Thursday, February 9Modern Manufacturing
×

วิธีพิมพ์กระจก 3 มิติแบบใหม่ พร้อมโครงสร้างระดับไมครอน

การพิมพ์วัสดุกระจก 3 มิติด้วยวิธีการใหม่ CAL พิมพ์กระจกที่มีโครงสร้างในระดับไมครอน เล็กยิ่งกว่าเส้นผม

วิธีพิมพ์กระจก 3 มิติแบบใหม่ พร้อมโครงสร้างระดับไมครอน
วิธีพิมพ์กระจก 3 มิติแบบใหม่ พร้อมโครงสร้างระดับไมครอน
วิธีพิมพ์กระจก 3 มิติแบบใหม่ พร้อมโครงสร้างระดับไมครอน

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

วิธีพิมพ์กระจก 3 มิติแบบใหม่ พร้อมโครงสร้างระดับไมครอน
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
×