Workholding Clamps) เพื่อยึดชิ้นงานให้อยู่ในตำแหน่งอย่างมั่นคงระหว่างกระบวนการตัดเฉือน.
การแมชชีน (Machining) หมายถึง กระบวนการผลิตแบบตัดเฉือนวัสดุ (Subtractive Manufacturing) ทุกประเภท ที่มีการนำวัสดุออกจากชิ้นงานขนาดใหญ่ เพื่อสร้างรูปร่างตามที่ต้องการ
การแมชชีนเป็นวิธีหลักในการสร้างชิ้นงานที่มีรูปทรงเฉพาะจากวัตถุดิบ เช่น ไม้ โลหะ เซรามิก และวัสดุอื่น ๆ มานานหลายร้อยปี แม้ว่าคำว่า “Machining” ในปัจจุบันมักจะหมายถึงกระบวนการผลิตในภาคอุตสาหกรรม แต่ในอดีตกระบวนการลักษณะเดียวกันนี้ส่วนใหญ่เป็นการแกะสลักหรือขึ้นรูปด้วยมือ
การแมชชีนมีอยู่หลายประเภท ซึ่งแต่ละประเภทจะแตกต่างกันตามวิธีการกำจัดวัสดุออกจากชิ้นงาน รวมถึงชนิดของเครื่องมือที่ใช้ในการตัดเฉือนวัสดุนั้น ๆ.
ประเภทหลักของกระบวนการแมชชีน (Machining Operations)
สิ่งที่กล่าวมาข้างต้นเป็นเพียงบางส่วนของประเภทและหมวดหมู่ย่อยของกระบวนการแมชชีน (Machining Operations) เท่านั้น โดยการแมชชีนแต่ละประเภทสามารถจำแนกได้จากหลายปัจจัย เช่น วิธีการกำจัดวัสดุออกจากชิ้นงาน ชนิดของเครื่องมือที่ใช้ ลักษณะการหมุนของชิ้นงานหรือเครื่องมือ รวมถึงองค์ประกอบอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการตัดเฉือน.
- การกัด (Milling): ใช้เครื่องมือตัดที่หมุนด้วยความเร็วสูง ในระหว่างกระบวนการกัด วัสดุของชิ้นงานจะถูกยึดให้อยู่นิ่ง ขณะที่เครื่องมือตัดเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ชิ้นงานเพื่อตัดวัสดุส่วนเกินออก จนได้รูปทรงตามที่ต้องการ
- การกลึง (Turning): วิธีนี้ใช้เครื่องมือตัดที่อยู่กับที่ในการตัดวัสดุออกจากชิ้นงานที่หมุนด้วยความเร็วสูง ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานกลึง CNC จึงจำเป็นต้องสามารถจับยึดชิ้นงานได้อย่างมั่นคงและปลอดภัยตลอดการหมุนด้วยความเร็วสูง
- การเจาะ (Drilling): เป็นกระบวนการแมชชีนที่พบได้บ่อยที่สุด ใช้สำหรับสร้างรูขนาดเล็ก (เล็กกว่ารูที่ได้จากการคว้าน หรือ Boring) การเจาะสามารถทำได้ทั้งด้วยเครื่องจักรและสว่านมือถือที่ใช้กันทั่วไปในครัวเรือน
- การคว้าน (Boring): แม้หลายคนจะคุ้นเคยกับคำว่า Boring ในความหมายของการเจาะหลุมในพื้นดิน แต่ในงานแมชชีน Boring คือกระบวนการสร้างหรือขยายรูทรงกระบอกภายในชิ้นงาน เช่น การผลิตลำกล้องปืน
- การบรอช (Broaching): เครื่องมือบรอช (Broach) จะมีฟันตัดหลายซี่เรียงต่อกันเพื่อค่อย ๆ กัดกินวัสดุออกจากชิ้นงานจนได้รูปทรงที่ต้องการ เป็นกระบวนการหลักที่ใช้ในการผลิตเฟือง (Gears) การบรอชแบบเส้นตรง (Linear Broaching) จะดันเครื่องมือผ่านชิ้นงาน ส่วนการบรอชแบบหมุน (Rotary Broaching) จะทำให้ทั้งเครื่องมือและชิ้นงานหมุนไปพร้อมกัน จึงต้องใช้ฟิกซ์เจอร์จับยึดชิ้นงานให้อยู่กับที่อย่างมั่นคง
- การเจียระไน (Grinding): โดยทั่วไปใช้เป็นกระบวนการเก็บผิวงาน (Finishing Process) มากกว่าการกำจัดวัสดุปริมาณมาก มักใช้เป็นขั้นตอนรองเพื่อปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวของชิ้นงานที่ผ่านการตัดเฉือนมาแล้ว
- การรีม (Reaming): ใช้สำหรับขยายหรือปรับแต่งรูที่ผ่านการเจาะมาแล้ว โดยใช้เครื่องมือหลายคมตัดในการกำจัดวัสดุภายในรู เพื่อให้ได้ขนาดและความเรียบที่แม่นยำมากขึ้น
- การไส (Planing): คล้ายกับการไสไม้ โดยใช้เครื่องมือตัดที่อยู่กับที่ และเคลื่อนชิ้นงานผ่านเครื่องมือเพื่อตัดวัสดุออกตามรูปทรงที่ต้องการ การไสเหมาะสำหรับการสร้างพื้นผิวเรียบและเรียบเนียน รวมถึงการสร้างรอยต่อแบบหางเหยี่ยว (Dovetail Joint) และพื้นผิวโค้งหรือเว้า
- การเลื่อย (Sawing): เป็นกระบวนการตัดเฉือนที่เข้าใจได้ง่าย โดยใช้เครื่องมือตัดที่มีฟันเลื่อยหรือคมตัดหยัก เพื่อแยกหรือแบ่งชิ้นงานออกเป็นหลายส่วน
- การตัดด้วยวอเตอร์เจ็ต (Waterjet Cutting): เป็นกระบวนการแมชชีนที่ใช้กระแสน้ำแรงดันสูงในการตัดแยกวัสดุหรือกำจัดวัสดุออกจากชิ้นงาน
- การตัดด้วยความร้อน (Burning Machining Methods): เป็นกลุ่มกระบวนการตัดเฉือนที่ใช้ความร้อนเข้มข้นสูงในการแยกวัสดุออกจากกัน เช่น เครื่องตัดพลาสมา (Plasma Cutter) เครื่องตัดเลเซอร์ (Laser Cutter) และการตัดด้วยแก๊สออกซีเชื้อเพลิง (Oxy-Fuel Cutting) ซึ่งมักใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ.
อุปกรณ์สนับสนุนกระบวนการแมชชีน: ฟิกซ์เจอร์และจิ๊ก
ชิ้นส่วนยานยนต์นี้ (ชิ้นส่วนสีเงินตรงกลาง) กำลังถูกกัดขึ้นรูป (Milling) ขณะที่ถูกยึดให้อยู่กับที่ด้วยฟิกซ์เจอร์แบบสองชิ้น (ชิ้นส่วนสีเทาเข้มด้านซ้ายและด้านขวา)
หรือแปลให้อ่านเป็นธรรมชาติในเชิงเทคนิคได้ว่า
ชิ้นส่วนยานยนต์สีเงินที่อยู่ตรงกลางกำลังอยู่ในกระบวนการกัดด้วยเครื่องจักร โดยมีฟิกซ์เจอร์แบบสองชิ้นซึ่งเป็นชิ้นส่วนสีเทาเข้มทางด้านซ้ายและขวา ทำหน้าที่จับยึดชิ้นงานให้อยู่ในตำแหน่งอย่างมั่นคงระหว่างการตัดเฉือน.
