การฉีดขึ้นรูปชิ้นส่วนพลาสติกเป็นกระบวนการผลิตที่มีการควบคุมเข้มงวดมากที่สุด พารามิเตอร์ต่าง ๆ ทั้งอุณหภูมิและความดันที่กำหนดภายในโพรงเป็นตัวกำหนดคุณภาพชิ้นงาน การตรวจสอบที่ดีที่สุด คือ การติดเซนเซอร์ภายในโพรงแม่พิมพ์ตามจุดต่าง ๆ โดยเก็บข้อมูลความดันและอุณหภูมิแบบเรียลไทม์และนำไปประมวลผลเพื่อบ่งบอกจุดที่ต้องปรับเปลี่ยนแก้ไขได้ในทันที
ในบทความนี้จะกล่าวถึงสถาบัน Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST ที่ได้พัฒนา ‘เซนเซอร์แบบฟิล์มบาง’ (Thin Film Sensor) เพื่อวัตถุประสงค์ดังกล่าว
การฉีดขึ้นรูปชิ้นส่วนพลาสติกในแม่พิมพ์สามารถบันทึกได้แบบเรียลไทม์เพื่อดำเนินการแก้ไขได้ทันท่วงที ด้วยเซนเซอร์แบบฟิล์มบางที่ได้รับการพัฒนาโดยสถาบัน Fraunhofer IST และพบกับระบบนี้ได้ในงาน Hannover Messe ที่กำลังจะมาถึง
(ที่มา: Fraunhofer IST / U. Balhorn)
การผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่ประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยใช้เครื่องแม่พิมพ์ฉีดขึ้นรูปและเครื่องมือที่เหมาะสมจำเป็นต้องมีกระบวนการที่เชื่อถือได้ในระดับสูง ต้องมีการบันทึกและตรวจสอบพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องอย่างแม่นยำ เช่น เส้นโค้งของอุณหภูมิและความดัน เป็นต้น
ในงาน Hannover Messe ที่จะจัดขึ้นในวันที่ 22-26 เมษายน 2024 นี้ Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST จะนำเสนอระบบรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์ที่สามารถนำมาใช้โดยตรงในกระบวนการทำงานผ่านเซนเซอร์ฟิล์มบางที่นำมาบูรณาการรวมกันได้และทนต่อการสึกหรอ โดยมีคุณสมบัติพิเศษ คือ ระบบเซนเซอร์หลายฟังก์ชันที่ทนต่อ Tribology (คือ ศาสตร์แห่งการสึกหรอ แรงเสียดทาน และการหล่อลื่น) บนพื้นผิวเครื่องมือ ทำให้สามารถวัดบริเวณที่รับโหลดสำคัญได้
เซนเซอร์สำหรับตรวจสอบอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นของข้อต่อสวมเร็ว (Multi Coupler)
(ที่มา: Fraunhofer IST)
การบันทึกรูปทรงส่วนประกอบระหว่างกระบวนการพัฒนาแบบเรียลไทม์
ตัวอย่างหนึ่งในการพัฒนาระบบเซนเซอร์แบบฟิล์มบางหลายฟังก์ชันที่นำไปใช้กับเม็ดมีดแม่พิมพ์แบบเปลี่ยนได้ นักวิจัยของ IST อธิบายไว้ว่า การออกแบบเซนเซอร์ที่ดัดแปลงเป็นพิเศษมีจุดตรวจวัดทั้งหมด 13 จุด ทำให้สามารถวัดการแก้ไขเชิงพื้นที่ (Spatial Resolved Measurement) ของพลาสติกหลอมละลายที่ไหลด้านหน้าได้ทั้งหมด เมื่อถูกกดผ่านโพรงแม่พิมพ์ เซนเซอร์ที่ทนต่ออุณหภูมิจะกระจายไปในลักษณะที่กำหนดไว้ตามรูปทรงส่วนประกอบที่วัดได้ ข้อมูลการวัดที่ได้จะถูกอ่านค่าแบบเรียลไทม์ด้วยหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ที่ปรับให้เข้ากับเซนเซอร์โดยเฉพาะและนำไปประมวลผลโดยตรง ช่วยให้ทราบถึงข้อผิดพลาดหรือสิ่งที่อาจเป็นจุดอ่อนได้ในทันที และสามารถดำเนินการแก้ไขหรือปรับเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็ว อัลกอริธึม Machine Learning ที่นำมาใช้บนอุปกรณ์ต้นทาง (Edge Device) สามารถกำหนดคุณภาพส่วนประกอบได้อย่างน่าเชื่อถือ ผลของการวิเคราะห์ข้อมูลจะส่งออกมาเป็นสัญญาณสีในระบบ ก่อนที่แม่พิมพ์จะเปิดขึ้นมาใหม่อีกครั้งหลังกระบวนการฉีดขึ้นรูปเพื่อผลักส่วนประกอบออกมา
เซนเซอร์แบบฟิล์มบางเป็นหนึ่งในเซนเซอร์ภายในโพรงแม่พิมพ์ นอกจากนี้ยังมีเซนเซอร์ประเภทอื่น ๆ อีกดังแผนภาพด้านล่าง
ประเภทของเซนเซอร์ภายในโพรงแม่พิมพ์ (ที่มา: mdpi.com)
หากสนใจค้นคว้าข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ In-Mold Sensor สามารถอ่านบทความได้ในลิงก์ด้านล่าง (บทความเป็นภาษาอังกฤษ)
https://www.mdpi.com/1424-8220/19/16/3551
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212827123007801
