รู้จักการทำแม่พิมพ์(Mold)สำหรับการฉีดขึ้นรูปพลาสติกด้วย 3D Printing

ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากพลาสติกส่วนใหญ่บนโลกใบนี้นั้นขึ้นรูปโดยการฉีดขึ้นรูปโดยการใช้แม่พิมพ์(Mold) แต่การผลิตแม่พิมพ์ขึ้นมานั้นมีราคาค่อนข้างแพงและต้องใช้เวลานานเพราะแม่พิมพ์ส่วนใหญ่นั้นทำจากโลหะจึงทำการที่จะผลิตชิ้นงานจำนวนน้อยชิ้น

ระบบการพิมพ์ SLA นั้นเป็นทางเลือกหนึ่งที่คุ้มค่าสำหรับการพิมพ์แม่พิมพ์เพื่อนำมาใช้ในการขึ้นรูปโมลด์อลูมิเนียม ด้วยวัสดุเรซิ่นที่มีคุณสมบัติแข็งและมีความเป็นไอโซโทรปิค(มีความสม่ำเสมอของเนื้อวัสดุ) และตัววัสดุเองก็ยังความสามารถในการเบี่ยงเบนความร้อนได้มากถึง238องศาเซลเซียส ที่ความดัน 0.45 เมกะปาสคาส นั่นหมายความว่าสามารถทนความร้อนและแรงดันเพียงพอที่จะทำแม่พิมพ์

ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติแบบตั้งโต๊ะที่ราคาไม่แพง วัสดุทนความร้อน และเครื่องฉีดพลาสติก ทำให้เป็นไปได้ที่จะทำการสร้างแต่พิมพ์ต้นแบบได้ทันทีที่บ้านเพื่อที่จะสร้างชิ้นงานต้นแบบขนาดเล็กในปริมาณที่ไม่สูงมาก(ประมาณ10-1000ชิ้น)
การพิมพ์แม่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติจะทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายและเวลาลงอย่างมากเมื่อเทียบกับการหล่อแม่พิมพ์โลหะ อีกทั้งยังช่วยให้ทีมวิศวกรได้ทำการปรับปรุงแม่พิมพ์ได้อย่างต่อเนื่องทำให้การพัฒนาแม่พิมพ์ทำได้อย่างต่อเนื่องด้วยต้นทุนที่ต่ำ

เครื่องพิมพ์ระบบ SLA เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในการทำแม่พิมพ์ คุณลักษณะของระบบนี้คือการพิมพ์งานที่ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนและมีความแม่นยำสูงมาก นั่นทำให้หลังจากพิมพ์งานมาแล้วทำให้แม่พิมพ์นำไปใช้ได้เลย
งานพิมพ์จากรระบบSLA มีพันธะเคมีที่แข็งแรง มีความหนาแน่นของชิ้นงานมากและมีความเป็นไอโซโทรปิกที่สูงมากอีกด้วย(มีความสม่ำเสมอของเนื้อชิ้นงาน) การทำจะสร้างงานที่มีความละเอียดสูงเช่นนี้แทบจะเป็นรไปไม่ได้เลยที่จะผลิตงานนี้บนเครื่องพิมพ์ระบบFDM

เพื่อที่จะทำแม่พิมพ์ ทางFormlabs ได้ทำการพัฒนา High Temp Resin(เรซิ่นทนความร้อนสูง) ที่สามารถเบี่ยงเบนความร้อนได้มากถึง 238 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 0.45 เมกะปาสคาล ตัวเรซิ่นตัวนี้ยังสามารถทนความร้อนได้เป็นเวลานานแต่ใช้เวลาในการเย็นตัวน้อย

แต่เรซิ่นตัวนี้จะค่อนข้างเปราะ ถ้าหากใช้กับงานที่มีความซับซ้อนสูงอาจทำให้บิดงอหรือแตกหักได้ สำหรับงานบางประเภทนั้นการที่จะใช้งานได้หลายครั้งยังเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างมาก

เมื่อไม่นานมานี้ได้มีการปล่อยเรซิ่น Rigid 10K ซึ่งเป็นวัสดุเกรดอุตสาหกรรมที่ผสมใยแก้วเป็นจำนวนมากจึงทำให้รองรับรูปทรงเรขาคณิตต่างๆได้เป็นอย่างดี จึงเหมาะมากแก่การทำแม่พิมพ์

เนื่องจากตัวเรซิ่นRigid 10K สามารถเบี่ยงเบนความร้อนได้มากถึง218 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 0.45 เมกะปาสคาล และยังทนทานต่อแรงดึงได้อย่างมหาศาลที่ค่าTensile modulus เท่ากับ 10,000 เมกะพาสคาล ทำให้เรซิ่นชนิดนี้แข็งแกร่งแบบสุดขีด มีการรักษาอุณหภูมิที่คงที่ทำให้ผลิตงานได้เป็นหลักพันชิ้นด้วยแม่พิมพ์ที่ทำจากRigid 10K เพียงอันเดียว

เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นจะมีตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติต่างๆของเรซิ่นแต่ละชนิดให้เข้าใจมากขึ้น

การทำพิมพ์งานจากแม่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์SLA
ความยุ่งยากของการพิมพ์งานด้วยแม่พิมพ์คือชิ้นงานที่มีลักษณะซับซ้อนและโครงสร้างของแม่พิมพ์ที่ซับซ้อนด้วย เราสามารถใช้เทอร์โมพลาสติกกับแม่พิมพ์ที่มาจากการพิมพ์สามมิติ ตัวอย่างเช่น PP,PE,TPU,TPE,POM หรือ PA ซึ่งเป้นวัสดุที่มีความหนืดต่ำซึ่งจะช่วยลดความดันและยังช่วยยืดอายุของแม่พิมพ์ได้อีกด้วย

ขั้นตอนการฉีดขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์3D Printing

การพิมพ์สามมิตินั้นกำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สามารถช่วยให้ส่วนงานการวิจัยพัฒนานั้นง่ายและเร็วมากขึ้น ในอนาคต3D printing จะเข้าไปอย่ในทุกงานและทุกวงการในไม่ช้า

Formlabs ผู้เดินหน้าด้วยงานวิจัยเพื่อเครื่องพิมพ์ระบบSLAคุณภาพสูงและสุดยอดวัสดุเพื่อการพิมพ์สามมิติ