เพื่อให้สามารถตัดเฉือนวัสดุได้อย่างแม่นยำและสม่ำเสมอ จำเป็นต้องใช้ฟิกซ์เจอร์ (Fixtures) และจิ๊ก (Jigs) สำหรับงานแมชชีน เครื่องมือสำหรับจับยึดหรือกำหนดแนวทางเหล่านี้ช่วยสร้างความมั่นคงระหว่างกระบวนการตัดเฉือน และช่วยให้ชิ้นส่วนที่ผลิตออกมามีความสม่ำเสมอ สามารถใช้ทดแทนกันได้ (Interchangeability)
ฟิกซ์เจอร์และจิ๊กช่วยลดผลกระทบจากความผิดพลาดของมนุษย์ (Human Error) และช่วยทำให้กระบวนการผลิตเป็นมาตรฐาน ซึ่งสามารถควบคุม วัดผล และทำซ้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ
จิ๊กและฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีนช่วยให้มั่นใจได้ว่าชิ้นงานและเครื่องมือตัดถูกยึด จัดมุม และกำหนดทิศทางได้อย่างถูกต้อง อุปกรณ์ช่วยการผลิตเหล่านี้อาจมีชื่อเรียกแตกต่างกันไปตามประเภทของกระบวนการตัดเฉือน รวมถึงวิธีการจับยึดหรือการออกแรงกับชิ้นงาน แต่หน้าที่หลักของอุปกรณ์เหล่านี้คือการช่วยให้กระบวนการแมชชีนดำเนินไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการควบคุมชิ้นงานหรือเครื่องมือที่ใช้ในการตัดเฉือน
ฟิกซ์เจอร์และจิ๊กสามารถผลิตในจำนวนมาก (Mass Production) หรือผลิตขึ้นเฉพาะสำหรับงานใดงานหนึ่ง (Custom-Made) ก็ได้ นอกจากนี้ยังสามารถสร้างได้ทั้งด้วยวิธีการผลิตแบบดั้งเดิมและกระบวนการดิจิทัล รวมถึงสามารถผลิตจากวัสดุได้หลากหลายชนิด
ความก้าวหน้าในการออกแบบและพัฒนาฟิกซ์เจอร์และจิ๊ก แม้จะดูเป็นเพียงส่วนประกอบสนับสนุนการผลิต แต่สามารถส่งผลอย่างมากต่อความสำเร็จ ความแม่นยำ และความสม่ำเสมอของกระบวนการตัดเฉือนโดยรวมได้อย่างมีนัยสำคัญ.
ความสำคัญของความแม่นยำในงานแมชชีน
การแมชชีน (Machining) ถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำสูงสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม และชิ้นส่วนเหล่านี้มักผลิตจากวัสดุ เช่น โลหะ ซึ่งเป็นวัสดุที่ขึ้นรูปให้มีความแม่นยำสูงได้ยากหรือมีต้นทุนสูงหากใช้วิธีการผลิตแบบอื่น เช่น การหล่อ (Casting) หรือการขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ (Molding)
นอกจากนี้ การแมชชีนยังเป็นกระบวนการที่ผลิตชิ้นงานทีละชิ้น และมีการสูญเสียวัสดุในรูปของเศษที่ถูกตัดออกระหว่างกระบวนการผลิต คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้การแมชชีนไม่เหมาะกับการผลิตจำนวนมาก (Mass Production) เท่ากับกระบวนการผลิตประเภทอื่น
ดังนั้น เหตุผลที่ผู้ผลิตเลือกใช้การแมชชีนจึงมาจากความต้องการด้านความแม่นยำและความเที่ยงตรงที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชิ้นงาน
ความแม่นยำดังกล่าวได้รับการสนับสนุนส่วนหนึ่งจากฟิกซ์เจอร์และจิ๊กที่ใช้ในกระบวนการผลิต เช่น จิ๊กสำหรับงานกัด (Milling Jigs) อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานสำหรับ CNC (CNC Workholding Devices) หรือฟิกซ์เจอร์สำหรับงานเจาะ (Drilling Fixtures)
ฟิกซ์เจอร์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความแม่นยำโดยรวมของกระบวนการผลิต โดยตัวฟิกซ์เจอร์เองจะต้องมีความแม่นยำสูง สามารถรักษารูปทรงของตนเองได้โดยไม่เกิดการคืบตัวหรือการเสียรูปจากแรงกดและการใช้งาน (No Creep) และในหลายกรณียังต้องได้รับการออกแบบเฉพาะให้เหมาะกับชิ้นงานแต่ละประเภทและเครื่องจักรแต่ละเครื่องอีกด้วย.
ประเภทต่าง ๆ ของจิ๊กและฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีน
จำเป็นต้องใช้ แผ่นรองคอลเล็ตแบบสั่งทำเฉพาะ (Customized Collet Pads) เพื่อจับยึดชิ้นส่วนโลหะให้แน่นหนาภายในสปินเดิล (Spindle) สำหรับชิ้นงานแต่ละแบบที่อยู่ในกระบวนการผลิต
หรือแปลให้อ่านลื่นไหลในเชิงเทคนิคได้ว่า
แผ่นรองคอลเล็ตที่ออกแบบเฉพาะสำหรับแต่ละชิ้นงาน มีความจำเป็นในการยึดจับชิ้นส่วนโลหะให้มั่นคงภายในสปินเดิล เพื่อให้สามารถผลิตชิ้นงานได้อย่างแม่นยำตลอดกระบวนการผลิตทั้งหมด.
มีคำกล่าวที่เป็นที่รู้จักกันดีในวงการการผลิตว่า
“หากต้องการสร้างสิ่งหนึ่งขึ้นมา คุณต้องสร้างอีกสี่สิ่งก่อน จึงจะเริ่มสร้างสิ่งนั้นได้”
แนวคิดนี้สะท้อนความเป็นจริงของการผลิตได้เป็นอย่างดี และก็เป็นจริงเช่นเดียวกันสำหรับ ฟิกซ์เจอร์และจิ๊กในงานแมชชีน
กล่าวคือ ก่อนที่จะสามารถผลิตชิ้นงานจริงได้ มักจำเป็นต้องออกแบบและผลิตอุปกรณ์สนับสนุนต่าง ๆ ขึ้นมาก่อน ไม่ว่าจะเป็นฟิกซ์เจอร์ จิ๊ก อุปกรณ์จับยึด หรือเครื่องมือเฉพาะทาง เพื่อให้กระบวนการผลิตสามารถดำเนินไปได้อย่างแม่นยำ มีประสิทธิภาพ และทำซ้ำได้อย่างสม่ำเสมอ.
การจำแนกตามวัสดุหรือกระบวนการผลิต
ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีน (Machining Fixtures) โดยทั่วไปมักผลิตจากโลหะ โดยตามธรรมเนียมแล้วจะถูกผลิตด้วยกระบวนการตัดเฉือน CNC หรือการกัด (Milling) จากเหล็กหรืออะลูมิเนียม ซึ่งให้ความแม่นยำและความแข็งแรงสูงมาก
ฟิกซ์เจอร์บางประเภทอาจผลิตด้วยกระบวนการขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ (Molding) แต่กระบวนการดังกล่าวจำเป็นต้องผลิตแม่พิมพ์ขึ้นมาก่อน ซึ่งตัวแม่พิมพ์เองก็ต้องผ่านการตัดเฉือนเช่นกัน นอกจากนี้ ฟิกซ์เจอร์ส่วนใหญ่มักผลิตในปริมาณไม่มาก ทำให้การผลิตด้วยแม่พิมพ์ไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ
การผลิตฟิกซ์เจอร์ด้วยวิธีการแบบดั้งเดิมเหล่านี้ อาจทำให้ต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์ก่อนที่จะสามารถเริ่มกระบวนการผลิตชิ้นงานจริงได้
ในอดีต การผลิตฟิกซ์เจอร์ตามความต้องการเฉพาะ (On-Demand Fabrication) อาจทำได้ด้วยไม้ แต่ฟิกซ์เจอร์ไม้มีข้อเสียคือมักมีขนาดใหญ่ เทอะทะ และเสียหายได้ง่าย ส่งผลให้ความแม่นยำของชิ้นงานที่ผลิตออกมาลดลง
ปัจจุบัน เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ (3D Printing) ได้กลายมาเป็นทางเลือกใหม่สำหรับการผลิตฟิกซ์เจอร์ในงานแมชชีนที่มีจำนวนเพิ่มมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง
การมีวัสดุที่แข็งแรง ทนทาน และทนต่ออุณหภูมิสูง เครื่องพิมพ์สามมิติที่มีให้เลือกในหลายระดับราคา รวมถึงเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติที่มีความแม่นยำสูง ทำให้โรงงานแมชชีนและเวิร์กช็อปสามารถผลิตฟิกซ์เจอร์ที่ออกแบบเฉพาะสำหรับงานแต่ละประเภทได้ง่ายขึ้น พร้อมทั้งมีความน่าเชื่อถือสูง และช่วยให้กระบวนการตัดเฉือนมีความแม่นยำมากขึ้น
ในหลายกรณี ฟิกซ์เจอร์ที่ผลิตจากพอลิเมอร์ด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติสามารถใช้ทดแทนฟิกซ์เจอร์โลหะได้ อีกทั้งยังเปิดโอกาสให้สามารถออกแบบฟิกซ์เจอร์ที่ทำงานซับซ้อนมากขึ้น ใช้วัสดุน้อยลง และให้ความแม่นยำสูงกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม.
