Monday, September 26Modern Manufacturing
×

วิธีพิมพ์กระจก 3 มิติแบบใหม่ พร้อมโครงสร้างระดับไมครอน

การพิมพ์วัสดุกระจก 3 มิติด้วยวิธีการใหม่ CAL พิมพ์กระจกที่มีโครงสร้างในระดับไมครอน เล็กยิ่งกว่าเส้นผม

นักวิจัยของ Albert Ludwigs University ใน Freiburg ได้พัฒนาวิธีใหม่ในการผลิตโครงสร้างแก้วที่มีรูปร่างซับซ้อนขึ้นมาได้อย่างมีประสิทธิภาพและประหยัดเวลาผลิต

แก้วนั้นเป็นวัสดุที่ถูกใช้มาอย่างยอดนิยมตั้งแต่อดีต เพราะความโปร่งใสและความทนทานเมื่อเจอความร้อนและสารเคมีนั้น ทำให้แก้วเป็นวัสดุที่น่าสนใจของการผลิตแบบไฮเทคมากมายในปัจจุบัน แต่นักวิจัยจาก Freiburg กลับคิดว่ากระบวนการขึ้นรูปวัสดุจากแก้วนั้นมักจะใช้พลังงานและเวลาสูง ทั้งยังมีขีดจำกัดอย่างมากเมื่อนำมาผลิตส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กและซับซ้อน ทำให้นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ Dr. Frederik Kotz-Helmer และ Bastian E. Rapp จึงได้ร่วมมือกับ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย (University of California, Berkeley) ในสหรัฐอเมริกา เพื่อสร้างวิธีใหม่ที่สามารถผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กมากที่ทำจากแก้วใสได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ โดยใช้การพิมพ์ 3 มิติขนาดเล็กในระดับไมโคร วิธีการนี้ได้สร้างตัวเลือกใหม่ในการผลิตให้กับวัตถุและส่วนประกอบขนาดเล็ก เช่น ส่วนประกอบของเซนเซอร์และกล้องจุลทรรศน์ เป็นต้น

วิธีใหม่ในการสร้างส่วนประกอบกระจกขนาดเล็ก ที่โปร่งใสและมีรูปร่างซับซ้อนนั้นมาจากวัสดุใหม่ที่ถูกเรียกว่า “Glassomer” ซึ่งผู้เชี่ยวชาญทั้ง 2 ได้ร่วมมือกันสร้างขึ้นที่ Institute for Microsystems Technology (IMTEK) ในมหาวิทยาลัยไฟรบูร์ก (University of Freiburg)

วัสดุ glassomer นั้นประกอบด้วยผงแก้วที่ฝังอยู่ในสารยึดเกาะพลาสติกชนิดพิเศษ ส่วนประกอบนี้จะถูกนำไปใส่ในเตาเผาที่พลาสติกและแก้วจะถูกเผาและบีบอัด และผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่ทำจากแก้วควอทซ์ซึ่งมีความโปร่งใสสูงถึง 100 เปอร์เซ็นต์ ทำให้การผลิตวัสดุแก้วสามารถทำได้เหมือนกับพลาสติก

ที่มาภาพ : dominik hofbauer on Unsplash

นักวิทยาศาสตร์จากไฟรบูร์กจึงนำวัสดุ glassomer นี้มาผลิตร่วมกับวิธีพิมพ์ 3 มิติแบบใหม่ ที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยการนำของ Prof. Dr. Hayden Taylor จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ความแตกต่างระหว่างการพิมพ์ 3 มิติแบบทั่วไปและแบบใหม่นี้ คือในวิธีการแบบปกติเครื่องพิมพ์ 3D ทั่วไปจะผลิตวัตถุขึ้นไปทีละชั้นจากส่วนฐาน แต่ในวิธีใหม่นี้ที่มีชื่อเรียกว่า Computed Axial Lithography (CAL) วัตถุจะถูกสร้างขึ้นในขั้นตอนเดียว วิธีการใหม่นี้ทำงานโดยการใช้ภาชนะที่ใส่ของเหลวที่ไวต่อแสง มาสัมผัสกับภาพแสงสองมิติของวัตถุ ที่จะถูกพิมพ์ขึ้นจากมุมต่าง ๆ เมื่อภาพซ้อนทับกันและปริมาณของแสงที่ถูกดูดกลืนภายในพื้นที่เกินความเข้มของรังสีที่กำหนดไว้แล้ว วัสดุก็จะแข็งตัวขึ้นทันที ด้วยวิธีการนี้ทำให้วัตถุที่ผลิตขึ้นพร้อมใช้งานได้ในไม่กี่นาทีหลังการพิมพ์ ซึ่งนักวิจัยยังกล่าวว่า วัสดุส่วนเกินที่ยังเหลวอยู่ก็สามารถถูกล้างออกได้ด้วยเรซินสังเคราะห์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ก็ได้ทดลองให้แน่ใจว่ากระบวนการนี้จะไม่ทำให้เกิดส่วนประกอบที่มีลักษณะหยาบเหมือนกับวิธีการในอดีตที่ผ่านมา เพราะในตอนนี้คุณสามารถสร้างโครงสร้างที่เล็กในระดับ 50 ไมครอน หรือเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์ได้แล้ว

เรียกได้ว่าทั้งวัสดุ glassomer และวิธีการพิมพ์แบบ CAL นี้ถือเป็นอีกหนึ่งในความก้าวหน้าครั้งใหญ่ของการพิมพ์ 3 มิติเลยครับ ในอนาคตเองก็อาจจะมีการนำวัสดุอื่นที่เราคาดไม่ถึงมาพัฒนาและนำมาใช้ในการพิมพ์ 3 มิติด้วยก็ได้เช่นกัน

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
Jirapat R.
"To see the world, things dangerous to come to, to see behind walls, draw closer, to find each other, and to feel. That is the purpose of life."
- The Secret Life of Walter Mitty
READ MORE
×