Monday, February 6Modern Manufacturing
×

นักวิจัย MIT พบวิธีจัดการความร้อนในการพิมพ์โลหะ 3 มิติ

นักวิจัย MIT พบวิธีจัดการความร้อนในการพิมพ์โลหะ 3 มิติ

แม้ว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติจะสามารถตอบโจทย์การผลิตชิ้นงานได้อย่างหลากหลาย แต่ในบางอุตสาหกรรมเช่นการผลิตชิ้นส่วนใบมีดหรือใบพัดที่ต้องใช้ความร้อนสูงนั้น การพิมพ์ 3 มิติก็ยังไม่สามารถเข้ามาทดแทนการผลิตแบบเดิมได้

นักวิจัย MIT พบวิธีจัดการความร้อนในการพิมพ์โลหะ 3 มิติ
นักวิจัย MIT พบวิธีจัดการความร้อนในการพิมพ์โลหะ 3 มิติ

แต่ในปัจจุบันนักวิจัยจาก MIT ได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการจัดการความร้อนของโลหะในการพิมพ์ 3 มิติ และเพิ่มความแข็งแกร่งและยืดหยุ่นของวัสดุในการพิมพ์ 3 มิติที่ระดับความร้อนสูงได้

อุปสรรคการพิมพ์ใบพัดโลหะ 3 มิติ

ปกติแล้วการผลิตใบพัดโลหะในปัจจุบันจะใช้การนำโลหะเหลวแบบผสมที่สามารถทนความร้อนได้ในระดับสูง เทลงในแม่พิมพ์เพื่อรอให้แข็งตัว แต่ปัจจุบันผู้ผลิตหลายแห่งก็เริ่มให้ความสนใจกับการผลิตด้วยวิธีการพิมพ์ 3 มิติมากขึ้นแทน เพราะนอกจากจะช่วยลดต้นทุนและประหยัดพลังงานได้แล้ว การออกแบบรูปทรงใบมีดของใบพัดก็จะสามารถทำได้อย่างละเอียดซับซ้อนยิ่งขึ้น แต่อุปสรรคของการพิมพ์ใบพัดโลหะแบบ 3 มิติในปัจจุบันก็คือการคืบ (creep) ของโลหะนั่นเอง

ในด้านวัสดุศาสตร์นั้น ‘การคืบ’ เป็นกระบวนการของโลหะที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปร่างไปเมื่อเจอกับแรงกดหรืออุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งใบพัดโลหะที่ผลิตด้วยการพิมพ์ 3 มิตินั้นมีความเสี่ยงที่จะเกิดการคืบขึ้นเป็นพิเศษ ทำให้อายุการใช้งานและประสิทธิภาพของใบพัดลดลงจากที่ควร

นักวิจัยจาก MIT จึงได้พัฒนาวิธีการปรับปรุงโครงสร้างโลหะของใบพัดที่ผลิตด้วยการพิมพ์ 3 มิติขึ้น ด้วยการเสริมวิธีการจัดการความร้อนเข้าไปเพิ่มเติมในกระบวนการผลิต ด้วยการอบชุบ (Heat treatment) ความร้อนผ่านวัสดุด้วยความเร็วที่มีการควบคุมอย่างแม่นยำ ทำให้โครงสร้างเม็ดโลหะของวัสดุที่พิมพ์ขึ้นกลายเป็นผลึกที่มีขนาดใหญ่ขึ้น แข็งแรงและมีความสม่ำเสมอมากยิ่งขึ้น

นักวิจัย MIT พบวิธีจัดการความร้อนในการพิมพ์โลหะ 3 มิติ
ที่มาภาพ : Felix Berger on Unsplash

เพิ่มประสิทธิภาพได้จริง เปิดโอกาสใหม่ในการผลิต

ปัจจุบันทีมนักวิจัยได้มีการทดลองวิธีการใหม่นี้กับชิ้นส่วนวัสดุ Super Alloy ที่ใช้นิกเกิลจากการพิมพ์ 3 มิติ และพบว่าขั้นตอนการจัดการความร้อนใหม่นี้สามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างของเม็ดโลหะให้มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีความแข็งแกร่งมากขึ้นได้จริง และจะช่วยลดการเกิดการคืบลงได้เป็นอย่างมาก

กระบวนการใหม่นี้จะช่วยให้การผลิตใบพัดสำหรับกังหันก๊าซและใบพัดสำหรับเครื่องบินไอพ่นสามารถทำการผลิตด้วยวิธีการพิมพ์ 3 มิติได้โดยไม่ต้องกังวลถึงปัญหา ทั้งยังเปิดโอกาสใหม่ ๆ ในการออกแบบที่จะช่วยลดพลังงานที่ต้องใช้ในการผลิตลง ถือได้ว่าเป็นอีกหนึ่งในงานวิจัยที่ช่วยผลักดันอุตสาหกรรมการผลิตและเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติได้เป็นอย่างดีครับ

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
×