การจำแนกตามการใช้งานหรือหน้าที่การทำงาน
ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีน (Machining Fixtures) สามารถจำแนกประเภทได้จากหลายปัจจัย เช่น ประเภทของกระบวนการตัดเฉือนที่นำไปใช้ แหล่งพลังงานที่ใช้ หรือหน้าที่การทำงานและวิธีการออกแรงจับยึดชิ้นงาน
ประเภทของฟิกซ์เจอร์ต่อไปนี้เป็นการจำแนกตามกระบวนการแมชชีนที่นำไปใช้งาน
ฟิกซ์เจอร์และจิ๊กสำหรับงานกัด (Milling Fixtures or Milling Jigs)
ฟิกซ์เจอร์ที่ใช้ในงานกัดที่พบได้บ่อย ได้แก่
- ฟิกซ์เจอร์โต๊ะหมุน (Rotary Table Fixtures)
- ฟิกซ์เจอร์ปากกาจับชิ้นงาน (Vise Fixtures)
- แผ่นฟิกซ์เจอร์ (Fixture Plates)
- ฟิกซ์เจอร์แบบร่องตัวที (T-Slot Fixtures)
- ฟิกซ์เจอร์กำหนดตำแหน่งแบบอินเด็กซ์ (Indexing Fixtures)
อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ยึดจับชิ้นงานหรือก้อนวัสดุเข้ากับโต๊ะเครื่องกัด เพื่อให้ชิ้นงานถูกยึดไว้อย่างมั่นคง ขณะที่หัวกัดเคลื่อนที่ไปรอบชิ้นงานและตัดวัสดุออกจากพื้นผิว
ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานกลึง (Turning Fixtures)
ในกระบวนการกลึง ฟิกซ์เจอร์จะทำหน้าที่จับยึดชิ้นงานเข้ากับชุดหมุนความเร็วสูงอย่างแน่นหนา ขณะที่เครื่องมือตัดจะอยู่ในตำแหน่งคงที่และตัดวัสดุออกเมื่อสัมผัสกับชิ้นงานที่กำลังหมุน
ฟิกซ์เจอร์ที่ใช้ในงานกลึง ได้แก่
- ฟิกซ์เจอร์หน้าแปลน (Faceplate Fixtures)
- ฟิกซ์เจอร์คอลเล็ต (Collet Fixtures)
- ฟิกซ์เจอร์หัวจับ (Chuck Fixtures)
- ฟิกซ์เจอร์แมนเดรล (Mandrel Fixtures)
ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานเจียระไน (Grinding Fixtures)
อุปกรณ์ที่ใช้จับยึดชิ้นงานระหว่างกระบวนการเจียระไนพื้นผิว ได้แก่
- ฟิกซ์เจอร์แบบไร้ศูนย์กลาง (Centerless Fixtures)
- ฟิกซ์เจอร์หัวจับแม่เหล็ก (Magnetic Chuck Fixtures)
- ฟิกซ์เจอร์ไซน์บาร์ (Sine Bar Fixtures)
ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานเจาะ (Drilling Fixtures)
เช่นเดียวกับสว่านที่ใช้งานทั่วไป ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานเจาะพบได้ทั้งในโรงงานอุตสาหกรรมและงานช่างภายในบ้าน เช่น งานทำตู้หรืองานเฟอร์นิเจอร์
ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน อุปกรณ์เหล่านี้อาจเป็น
- ฟิกซ์เจอร์ที่ใช้ยึดชิ้นงานให้อยู่นิ่ง
- จิ๊กที่ใช้กำหนดมุมและแนวทางการเจาะให้ถูกต้อง
ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานคว้าน (Boring Fixtures)
ในกระบวนการคว้าน จะมีการใช้
- บาร์คว้าน (Boring Bars)
- หัวคว้าน (Boring Head Fixtures)
เพื่อช่วยกำหนดทิศทาง มุม และแรงที่เหมาะสมในการตัดเฉือนของเครื่องมือคว้าน
การจำแนกตามแหล่งพลังงาน
ฟิกซ์เจอร์ยังสามารถแบ่งประเภทตามแหล่งพลังงานที่ใช้ได้ เช่น
- ระบบไฮดรอลิก (Hydraulic)
- ระบบนิวแมติก (Pneumatic)
- ระบบไฟฟ้า (Electrical)
- ระบบควบคุมด้วยมือ (Manual)
- ระบบสุญญากาศ (Vacuum)
- ระบบแม่เหล็ก (Magnetic)
การจำแนกตามวิธีการจับยึดชิ้นงาน
ฟิกซ์เจอร์สามารถจำแนกตามวิธีการยึดจับหรือควบคุมชิ้นงานได้เช่นกัน
- ฟิกซ์เจอร์ปากกาจับชิ้นงาน (Vise Fixtures) ใช้แรงบีบจากภายนอกเพื่อยึดชิ้นงานให้อยู่กับที่
- จิ๊ก (Jig Fixtures) ใช้กำหนดแนวทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือตัดตามรูปแบบที่กำหนด
- ฟิกซ์เจอร์กำหนดมุม (Angle Fixtures) ใช้ในงานกัด CNC เพื่อรักษามุมการตัดหรือทิศทางของแรงจากเครื่องมือให้มีความแม่นยำตามที่ต้องการ
ฟิกซ์เจอร์แต่ละประเภทได้รับการออกแบบให้เหมาะกับกระบวนการผลิตเฉพาะด้าน โดยมีเป้าหมายร่วมกันคือเพิ่มความแม่นยำ ความสม่ำเสมอ และประสิทธิภาพของกระบวนการตัดเฉือน.
ฟิกซ์เจอร์และจิ๊กสำหรับงานแปรรูปโลหะประเภทอื่น ๆ
จิ๊กแขนตรง (Straight Arm Jig) นี้ประกอบด้วยชิ้นส่วนที่พิมพ์สามมิติขนาดเล็กจำนวนสองชิ้น ซึ่งติดตั้งอยู่บนแผ่นเหล็ก
รูปทรงของชิ้นส่วนมีความซับซ้อนและมีลักษณะโค้งอิสระแบบออร์แกนิก (Organic Shapes) ซึ่งเป็นรูปทรงที่ยากต่อการผลิตด้วยกระบวนการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ ทีมงานยังต้องการใช้งานเครื่องมือนี้ภายในเวลาเพียงหนึ่งวัน
หลังจากนำจิ๊กดังกล่าวไปใช้งานในการเชื่อมประมาณ 2,000 จุดเชื่อม (Welds) จิ๊กก็ยังคงสามารถใช้งานได้ตามปกติ แม้ว่าจะมีบางครั้งที่สะเก็ดหรือแนวเชื่อมหล่นลงบนตัวจิ๊กโดยไม่ได้ตั้งใจจนทำให้เกิดรอยบนพื้นผิวอยู่บ้างก็ตาม แต่ก็ไม่ได้ส่งผลกระทบต่อการใช้งานของจิ๊กแต่อย่างใด.
แม้ว่าการเชื่อม (Welding) จะไม่ใช่กระบวนการแปรรูปโลหะแบบตัดเฉือน (Subtractive Manufacturing) เช่น การกลึง CNC (CNC Turning) การกัด (Milling) หรือการแมชชีน (Machining) แต่การเชื่อมก็เป็นอีกหนึ่งงานที่ฟิกซ์เจอร์และจิ๊ก โดยเฉพาะที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ (3D Printing) ได้พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างมากในการลดของเสีย ลดต้นทุน และเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการผลิต
จิ๊กสำหรับงานเชื่อม (Welding Jigs) สามารถนำไปใช้งานได้หลากหลาย เช่น
- ใช้สำหรับทดสอบการประกอบชิ้นส่วน (Fit Tests)
- ใช้จับยึดชิ้นงานให้อยู่ในตำแหน่งอย่างมั่นคง
- ใช้กำหนดแนวทางการทำงานของหุ่นยนต์เชื่อม
- ใช้สนับสนุนขั้นตอนต่าง ๆ ภายในกระบวนการเชื่อม
ประโยชน์ที่ได้รับก็ไม่ต่างจากฟิกซ์เจอร์สำหรับงาน CNC จิ๊กสำหรับงานกัด (Milling Jigs) และอุปกรณ์ช่วยการผลิตประเภทอื่น ๆ กล่าวคือ อุปกรณ์เหล่านี้ช่วยให้กระบวนการแปรรูปโลหะมีความแม่นยำ สามารถทำซ้ำได้อย่างสม่ำเสมอ และให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องมากยิ่งขึ้น
ด้วยการมีอุปกรณ์ช่วยการผลิตที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสม (Manufacturing Aids) โรงงานจึงสามารถเพิ่มคุณภาพของงาน ลดข้อผิดพลาด และรักษามาตรฐานการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
การพิมพ์สามมิติในฐานะทางเลือกสำหรับการออกแบบฟิกซ์เจอร์แบบเฉพาะงาน
เช่นเดียวกับอุตสาหกรรมและการใช้งานอีกมากมาย เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ (3D Printing) ได้เปิดโอกาสใหม่ ๆ ในการผลิตจิ๊กและฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีต้นทุนที่เข้าถึงได้มากขึ้น
การพิมพ์สามมิติช่วยให้สามารถปรับปรุงและพัฒนาแบบได้รวดเร็วยิ่งขึ้น (Faster Iteration) ทำให้กระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์มีความครอบคลุมมากขึ้น สนับสนุนการออกแบบที่มีประสิทธิภาพกว่าเดิม และเป็นวิธีการผลิตที่มีต้นทุนต่ำสำหรับจิ๊กและฟิกซ์เจอร์ที่ผลิตเพียงชิ้นเดียว (One-Off) หรือผลิตในปริมาณน้อย
อุปกรณ์ช่วยการผลิต (Manufacturing Aids) ที่ได้รับการออกแบบและผลิตให้ดียิ่งขึ้น ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของตัวอุปกรณ์เองเท่านั้น แต่ยังส่งผลเชิงบวกต่อกระบวนการผลิตในขั้นตอนถัดไป (Downstream Effects) อีกด้วย
ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นอาจครอบคลุมตั้งแต่การปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตโดยรวม ไปจนถึงการยกระดับคุณภาพและสมรรถนะของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่นำไปใช้งานจริง (End-Use Products) อีกด้วย.
