มหาวิทยาลัยเซาเทิร์นพัฒนาการวิจัยโพลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงด้วยการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS

โพลีอีเทอร์อีเทอร์คีโตน (PEEK) และโพลีอีเทอร์คีโตนคีโตน (PEKK) เป็นวัสดุพิมพ์ 3 มิติที่ไม่ใช่โลหะประเภทหนึ่งที่มีคุณสมบัติทางกลใกล้เคียงกับโลหะ วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติที่โดดเด่นมากมาย เช่น ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อสารเคมี เป็นฉนวน ทนไฟ มีแรงเสียดทานต่ำ หล่อลื่นตัวเองได้ เข้ากันได้กับสิ่งมีชีวิต และฆ่าเชื้อได้ที่อุณหภูมิสูง

ข้อดีเหล่านี้ทำให้โพลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงเป็นที่นิยมในงานระดับสูง เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ การป้องกันประเทศ อวกาศ และการแพทย์ อย่างไรก็ตาม การพิมพ์โพลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงนั้นมีความท้าทายอย่างยิ่ง เนื่องจากข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับอุณหภูมิในการขึ้นรูป ซึ่งจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์การพิมพ์ที่มีการควบคุมอุณหภูมิขั้นสูงและความสามารถในการควบคุมพารามิเตอร์การพิมพ์ที่เกี่ยวข้อง พร้อมทั้งต้องมั่นใจถึงเสถียรภาพที่ดีด้วย

โมเดล PEEK ที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLS (ซ้าย) และโมเดลที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี FDM (ขวา)

เกี่ยวกับมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งภาคใต้

มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีภาคใต้ เป็นมหาวิทยาลัยระดับ “ดับเบิลเฟิร์สต์คลาส” ระดับชาติ มหาวิทยาลัยนำร่องระดับชาติสำหรับการปฏิรูปการศึกษาระดับอุดมศึกษาอย่างครบวงจร และมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมระดับสูงในมณฑลกวางตุ้ง

ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและพลังงาน ซึ่งเป็นที่ตั้งของงานวิจัยนี้ มุ่งเน้นไปที่:

• การผลิตอัจฉริยะ

• การขึ้นรูป การผลิต และการพิมพ์ 3 มิติ

• เทคโนโลยีการตัดเฉือนที่แม่นยำ

• การออกแบบและการผลิตวัสดุอ่อนนุ่ม

• วิศวกรรมพลังงาน

• หุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ

ภาควิชานี้มีอุปกรณ์การเรียนการสอนและการวิจัยด้านเครื่องพิมพ์ 3 มิติและเครื่องสแกน 3 มิติครบชุด รวมถึงเทคโนโลยีลำแสงอิเล็กตรอน เลเซอร์ การบ่มด้วยแสง การหลอมรวมด้วยความร้อน และการยึดติดด้วยกาว พร้อมทั้งซอฟต์แวร์ออกแบบและจำลองที่เกี่ยวข้อง

ตัวอย่างชิ้นงานที่พิมพ์โดยใช้เครื่องพิมพ์อุณหภูมิสูง S320HT ของ TPM3D

การทำงานร่วมกันและการมุ่งเน้นการวิจัย

ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและพลังงาน ร่วมกับห้องปฏิบัติการหลักเซินเจิ้นด้านการผลิตแบบเติมแต่งประสิทธิภาพสูงของวัสดุขั้นสูง ได้จัดหาและใช้งานอุปกรณ์ดังกล่าวได้สำเร็จ ระบบการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุด้วยการเผาผนึกด้วยเลเซอร์อุณหภูมิสูง TPM3D S320HT.

นอกจากนี้ มหาวิทยาลัยยังได้พัฒนาวัสดุพอลิเมอร์ PEEK และเทคนิคการขึ้นรูปของตนเอง โดยมีพื้นที่การใช้งานหลักดังนี้:

• การปลูกถ่ายทางการแพทย์

• การเพาะเลี้ยงทางชีวภาพ

• การผลิตระดับไฮเอนด์

ทีมวิจัยได้ประสบความสำเร็จแล้ว กระบวนการพิมพ์ที่เสถียรและควบคุมได้ผลิตชิ้นส่วนประสิทธิภาพสูงที่มีศักยภาพทางอุตสาหกรรมสูง

คุณสมบัติของระบบ TPM3D S320HT

ระบบการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุด้วยการเผาผนึกด้วยเลเซอร์ TPM3D S320HT ได้รับรางวัล การรับรองมาตรฐาน CE จาก TÜV พัฒนาโดย TÜV Rheinland จากประเทศเยอรมนี และมีลูกค้าใช้งานอยู่หลายราย สามารถพิมพ์วัสดุ PEEK และ PEKK ได้อย่างแม่นยำ พร้อมคุณสมบัติขั้นสูงหลายประการ:

1. การพิมพ์ด้วยการเผาผนึกด้วยเลเซอร์อุณหภูมิสูงพิเศษ – อุณหภูมิในการขึ้นรูปผงสูงสุด 350℃ และอุณหภูมิในการขึ้นรูปทรงกระบอกสูงสุด 300℃

2. ขนาดการพิมพ์ที่ยืดหยุ่น – ขนาด 320×320×380 มม. เหมาะสำหรับทั้งงานวิจัยและพัฒนาและการผลิตขนาดเล็ก

3. ผงทดแทนที่ยืดหยุ่น – สถานีแยกวัสดุแบบเปิด (OBS) สำหรับการทำความสะอาด การกรอง และการสลับวัสดุอย่างรวดเร็ว

4. การตรวจสอบความเข้มข้นของออกซิเจน – การตรวจสอบระดับออกซิเจนภายในระบบแบบเรียลไทม์

5. เครื่องกำเนิดไนโตรเจนในตัว – ไม่จำเป็นต้องใช้ถังเก็บภายนอก ช่วยลดต้นทุน

6. ปรับอุณหภูมิได้ตามความสูง – เพิ่มอิสระในการจัดวางและใช้พื้นที่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด

7. การเพิ่ม/ถอดชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่น – สามารถแยกกระบอกผงและห้องบรรจุผงออกจากกันได้ สำหรับงานพิมพ์เร่งด่วน

8. อุปกรณ์กระจายผงแบบปรับให้เหมาะสม – ระบบใบมีดคู่แบบอัจฉริยะที่ใช้งานได้กับวัสดุหลากหลายประเภท

9. ความสามารถในการนำวัสดุกลับมาใช้ใหม่สูง – การเติมผงใหม่ 20% ลงใน PA12 ที่รีไซเคิลแล้ว ให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม