Prusa Research เปิดตัววัสดุที่มี Polycarbonate (PC) เป็นพื้นฐาน ซึ่งถูกพัฒนามาเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมอวกาศ โดยมีจุดเด่นอยู่ที่ ESD นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้งานในเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบตั้งโต๊ะที่ใช้ในบ้านได้อีกด้วย!
PC Space Grade Black เป็นวัสดุที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่ออุตสาหกรรมอวกาศและงานด้านฟิสิกส์อนุภาค โดยมีจุดเด่นหลักอยู่ที่คุณสมบัติด้านความปลอดภัย ESD (Electrostatic Dissipation Properties) และมีอัตราการปลดปล่อยก๊าซของวัสดุในระดับต่ำ ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวและสามารถพิมพ์ได้โดยเครื่องพิมพ์ 3 มิติตั้งโต๊ะที่ใช้ตามบ้านเรือนได้ วัสดุใหม่นี้จะเป็นอีกหนึ่งปัจจัยที่จะพลิกโฉมวงการการพิมพ์ 3 มิติหรือการเติมเนื้อวัสดุได้อย่างน่าจับตา โดยวัสดุใหม่นี้ Prusa ได้รวมมือกับ TRL Space บริษัทสัญชาติสาธารณรัฐเช็ก
Electrostatic Dissipation Properties (ESD) คืออะไร?
Electrostatic Dissipation Properties หรือ ESD นั้นเป็นการปล่อยไฟฟ้าสถิตย์ออกมาซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และอุตสาหกรรมอวกาศที่มีความอ่อนไหวสูง ซึ่งโพลีเมอร์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มตามการเหนี่ยวนำ ได้แก่ กลุ่มฉนวน, กลุ่มวัสดุ Dissipative และวัสดุที่มีคุณสมบัติเหนี่ยวนำ ซึ่งส่วนใหญ่ที่ใช้กับการพิมพ์เทคโนโลยี FFF/FDM นั้นเป็นกลุ่มที่มีคุณสมบัติเป็นฉนวน ซึ่งไม่เหมาะจะเป็นชิ้นส่วนที่ต้องสัมผัสกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพราะไม่สามารถกระจายไฟฟ้าสถิตย์ออกไปได้ ผลิตภัณฑ์ที่มีการระบุว่าปลอดภัยสำหรับ ESD จึงมีการผสมสานเติมแต่ง ซึ่งจะมีค่าความต้านทานของวัสดุในการคายไฟฟ้าสถิตย์อยู่เริ่มต้นที่ 10,000 โอห์มขึ้นไป จนถึง 1,000,000,000,000 โอห์ม ซึ่งหากค่าความต้านทานเกินค่าสู.สุดนี้ไปจะถูกจัดให้เป็นวัสดุที่เป็นฉนวน และหากต่ำกว่าค่าต่ำสุดที่กำหนดจะถือเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติเหนี่ยวนำ
PC Space Grade Black นั้นมีคุณสมบัติอยูในช่วงของการเป็นกลุ่ม Dissipative ที่อยู่ในช่วงกลางของค่าสูงสุดและต่ำสุดในการกำหนดคุณสมบัติ ซึ่งชิ้นงานหลังพิมพ์ที่ไม่ผ่านกระบวนการทำงานต่อ เช่น การเก็บผิวต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่าสามารถนำไปใช้ได้ทันทีโดยมีคุณสมบัติด้าน ESD ที่เชื่อถือได้
คุณสมบัติสำคัญสำหรับการใช้งานในอวกาศ