ข้อดีของการใช้เทคโนโลยี 3D Printing ในการผลิตจิ๊กและฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีน
ในสายการผลิตของ Pankl Racing Systems แต่ละขั้นตอนการทำงานบนเครื่องกลึงอัตโนมัติ (Automatic Lathe) จำเป็นต้องใช้จิ๊กสำหรับเครื่องกลึง CNC ที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยีสามมิติ (3D Printed CNC Lathe Jig) ซึ่งออกแบบขึ้นเฉพาะสำหรับขั้นตอนนั้น ๆ
จิ๊กเหล่านี้ถูกติดตั้งเข้ากับสายพานลำเลียง (Conveyor Belt) โดยใช้ชุดยึดมาตรฐาน (Standard Shuttles) ทำให้สามารถเคลื่อนย้ายชิ้นงานผ่านแต่ละสถานีการผลิตได้อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ.
บางทีข้อดีที่เป็นที่เข้าใจกันมากที่สุดของการมีเครื่องพิมพ์สามมิติใช้งานภายในองค์กร (In-House 3D Printing) ก็คือ การเพิ่มความรวดเร็วในการพัฒนา เพราะการสร้างต้นแบบและปรับปรุงแบบได้หลายรอบมากขึ้น ช่วยให้กระบวนการออกแบบและทดสอบมีความละเอียดและครอบคลุมมากขึ้น ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ ไม่ว่าจะเป็นชิ้นส่วนใช้งานจริง (End-Use Parts) หรืออุปกรณ์ช่วยการผลิต (Manufacturing Aids) ได้รับการทดสอบและพัฒนาอย่างเข้มข้นยิ่งขึ้น
ข้อได้เปรียบด้านความรวดเร็วนี้ส่งผลอย่างมากต่ออุปกรณ์ช่วยการผลิต เนื่องจากหากอุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถผลิตได้อย่างรวดเร็ว ก็จะกลายเป็นอุปสรรคที่ทำให้การสร้างต้นแบบหรือการผลิตในขั้นตอนอื่น ๆ ไม่สามารถเริ่มต้นได้
เมื่อพิจารณาถึงผลกระทบต่อกระบวนการผลิตในขั้นตอนถัดไป รวมถึงผลที่มีต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ฟิกซ์เจอร์ CNC เช่น แคลมป์จับยึดชิ้นงาน (CNC Workholding Clamps) อาจควรได้รับความสำคัญในการออกแบบมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน
การพิมพ์ต้นแบบของจิ๊กและฟิกซ์เจอร์สำหรับงานกัดหรือการตัดเฉือนด้วยเทคโนโลยีสามมิติ ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถทดสอบความพอดี (Fit) และประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ในอดีตมักถูกมองว่าไม่จำเป็น เนื่องจากฟิกซ์เจอร์และจิ๊กถูกมองว่าเป็นเพียงอุปกรณ์เสริมในกระบวนการผลิต
กระบวนการดังกล่าวสามารถนำไปสู่การออกแบบที่ดีกว่าและการใช้วัสดุอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ผู้ปฏิบัติงานอาจพบว่าชิ้นส่วนควรได้รับการปรับปรุงด้านการยศาสตร์ (Ergonomics) เพื่อให้ติดตั้ง ถอดออก หรือเปลี่ยนทดแทนได้ง่ายขึ้น
นอกจากนี้ยังเปิดโอกาสให้เกิดการปรับแต่งตามความต้องการเฉพาะ (Customization) อีกด้วย เครื่องจักร CNC เช่น โต๊ะกลึง CNC (CNC Turning Tables) มักถูกผลิตแบบมาตรฐานจำนวนมาก แต่โปรแกรมการทำงานและชิ้นงานที่ผลิตนั้นมีความเฉพาะตัวสำหรับผู้ผลิตแต่ละราย
จิ๊กและฟิกซ์เจอร์ CNC สามารถทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างอุปกรณ์มาตรฐานและความต้องการเฉพาะเหล่านั้นได้ เพียงแค่มีการปรับปรุงกระบวนการออกแบบฟิกซ์เจอร์ CNC ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ความยืดหยุ่นด้านการออกแบบของเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ โดยเฉพาะเทคโนโลยีที่ไม่จำเป็นต้องใช้ซัพพอร์ต (Supports) เช่น Selective Laser Sintering (SLS) ยังเปิดโอกาสให้สามารถออกแบบฟิกซ์เจอร์และจิ๊กให้มีความซับซ้อน ปรับแต่งเฉพาะงาน และเหมาะสมกับการใช้งานมากยิ่งขึ้น
ลักษณะการทำงานแบบดิจิทัลของการพิมพ์สามมิติยังช่วยให้การจัดเก็บไฟล์มีประสิทธิภาพมากขึ้นอีกด้วย หากผู้ผลิตรายใหญ่มีเครื่องพิมพ์สามมิติติดตั้งอยู่ในหลายโรงงาน ก็สามารถปรับปรุงกระบวนการผลิตในทุกสถานที่ได้พร้อมกัน เพียงแค่แบ่งปันไฟล์ออกแบบฟิกซ์เจอร์ CNC ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องจักรที่ใช้งานร่วมกัน
การพิมพ์สามมิติช่วยให้การถ่ายทอดองค์ความรู้มีประสิทธิภาพและสร้างผลกระทบได้มากขึ้น อีกทั้งยังช่วยให้บริษัทขนาดใหญ่สามารถพัฒนาและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานในทุกระดับของเครือข่ายการผลิตได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย
นอกจากนี้ ความหลากหลายของวัสดุที่รองรับโดยเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติแต่ละประเภท ยังทำให้การผลิตจิ๊กและฟิกซ์เจอร์ด้วย 3D Printing มีความยืดหยุ่นและสามารถใช้งานได้ในสถานการณ์ที่หลากหลายมากขึ้น
ตัวอย่างเช่น ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานเชื่อมที่พิมพ์ด้วยสามมิติจำเป็นต้องทนต่อความร้อนสูง ซึ่งวัสดุสำหรับเครื่องพิมพ์ระบบสเตอริโอลิโทกราฟี (SLA) บางชนิด เช่น High Temp Resin หรือ Rigid 10K Resin สามารถเป็นทางเลือกที่คุ้มค่า ผลิตได้ตามต้องการ และรวดเร็วกว่าการผลิตฟิกซ์เจอร์เชื่อมจากโลหะ
ในขณะที่ไนลอนสำหรับการพิมพ์สามมิติ เช่น Nylon 12 Powder หรือ Nylon 11 Powder เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตฟิกซ์เจอร์ในงานแมชชีน เช่น หัวจับ (Chuck) ซึ่งต้องการทั้งความทนทานและความแข็งแกร่ง เพื่อยึดชิ้นงานให้มั่นคงในระหว่างกระบวนการกลึงที่ใช้ความเร็วรอบสูง.
การพิมพ์สามมิติเทียบกับการตัดเฉือน CNC สำหรับการผลิตฟิกซ์เจอร์ CNC
แขนจับของเครื่องจักร (Machine Gripper) จะหยิบชิ้นงานออกจากจิ๊กตัวแรก (ชิ้นส่วนสีเขียวเข้มตรงกลาง) และนำไปวางบนจิ๊กตัวที่สองเมื่อกระบวนการตัดเฉือน (Machining Process) เสร็จสมบูรณ์
หรือแปลให้อ่านลื่นไหลในเชิงอุตสาหกรรมได้ว่า
หลังจากกระบวนการตัดเฉือนเสร็จสิ้น แขนจับอัตโนมัติของเครื่องจักรจะทำหน้าที่ย้ายชิ้นงานจากจิ๊กตัวแรก ซึ่งเป็นชิ้นส่วนสีเขียวเข้มที่อยู่ตรงกลาง ไปยังจิ๊กตัวที่สอง เพื่อเตรียมเข้าสู่ขั้นตอนการผลิตถัดไป.
เมื่อต้องตัดสินใจว่าจะใช้ การพิมพ์สามมิติ (3D Printing) หรือ การตัดเฉือน CNC (CNC Machining) ในการผลิตฟิกซ์เจอร์ ปัจจัยหลักที่ควรพิจารณา ได้แก่
- คุณสมบัติของวัสดุ (Material Properties)
- ระดับความซับซ้อนของชิ้นงาน (Part Complexity)
- ระยะเวลาในการผลิต (Lead Time)
ในด้านคุณสมบัติของวัสดุ ฟิกซ์เจอร์และจิ๊กสำหรับงานแมชชีนมักไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติทางเทคนิคสูงมากนัก นอกเหนือจากความแข็งแรงและความทนทานในระดับที่เหมาะสม
พลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เช่น ไนลอน (Nylon) มักมีคุณสมบัติเพียงพอสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่
อย่างไรก็ตาม ในบางกรณีอาจจำเป็นต้องใช้คุณสมบัติเฉพาะทาง เช่น
- การนำไฟฟ้า (Conductivity)
- ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง (Heat Resistance)
ในสถานการณ์เช่นนี้ เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติระบบสเตอริโอลิโทกราฟี (SLA) สามารถเป็นทางเลือกที่ดี เนื่องจากรองรับวัสดุที่มีคุณสมบัติเฉพาะทางหลากหลายชนิด ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบโจทย์สภาพแวดล้อมการใช้งานที่แตกต่างกัน
เมื่อสามารถประเมินได้แล้วว่าฟิกซ์เจอร์หรือจิ๊กจะต้องรับแรงกด แรงจับยึด หรือแรงเสียดทานในระดับใด ผู้ผลิตสามารถศึกษาข้อมูลจากเอกสารคุณสมบัติของวัสดุ (Data Sheets) จากผู้ผลิตเครื่องพิมพ์สามมิติ เพื่อเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงานนั้น
ตัวอย่างเช่น The Factory Amsterdam ซึ่งเป็นโรงงานแมชชีนในรัฐนิวยอร์ก พบว่า Nylon 12 Powder ที่พิมพ์ด้วยเครื่องในตระกูล Fuse SLS Series สามารถรองรับกระบวนการกลึง CNC ความเร็วสูง (High-Speed CNC Turning) ที่โรงงานใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
| วัสดุ | Ultimate Tensile Strength (MPa) | Tensile Modulus (GPa) | HDT @ 0.45 MPa (°C) | Notched Izod (J/m) |
|---|---|---|---|---|
| Nylon 12 Powder | 42 | 1.45 | 171 | 16 |
| Rigid 10K Resin | 88 | 11 | 238 | 20 |
| Tough 2000 Resin | 46 | 2.2 | 63 | 40 |
| High Temp Resin | 49 | 2.8 | 238 | 17 |
อีกปัจจัยหนึ่งที่ควรพิจารณาคือ ระดับความซับซ้อนของชิ้นงาน
สำหรับฟิกซ์เจอร์บางประเภท เช่น แผ่นรองคอลเล็ต (Collet Pads) ตัวชิ้นส่วนเองมีรูปทรงค่อนข้างเรียบง่าย และผู้ผลิตเครื่องกลึง CNC มักมีชิ้นส่วนมาตรฐานที่ผลิตจากเหล็กให้ใช้งานอยู่แล้ว
สำหรับงานที่ต้องผลิตชิ้นงานชนิดเดิมจำนวนหลายพันหรือหลายแสนชิ้น ฟิกซ์เจอร์โลหะที่ผลิตด้วยเครื่อง CNC ยังคงเป็นทางเลือกที่พิสูจน์แล้วว่าสามารถรองรับการใช้งานระยะยาวได้อย่างยอดเยี่ยม
อย่างไรก็ตาม เมื่อฟิกซ์เจอร์หรือจิ๊กเริ่มมีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น ฟิกซ์เจอร์ทดสอบสำหรับเครื่องเชื่อมที่ต้องรองรับการสลับใช้งานระหว่างหลายโปรแกรม การผลิตด้วยกระบวนการ CNC จะมีต้นทุนสูงขึ้นและมีความซับซ้อนในการผลิตมากขึ้นตามไปด้วย
ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการตัดสินใจว่าจะเลือก 3D Printing หรือ CNC Machining สำหรับการผลิตฟิกซ์เจอร์และจิ๊ก คือ เวลา
คำถามสำคัญคือ
คุณต้องการใช้งานชิ้นส่วนเหล่านี้เร็วแค่ไหน?
ในสภาพแวดล้อมการผลิตส่วนใหญ่ สิ่งที่เลวร้ายที่สุดคือการที่สายการผลิตต้องหยุดชะงัก (Production Stoppage) เพราะไม่มีฟิกซ์เจอร์หรือจิ๊กที่จำเป็นต่อการทำงาน
หากคุณพึ่งพาการผลิตด้วย CNC สำหรับชิ้นส่วนเหล่านี้ โดยเฉพาะในกรณีที่ใช้โลหะทั้งสำหรับการสร้างต้นแบบและการผลิตชิ้นงานจริง งานดังกล่าวจะเข้าไปเพิ่มภาระให้กับคิวงานของแผนกแมชชีน และอาจกลายเป็นคอขวด (Bottleneck) ที่ส่งผลกระทบต่อกำลังการผลิตของธุรกิจทั้งหมด
ในทางกลับกัน การผลิตฟิกซ์เจอร์ด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติสามารถส่งมอบชิ้นงานได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง โดยไม่ต้องดึงทรัพยากรหรือเวลาของช่างแมชชีนออกจากโครงการหลักอื่น ๆ ซึ่งเป็นสิ่งที่มักหลีกเลี่ยงได้ยากเมื่อใช้การผลิตด้วย CNC
ดังนั้น สำหรับฟิกซ์เจอร์และจิ๊กที่มีการเปลี่ยนแบบบ่อย ต้องการใช้งานเร่งด่วน หรือมีความซับซ้อนสูง 3D Printing มักได้เปรียบในด้านความรวดเร็ว ความยืดหยุ่น และการลดคอขวดในกระบวนการผลิต ขณะที่ CNC Machining ยังคงเหมาะกับชิ้นส่วนที่ต้องใช้งานระยะยาว รับแรงสูง และมีการผลิตซ้ำในปริมาณมาก.
เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติแบบใดเหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตฟิกซ์เจอร์?
ไม่มีเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติใดที่สามารถเรียกได้ว่าเป็น “เทคโนโลยีที่ดีที่สุด” สำหรับการผลิตฟิกซ์เจอร์งานแมชชีนในทุกกรณี เพราะการเลือกเทคโนโลยีที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย และหลายบริษัทก็มักใช้งานเครื่องพิมพ์สามมิติหลายประเภทควบคู่กัน
เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในปัจจุบันมี 3 ประเภท ได้แก่
- Fused Deposition Modeling (FDM) หรือการพิมพ์ด้วยการหลอมเส้นวัสดุ
- Stereolithography (SLA) หรือการพิมพ์ด้วยเรซินที่แข็งตัวด้วยแสง
- Selective Laser Sintering (SLS) หรือการพิมพ์ด้วยการหลอมผงวัสดุด้วยเลเซอร์ ซึ่งบางครั้งเรียกว่า Powder Bed Fusion
เมื่อต้องพิจารณาเลือกเครื่องพิมพ์สำหรับการผลิตจิ๊กงานกัด (Milling Jig) ฟิกซ์เจอร์ CNC ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานเจาะ (Drilling Fixture) หรืออุปกรณ์ช่วยการผลิตประเภทอื่น ๆ ควรพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ ต่อไปนี้.