สภาพแวดล้อมที่เลวร้ายและข้อจำกัดอันมากมายของอวกาศนั้น ทำให้วัสดุที่สามารถใช้งานได้ต้องถูกคัดสรรมาเป็นอย่างดี บางคุณสมบัติอาจเป็นเรื่องง่ายเช่น ความร้อนและคุณสมับติเชิงกล แต่บางคุณสมบัติเป็นเรื่องที่ต้องใส่ใจและให้ความสำคัญกับรายละเอียดเชิงลึก เช่น การปลดปล่อยก๊าซของวัสดุ (Outgassing) และ ESD ซึ่งวัสดุเหล่านี้จะถูกทดสอบภายใต้ห้องทดลองที่ได้รับการรับรองรดับสูง และจะต้องมีการระบุชัดเจนถึงขอบเขตที่ใช้งาน ซึ่ง PC Grade Black นั้นตั้งเป้าระดับสูงสุดของกลุ่ม Polymer ทำให้สามารถใช้เป็นส่วนประกอบโครงสร้างได้ เช่น เฟรมของ CubeSat
‘การปลดปล่อยก๊าซของวัสดุ’ ความท้าทายสำคัญที่แฝงอยู่ในการผลิต
การปลดปล่อยก๊าซของวัสดุนั้นเกี่ยวข้องกับการเสื่อมถอย (Degradation) ของงวัสดุ ซึ่งส่งผลให้เกิดความเสียหายกัยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ โดยเฉพาะอุปกรณ์ที่อ่อนไหวสูงอย่างดาวเทียม หรือเครื่องจักรความแม่นยำสูง ก๊าซที่ถูกปล่อยออกมานั้นสามารถทำให้เกิดการปนเปื้อนในอุปกรณ์ Optical หรือทำให้เกิดการตรวจวัดที่ไม่แม่นยำได้กับอุปกรณ์ที่อ่อนไหวต้องการรายละเอียดสูง นอกจากนี้เมื่อสารถูกปลดปล่อยออกมาแล้วยังทำให้ความแข็งแรงทางกายภาพและคุณสมบัติเชิงกลลดลง ซึ่ง PC Space Grade Black สามารถที่จะผ่านข้อกำหนดอันเคร่งครัดที่ถูกกำหนดโดย European Space Agency (ESA) ด้วยวัสดุ PC ซึ่งมีราคาถูก หากได้ง่าย และพิมพ์ง่ายได้ด้วย
โดยในการทดสอบได้ใช้หลักการ TML (Total Mass Loss) ที่ ESA กำหนดเพดานไว้ที่ 1% แต่ PC Space Grade Black ทำได้ 0.25% ในขณะที่ Collected Volatile Condensable Material (CVCM) นั้น ESA กำหนดไว้ที่ 0.1% แต่ผลิตภัณฑ์ใหม่นี้ทำได้ที่ 0.00% และ Recovered Mass Loss (RML) ESA กำหนดไว้ไม่เกิน 1.0% ซึ่ง PC Space Grade Black ทำได้ที่ 0.12%
โดยคุณสมบัติของ PC Space Grade Black อื่น ๆ ที่น่าสนใจได้แก่
- ค่าความเค้นสูงสุด (Tensile Strenght) 75 MPa
- ระดับความแข็งเกร็ง (Tensile Modulus) 3.7 GPa
- การยึดติดระหว่างชั้น (Interlayer Adhesion) 18 MPa
- HDT: 137.6 องศาเซลเซียส ที่ 0.45 MPa
เครื่องพิมพ์รุ่นใดบ้างที่ใช้งานได้กับ PC Space Grade Black
PC Space Grade Black สามารถพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบตั้งโต๊ะได้เหมือนกับวัสดุ PC โดยทั่วไป เส้นใยรุ่นใหม่นี้ส่งผลให้เห็นว่าเกิดการบิดงอน้อย โดยโมเดลขนาด 200 x 200 มม. สามารถพิมพ์ได้อย่างปลอดภัยไร้ปัญหา โดยเครื่องพิมพ์ที่สามารถใช้ได้ ได้แก่ Prusa CORE One, MK4S, XL, Prusa Pro HT90 และเครื่องพิมพ์แบรนด์อื่น ๆ ความร้อนหัวพิมพ์อยู่ที่ 290 องศาเซลเซียส และความร้อนฐานพิมพ์อยู่ที่ 120 องศาเซลเซียส หัวพิมพ์แบบเสริมความแข็งแรงขนาด 0.4 ม.ม. หรือใหญ่กว่า สามารถพิมพ์ได้โดยไม่ต้องใช้กล่องครอบเพื่อรักษาอุณหภูมิ
ที่มาข่าว:
Prusa3D.com