หรือหากใช้เป็นหัวข้อย่อยในบทความ
|
|
|
จำเป็นต้องใช้แผ่นรองคอลเล็ตแบบสั่งทำเฉพาะ (Customized Collet Pads) เพื่อยึดจับชิ้นส่วนโลหะให้แน่นหนาภายในสปินเดิล สำหรับชิ้นงานแต่ละประเภทในกระบวนการผลิต หรือแปลให้อ่านลื่นไหลในเชิงอุตสาหกรรมได้ว่า เนื่องจากชิ้นงานแต่ละแบบมีรูปทรงและขนาดแตกต่างกัน จึงจำเป็นต้องใช้แผ่นรองคอลเล็ตที่ออกแบบเฉพาะ เพื่อยึดจับชิ้นส่วนโลหะให้มั่นคงภายในสปินเดิลตลอดกระบวนการผลิต ช่วยให้การตัดเฉือนมีความแม่นยำและสม่ำเสมอ. |
เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติแบบ SLS (Selective Laser Sintering) มีความโดดเด่นเป็นพิเศษในการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็ก เช่น แผ่นรองคอลเล็ต (Collet Pads) ซึ่งเป็นชิ้นส่วนสิ้นเปลือง (Consumable Parts) แม้ว่าจะเป็นชิ้นส่วนที่ต้องมีการเปลี่ยนทดแทนตามการใช้งาน แต่ก็ยังจำเป็นต้องมีความทนทานเพียงพอที่จะรองรับการผลิตชิ้นงานตลอดทั้งรอบการผลิต ซึ่งอาจมีจำนวน 3,000 ถึง 4,000 ชิ้น นอกจากนี้ แผ่นรองคอลเล็ตยังต้องสามารถทนต่อ แรงในแนวรัศมี (Radial Forces) ที่เกิดขึ้นจากการหมุนของเครื่องกลึง ซึ่งมีความเร็วรอบสูงถึง 3,000 รอบต่อนาที (rpm) ได้อีกด้วย. |
SLS เหมาะสำหรับงานที่ต้องการ:
เครื่องมือที่มีความแข็งแรง ทนทาน และรองรับงานหนัก
ชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงสูงและเผชิญความเค้นซ้ำ ๆ อย่างต่อเนื่อง เช่น ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีนหรือฟิกซ์เจอร์งานกัดที่ต้องทนต่อแรงกระแทก
วัสดุที่ใช้งานได้หลากหลาย ทนสารเคมี และมีความเสถียรต่อสภาพแวดล้อม
Nylon 12 Powder เป็นวัสดุยอดนิยมสำหรับงานพิมพ์สามมิติทั่วไป โดยชิ้นงานไนลอนดูดซับความชื้นได้น้อยมาก และทนต่อแสง ความร้อน และสารเคมีได้ดี
คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเครื่องมือในงานแมชชีน เนื่องจากมักต้องสัมผัสกับน้ำมันหล่อเย็นและสารหล่อลื่นต่าง ๆ อยู่เสมอ
Formlabs แนะนำให้เลือก Nylon 12 Powder เป็นวัสดุมาตรฐานสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ หากเป็นงานที่มีข้อกำหนดเฉพาะทางมากขึ้น ควรศึกษาข้อมูลจากแค็ตตาล็อกวัสดุ SLS เพื่อเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุด
งานที่มีรูปทรงซับซ้อนและต้องการน้ำหนักเบา
SLS ไม่จำเป็นต้องใช้ซัพพอร์ต (Support Structures) ทำให้มีอิสระในการออกแบบสูง สามารถสร้างชิ้นงานที่มีรายละเอียดซับซ้อน โครงสร้างภายในแบบกลวง หรือรูปทรงที่ยากต่อการผลิตด้วยวิธีอื่นได้
นอกจากนี้ยังสามารถออกแบบโครงสร้างแบบตาข่าย (Lattice Structures) เพื่อช่วยลดการใช้วัสดุและน้ำหนักของชิ้นงาน โดยยังคงรักษาความแข็งแรงเอาไว้ได้ ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับจิ๊กขนาดใหญ่ในงานขึ้นรูปโลหะแผ่น (Sheet Metal Forming) หรือชิ้นส่วนทดแทนสำหรับเครื่องจักร
การผลิตที่ต้องการปริมาณงานสูง (High Throughput)
SLS เหมาะสำหรับการผลิตในระดับปริมาณปานกลาง (Medium-Volume Production)
เนื่องจากไม่ต้องใช้ซัพพอร์ต ผู้ปฏิบัติงานสามารถจัดเรียงชิ้นงานซ้อนกันภายในพื้นที่การพิมพ์ได้ ช่วยลดเวลาในการตกแต่งหลังการพิมพ์ (Post-Processing)
ห้องพิมพ์ของ Fuse 1+ 30W ช่วยให้สามารถจัดวางชิ้นงานได้อย่างหนาแน่นทั่วทั้งพื้นที่การพิมพ์ ส่งผลให้สามารถเพิ่มจำนวนชิ้นงานต่อรอบการผลิต เพิ่มประสิทธิภาพ และเพิ่มผลผลิตโดยรวมได้
นอกจากนี้ Fuse Sift และ Fuse Blast ยังช่วยลดความยุ่งยากในการจัดการผงวัสดุ การนำผงกลับมาใช้ใหม่ รวมถึงช่วยทำความสะอาดและเก็บผิวชิ้นงานได้อย่างอัตโนมัติ ทำให้กระบวนการหลังการพิมพ์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น.
หรือหากใช้เป็นหัวข้อย่อยในบทความ
จิ๊กสำหรับเครื่องกลึง (Lathe Jigs) ที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยีสามมิติเหล่านี้ ซึ่งผลิตจาก Tough 2000 Resin รุ่นก่อนหน้าของ Formlabs มีความแข็งแรงและมีความแม่นยำสูงมาก
จิ๊กเหล่านี้สามารถติดตั้งเข้ากับชุดยึดมาตรฐาน (Standard Shuttles) ที่ใช้งานอยู่ในระบบได้อย่างพอดี อีกทั้งยังสามารถสร้างการยึดจับที่มั่นคงและปลอดภัยกับชิ้นงาน (Workpiece) ได้อีกด้วย
ด้วยคุณสมบัติดังกล่าว จึงช่วยให้การเคลื่อนย้ายและจัดตำแหน่งชิ้นงานในกระบวนการผลิตเป็นไปอย่างแม่นยำและสม่ำเสมอ พร้อมรองรับการทำงานในสายการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
SLA เหมาะสำหรับงานที่ต้องการ:
ความแม่นยำสูง รายละเอียดคมชัด และพื้นผิวเรียบเนียน
เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง เช่น
- เครื่องมือช่วยจัดแนวในงานแมชชีน (Machining Alignment Tools)
- จิ๊กกำหนดตำแหน่ง (Location Jigs)
- อุปกรณ์วัดและตรวจสอบ (Measurement Devices)
- ฟิกซ์เจอร์ที่ออกแบบตามหลักการยศาสตร์ (Ergonomic Fixtures)
นอกจากนี้ ยังสามารถเพิ่มรายละเอียดเฉพาะทางได้ง่าย เช่น ด้ามจับที่ออกแบบให้เหมาะกับสรีระของผู้ใช้งาน (Custom Grips) เพื่อเพิ่มความสะดวกสบายในการใช้งาน
วัสดุหลากหลายคุณสมบัติ และสามารถเปลี่ยนชนิดวัสดุได้ง่าย
ระบบ SLA รองรับเรซินที่มีคุณสมบัติเฉพาะทางหลากหลายประเภท ช่วยให้สามารถผลิตเครื่องมือที่ตรงกับความต้องการเฉพาะของแต่ละงานได้ เช่น
- วัสดุยืดหยุ่น (Elastic Materials)
- วัสดุป้องกันไฟฟ้าสถิต (ESD-Safe Materials)
- วัสดุทนไฟ (Flame-Retardant Materials)
เพื่อรองรับการใช้งานเฉพาะทางในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน
หนึ่งในวัสดุที่ได้รับความนิยมในงานแปรรูปโลหะคือ Rigid 10K Resin โดยเฉพาะในการผลิตฟิกซ์เจอร์สำหรับงานเชื่อม
วัสดุชนิดนี้มีความแข็งสูงและทนต่ออุณหภูมิได้ดี โดยมี
- ค่า HDT (Heat Deflection Temperature) ที่ 218°C @ 0.45 MPa
- ค่า Tensile Modulus ที่ 10,000 MPa
จึงเหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแข็งแกร่งและความคงรูปสูง
การผลิตงานจำนวนน้อยได้อย่างรวดเร็ว ด้วยระบบที่เข้าถึงได้ง่าย
ระบบนิเวศ (Ecosystem) ของเครื่องพิมพ์ SLA จาก Formlabs มีต้นทุนเริ่มต้นต่ำกว่า ใช้อุปกรณ์เสริมไม่มาก และสามารถนำไปผสานเข้ากับกระบวนการผลิตเดิมได้อย่างง่ายดาย
ผู้ใช้งานสามารถเปลี่ยนจากขั้นตอนการออกแบบไปสู่ชิ้นงานพร้อมใช้งานได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง ด้วยเครื่องพิมพ์ Form 4 และ Form 4L
จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตฟิกซ์เจอร์ จิ๊ก หรืออุปกรณ์ช่วยการผลิตแบบเร่งด่วน รวมถึงงานที่มีการเปลี่ยนแบบหรือปรับปรุงการออกแบบอยู่บ่อยครั้ง.
หรือหากใช้เป็นหัวข้อย่อยในบทความ
FDM เหมาะสำหรับงานที่ต้องการ:
การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว (Fast Prototypes)
เครื่องพิมพ์สามมิติระบบ FDM มีจุดเด่นในการผลิตต้นแบบได้อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะต้นแบบที่ใช้ตรวจสอบรูปลักษณ์ภายนอกและความพอดีของชิ้นงาน (Looks-Like Models)
จึงเหมาะสำหรับการตรวจสอบขนาด รูปทรง และการประกอบเบื้องต้น ก่อนที่จะเลือกใช้วิธีการผลิตอื่นสำหรับชิ้นงานจริง
ชิ้นงานต้นทุนต่ำ (Affordable Parts)
เครื่องพิมพ์ FDM แบบตั้งโต๊ะ (Desktop FDM Printers) เป็นเครื่องพิมพ์สามมิติที่ได้รับความนิยมและเป็นที่รู้จักมากที่สุดในตลาด
นอกจากตัวเครื่องจะมีราคาไม่สูงแล้ว วัสดุสำหรับการพิมพ์ก็มีราคาประหยัด และสามารถหาซื้อได้ง่ายจากผู้ผลิตหรือผู้จำหน่ายวัสดุจากหลายแบรนด์
ทีมงานหลายคนหรือผู้ใช้งานใหม่ (Multi-Person Teams or New Users)
FDM เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติที่แพร่หลายมากที่สุด ทำให้ผู้ใช้งานจำนวนมากมีความคุ้นเคยกับการใช้งานอยู่แล้ว
ดังนั้น เมื่อมีสมาชิกใหม่เข้ามาในทีม ก็มักสามารถเรียนรู้และเริ่มใช้งานเครื่องพิมพ์ประเภทนี้ได้ง่ายกว่าเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติประเภทอื่น
วัสดุที่คุ้นเคยในอุตสาหกรรม (Familiar Materials)
เครื่องพิมพ์ FDM รองรับวัสดุที่เป็นที่รู้จักและใช้งานกันอย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรม เช่น
- ABS
- PETG
- PLA
- ASA
- Polycarbonate (PC)
- Nylon (บางระบบ)
วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติและพฤติกรรมการใช้งานที่ผู้ผลิตส่วนใหญ่คุ้นเคยอยู่แล้ว ทำให้การเลือกใช้งานและประเมินสมรรถนะของชิ้นงานทำได้ง่าย
ด้วยเหตุนี้ FDM จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว งานต้นทุนต่ำ การใช้งานภายในทีมขนาดใหญ่ และงานที่ต้องการใช้วัสดุที่เป็นมาตรฐานและเข้าใจได้ง่ายในอุตสาหกรรม.
การสร้างจิ๊กและฟิกซ์เจอร์แบบเฉพาะงานด้วยเทคโนโลยี 3D Printing
การพิมพ์สามมิติ (3D Printing) มีความโดดเด่นเป็นพิเศษในการผลิตชิ้นส่วนแบบเฉพาะงาน (Custom Parts) หรือชิ้นส่วนที่ผลิตในปริมาณน้อย (Low-Volume Parts)
โปรแกรมออกแบบ CAD ช่วยให้ช่างแมชชีนสามารถสร้างแบบที่ได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมกับการใช้งานได้อย่างเต็มที่ ไม่ว่าจะเป็นฟิกซ์เจอร์ CNC หรือแคลมป์จับยึดชิ้นงาน (Workholding Clamps) ที่ได้รับการออกแบบให้สอดคล้องกับทั้งตัวชิ้นงานและเครื่องจักรอย่างแม่นยำ
การออกแบบสามมิติยังช่วยให้สามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อน เช่น
- ส่วนยื่นลอย (Overhangs)
- โครงสร้างตาข่าย (Lattice Structures)
- รูปทรงเรขาคณิตพิเศษอื่น ๆ
ซึ่งอาจผลิตได้ยากด้วยกระบวนการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม แต่มีข้อได้เปรียบในด้านการลดการใช้วัสดุและลดน้ำหนักของชิ้นงาน
การพิมพ์สามมิติจึงสามารถมอบทั้งความแข็งแรงและประสิทธิภาพในการใช้งานได้พร้อมกัน และในหลายสถานการณ์ ข้อได้เปรียบด้านการออกแบบและประสิทธิภาพนี้อาจมีความสำคัญมากกว่าความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นจากการผลิตฟิกซ์เจอร์หรือจิ๊กด้วยโลหะเสียอีก
ในการสร้างฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีนที่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม ไม่ว่าจะเป็น
- ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานกัด (Milling Fixture)
- ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานกลึง (Turning Fixture)
- ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานเจียระไน (Grinding Fixture)
- ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานเจาะ (Drilling Fixture)
มีขั้นตอนพื้นฐานที่สามารถปฏิบัติตามได้ เพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จากเครื่องพิมพ์สามมิติและวัสดุที่เลือกใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ.
|
 |
|
แผ่นรองคอลเล็ต (Collet Pads) ที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติแบบ SLS จำเป็นต้องมีความถูกต้องของขนาด (Dimensional Accuracy) และความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ เพื่อให้สามารถประกอบเข้าด้วยกันได้อย่างแนบสนิทและติดตั้งเข้ากับสปินเดิล (Spindle) ได้อย่างสมบูรณ์ ความคลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อยของชิ้นงานอาจก่อให้เกิดปัญหาต่อความสมบูรณ์ของกระบวนการกลึง (Turning Process) ไม่ว่าจะเป็นการจับยึดชิ้นงานที่ไม่มั่นคง การหมุนที่ไม่สมดุล หรือความแม่นยำของการตัดเฉือนที่ลดลง ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพของชิ้นงานและประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตโดยรวม. |
เครื่องมือเหล่านี้ต้องสัมผัสกับน้ำมันหล่อเย็น (Coolant) ภายในเครื่องกลึงอยู่ตลอดเวลา โดยน้ำมันหล่อเย็นที่ใช้เป็นน้ำมันกึ่งสังเคราะห์ (Semisynthetic Oil) ซึ่งมีคุณสมบัติที่สามารถกัดกร่อนหรือทำปฏิกิริยากับพลาสติกหลายชนิดได้ วัสดุที่ใช้ในงานพิมพ์สามมิติแบบ FDM จำนวนมากอาจถูกทำลายหรือเกิดการละลายเมื่อสัมผัสกับน้ำมันชนิดนี้ ในทางตรงกันข้าม Nylon 12 Powder มีความทนทานต่อสารเคมี (Chemical Resistance) สูง จึงสามารถทนต่อการสัมผัสกับน้ำมันหล่อเย็นดังกล่าวได้โดยไม่เกิดการสึกหรอหรือเสื่อมสภาพจากการใช้งาน คุณสมบัตินี้ทำให้ Nylon 12 Powder เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตแผ่นรองคอลเล็ต (Collet Pads) ฟิกซ์เจอร์ และอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานที่ต้องทำงานภายในเครื่องจักรและสัมผัสกับน้ำมันหล่อเย็นอย่างต่อเนื่อง. |
แปลงแบบเครื่องมือเดิมสู่รูปแบบดิจิทัลด้วยการทำ Reverse Engineering
เปลี่ยนเครื่องมือเดิมให้กลายเป็นคลังข้อมูลดิจิทัล (Digital Inventory) หรือใช้เพื่อวิเคราะห์ความต้องการด้านเครื่องมือและออกแบบไฟล์เครื่องมือใหม่
เมื่อออกแบบจิ๊กหรือฟิกซ์เจอร์สำหรับการพิมพ์สามมิติ มีข้อควรพิจารณาหลายประการที่แตกต่างจากเครื่องมือโลหะที่ผลิตด้วยการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม ซึ่งเปิดโอกาสให้สามารถสร้างคุณสมบัติพิเศษที่ทำได้เฉพาะด้วยเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing)
ใช้ประโยชน์จากรูปทรงที่ซับซ้อน (Leverage Complex Geometries)
ใช้การพิมพ์สามมิติในการสร้างรายละเอียดภายในที่ซับซ้อน เช่น
- ช่องทางภายใน (Channels)
- ร่องย้อนกลับ (Undercuts)
- โครงสร้างภายในแบบกลวง (Hollow Structures)
ซึ่งเป็นรูปทรงที่ผลิตด้วยการตัดเฉือนโลหะได้ยากและมีต้นทุนสูง
- SLA เหมาะสำหรับงานที่ต้องการรายละเอียดสูงและพื้นผิวเรียบ
- SLS เหมาะสำหรับรูปทรงซับซ้อนที่ต้องการความแข็งแรงและสามารถรองรับแรงทางกลได้ดี
ออกแบบโครงสร้างน้ำหนักเบา (Optimize for Lightweight Structures)
ใช้ประโยชน์จาก SLS ในการสร้างจิ๊กน้ำหนักเบาที่มีโครงสร้างแบบ
- Lattice Structure
- Honeycomb Structure
ซึ่งช่วยลดน้ำหนักของชิ้นงานโดยไม่ลดทอนความแข็งแรง
สิ่งนี้เป็นเรื่องยากที่จะทำได้ด้วยชิ้นส่วนโลหะตันที่ผลิตด้วยการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม
ออกแบบความหนาผนังอย่างเหมาะสม (Design with Precise Wall Thickness)
SLA สามารถสร้างชิ้นงานที่มีรายละเอียดสูงและผนังบางได้อย่างแม่นยำ โดยทั่วไปสามารถออกแบบความหนาผนังได้ประมาณ 2–3 มิลลิเมตร
แม้จะไม่ได้บางกว่าโลหะเสมอไป แต่ SLA ช่วยให้สร้างรูปทรงที่ซับซ้อนและพื้นผิวเรียบได้โดยไม่ต้องผ่านการตัดเฉือนเพิ่มเติม ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิต
รวมหลายหน้าที่ไว้ในชิ้นส่วนเดียว (Integrate Multiple Functionalities)
การพิมพ์สามมิติช่วยให้สามารถรวมองค์ประกอบหลายอย่างเข้าไว้ในชิ้นงานเดียว เช่น
- ตัวจับยึด (Clamps)
- ตัวกำหนดตำแหน่ง (Locators)
- ตัวนำทาง (Guides)
ส่งผลให้การออกแบบเรียบง่ายขึ้น และลดความจำเป็นในการประกอบชิ้นส่วนหลายชิ้นเข้าด้วยกัน
เพิ่มฟิเลตโค้งมนเพื่อความแข็งแรง (Incorporate Smooth Fillets for Strength)
SLA สามารถเพิ่มมุมโค้งมน (Fillets) ที่มีรัศมีประมาณ 1–2 มิลลิเมตร ในบริเวณที่รับแรง
ช่วยลด
- การเกิดรอยแตกร้าว
- การกระจุกตัวของความเค้น (Stress Concentration)
แม้ว่าฟิเลตจะสามารถทำได้ในชิ้นส่วนโลหะที่ตัดเฉือนเช่นกัน แต่การพิมพ์สามมิติช่วยให้สร้างรูปทรงที่ทนต่อความเค้นได้ดีกว่า โดยใช้ขั้นตอนการผลิตน้อยกว่า
เพิ่มความสะดวกในการใช้งาน (Enhance Ergonomics)
สามารถออกแบบรายละเอียดด้านการยศาสตร์ (Ergonomics) เข้าไปในชิ้นงานได้โดยตรง เช่น
- ด้ามจับเฉพาะทาง
- ขอบโค้งรับมือ
- พื้นผิวที่จับถนัดมือ
คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยเพิ่มความสะดวกในการใช้งาน และสามารถทำได้ง่ายและประหยัดกว่าการผลิตด้วยโลหะแบบดั้งเดิม
ออกแบบให้ปรับแต่งและเปลี่ยนแปลงได้ง่าย (Design for Modularity and Customization)
SLS เหมาะสำหรับการสร้างจิ๊กและฟิกซ์เจอร์แบบโมดูลาร์ (Modular Design)
ข้อดีคือ
- ปรับเปลี่ยนรูปแบบได้ง่าย
- อัปเดตเฉพาะบางส่วนได้
- เปลี่ยนอะไหล่เฉพาะจุดได้
โดยไม่จำเป็นต้องผลิตเครื่องมือใหม่ทั้งชุดเหมือนเครื่องมือโลหะ
ช่วยประหยัดทั้งเวลาและต้นทุน
ลดขั้นตอนการประกอบด้วยชิ้นส่วนชิ้นเดียว (Reduce Assembly with Single-Part Designs)
การพิมพ์สามมิติช่วยรวมชุดประกอบที่ซับซ้อนให้กลายเป็นชิ้นงานเดียว
ข้อดีคือ
- ลดเวลาในการประกอบ
- ลดความเสี่ยงจากการประกอบผิดตำแหน่ง
- ลดจำนวนชิ้นส่วนที่ต้องจัดการ
ทั้ง SLA และ SLS สามารถช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการผลิต เมื่อเทียบกับฟิกซ์เจอร์โลหะแบบหลายชิ้น
คำนึงถึงขั้นตอนหลังการพิมพ์ (Consider Additional Finishing Steps)
ขั้นตอนหลังการพิมพ์ (Post-Processing) จะแตกต่างกันไปตามเทคโนโลยีที่ใช้
สำหรับจิ๊กและฟิกซ์เจอร์ในงานแมชชีน โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องมีผิวงานที่สวยงามเป็นพิเศษ เช่น การพ่นสี การชุบ หรือการเคลือบผิว
สำหรับ SLA
- ล้างชิ้นงาน (Wash)
- อบแห้ง (Dry)
- ตัดซัพพอร์ตออก (Remove Supports)
สำหรับ SLS
- กำจัดผงส่วนเกิน
- พ่นเม็ดวัสดุ (Media Blast)
สำหรับ FDM
- ตัดซัพพอร์ตออก
- ขัดผิว (Sand)
เพียงเท่านี้ก็เพียงพอสำหรับการใช้งานเป็นฟิกซ์เจอร์และจิ๊กในกระบวนการผลิตส่วนใหญ่แล้ว.
การพิมพ์สามมิติแบบ SLA และ SLS: ทางเลือกที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพสำหรับการผลิตฟิกซ์เจอร์และจิ๊กในงานแมชชีน
เครื่องพิมพ์ของ Formlabs ได้แก่ Fuse 1+ 30W, Form 4L และ Form 4 เป็นเครื่องมือที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตฟิกซ์เจอร์และจิ๊กสำหรับงานแมชชีน
ฟิกซ์เจอร์สำหรับงานแมชชีนถือเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ส่งผลต่อความสำเร็จของการดำเนินงานในโรงงานแมชชีน เนื่องจากทำหน้าที่เชื่อมช่องว่างระหว่างเครื่องจักรมาตรฐานที่ผลิตในปริมาณมาก ไม่ว่าจะเป็นเครื่องกัด เครื่องกลึง เครื่องเชื่อม เครื่องตัด เครื่องเจาะ เครื่องคว้าน และอุปกรณ์อื่น ๆ กับผลิตภัณฑ์เฉพาะที่ผู้ผลิตต้องการสร้างขึ้น
การพิมพ์สามมิติ (3D Printing) ได้กลายเป็นทางเลือกใหม่แทนกระบวนการผลิตฟิกซ์เจอร์และจิ๊กแบบดั้งเดิม ด้วยความหลากหลายของวัสดุและเทคโนโลยีที่มีให้เลือก ความรวดเร็วและประสิทธิภาพของเครื่องพิมพ์ รวมถึงความสามารถในการปรับแต่งให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะด้าน ทำให้ผู้ผลิตจำนวนมากเลือกนำเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติเข้ามาใช้งานภายในองค์กร
ข้อดีที่ได้รับไม่เพียงช่วยลดภาระงานของช่างแมชชีนเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตโดยรวม และอาจส่งผลเชิงบวกต่อผลกำไรของธุรกิจอีกด้วย
หากต้องการเริ่มผลิตฟิกซ์เจอร์และจิ๊กสำหรับงานกลึง งานกัด หรือกระบวนการตัดเฉือนประเภทใดก็ตาม ควรเริ่มต้นจากการประเมินความต้องการของตนเองก่อน เช่น
- ประเภทของวัสดุที่ต้องการใช้งาน
- คุณสมบัติทางกลที่จำเป็น
- จุดที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพหรือปรับปรุงกระบวนการผลิตได้
- ขนาดพื้นที่การพิมพ์ (Build Volume) ที่ต้องใช้
เมื่อเข้าใจความต้องการเหล่านี้แล้ว จึงสามารถเลือกเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติที่เหมาะสมได้ว่าจะเป็น SLA หรือ SLS เพื่อให้สอดคล้องกับลักษณะงานและเป้าหมายของการผลิตมากที่สุด.
 |
รายละเอียดเครื่อง Formlab form4 SLA คลิก เช็คราคา คลิก |
 |
รายละเอียดเครื่อง Formlab Fuse 1+ 30W SLS คลิก เช็คราคา คลิก
|
แหล่งอ้างอิง
https://formlabs.com/global/blog/machining-fixtures-milling-cnc-workholding-jigs-3d-printing/
