ในภูมิทัศน์ของนวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว การพิมพ์ 3 มิติได้กลายเป็นพลังที่เปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์การผลิตแบบดั้งเดิม ในบรรดาวัสดุที่หลากหลายซึ่งใช้ในการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ พลาสติกโดดเด่นในฐานะตัวเลือกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีแนวโน้มมากที่สุด บทความนี้สำรวจโลกที่น่าสนใจของพลาสติกสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ โดยพิจารณาถึงความหลากหลาย คุณสมบัติ และการใช้งาน
ตั้งแต่การนำระบบการพิมพ์ 3 มิติรุ่นแรกออกสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ในช่วงทศวรรษที่ 1980 โพลิเมอร์พลาสติกยังคงเป็นหัวใจสำคัญของเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ ปัจจุบันพลาสติกยังคงครองความเป็นวัสดุที่หลากหลายและใช้กันมากที่สุดในกระบวนการพิมพ์ 3 มิติหลักทั้งหมด รวมถึงการเชื่อมแผ่นวัสดุ การอัดรีดวัสดุ (FDM/FFF) การพ่นวัสดุ การพ่นสารยึดเกาะ การทำให้เป็นของเหลวด้วยแสง และการหลอมรวมในชั้นผง
รูปแบบและการใช้งานของวัสดุพลาสติกแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการพิมพ์เฉพาะ การอัดรีดวัสดุมักใช้เส้นพลาสติกสำหรับการสร้างต้นแบบ ในขณะที่เทคนิคการหลอมรวมในชั้นผง เช่น Multi Jet Fusion ของ HP ใช้ผงพลาสติกเพื่อให้ได้ความสามารถในการคาดการณ์ ความแม่นยำ ความแข็งแรง และคุณภาพชิ้นงานที่เหนือกว่า ไม่ว่าในรูปแบบใด วัสดุเหล่านี้จะผ่านกระบวนการหลอมหรือหลอมรวมเพื่อสร้างวัตถุทีละชั้น โดยพลาสติกแต่ละชนิดต้องการพารามิเตอร์เฉพาะและให้คุณสมบัติทางกลที่แตกต่างกัน
HP ได้พัฒนาชุดผลิตภัณฑ์เทอร์โมพลาสติกที่ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับเทคโนโลยี Multi Jet Fusion ของตน โดยมีเป้าหมายเพื่อผลักดันขีดจำกัดของการผลิตชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริง พร้อมทั้งเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนและคุณภาพ
รายการวัสดุสำหรับการพิมพ์ 3 มิติของ HP ในปัจจุบันประกอบด้วย:
High Reusability PP ซึ่งพัฒนาขึ้นร่วมกับ BASF ให้ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอด้วยความสามารถในการนำผงกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 100% High Reusability TPA ซึ่งสร้างขึ้นโดยความร่วมมือกับ Evonik เป็นวัสดุอีลาสโตเมอร์ที่ให้ชิ้นงานที่มีน้ำหนักเบา ยืดหยุ่น พร้อมคุณสมบัติการคืนตัวที่ดีขึ้นและความสม่ำเสมอที่ยอดเยี่ยม
ABS ยังคงเป็นเทอร์โมพลาสติกหลักในการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ มีทั้งในรูปแบบเส้นสำหรับงานพิมพ์ FDM และรูปแบบผงสำหรับกระบวนการ SLS ความนิยมเกิดจากการใช้งานอย่างแพร่หลายในการผลิตแบบดั้งเดิมและความเข้ากันได้กับเทคนิคการเติมเนื้อวัสดุ
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: ส่วนประกอบยานยนต์, กล่องใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, ของเล่น และสินค้าอุปโภคบริโภค
PLA มีความโดดเด่นด้วยคุณสมบัติย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งได้มาจากทรัพยากรหมุนเวียน เช่น แป้งข้าวโพด ความง่ายในการใช้งานทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการพิมพ์ 3 มิติบนเดสก์ท็อป แม้ว่าจะมีความโน้มเอียงที่จะหดตัวเล็กน้อยก็ตาม
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: บรรจุภัณฑ์อาหาร, อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ย่อยสลายได้, ต้นแบบ และผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร
ASA มีคุณสมบัติหลายอย่างคล้ายกับ ABS แต่ให้ความทนทานต่อรังสียูวีที่เหนือกว่า พร้อมด้วยความเสถียรทางความร้อนและความแข็งแรงต่อแรงกระแทกที่ยอดเยี่ยม
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: ผลิตภัณฑ์ภายนอกอาคาร, องค์ประกอบทางสถาปัตยกรรม และป้าย
ไนลอนมีทั้งในรูปแบบผงและเส้นใย โครงสร้างผลึกกึ่งผลึกของไนลอนให้สมดุลที่เหมาะสมของคุณสมบัติทางเคมีและทางกล
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: ส่วนประกอบอุตสาหกรรม, สิ่งทอ, ชิ้นส่วนยานยนต์ และขั้วต่ออิเล็กทรอนิกส์
PETG ซึ่งเป็นรูปแบบดัดแปลงของ PET ได้รับความนิยมในการพิมพ์ 3 มิติเนื่องจากความใสและใช้งานง่ายเมื่อเทียบกับ PET มาตรฐาน
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: บรรจุภัณฑ์อาหาร, อุปกรณ์ทางการแพทย์, ต้นแบบ และรายการแสดงผล
PC โดดเด่นในฐานะวัสดุเกรดวิศวกรรมที่มีความแข็งแรงและความทนทานต่อความร้อนเป็นพิเศษ
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: กล่องใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, ส่วนประกอบยานยนต์, ชิ้นส่วนอากาศยาน และอุปกรณ์นิรภัย
วัสดุเช่น PEEK, PEKK และ ULTEM ให้คุณสมบัติทางกลเทียบเท่าโลหะด้วยน้ำหนักที่ลดลงอย่างมาก
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: ส่วนประกอบอากาศยาน, ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ยานยนต์, อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูง
ส่วนใหญ่ใช้เป็นวัสดุรองรับที่ละลายได้ในการพิมพ์ FDM, HIPS จะละลายอย่างสมบูรณ์ในสารละลายไฮโดรคาร์บอนลิโมนีน
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: โครงสร้างรองรับสำหรับการพิมพ์ 3 มิติที่ซับซ้อน, บรรจุภัณฑ์ และจอแสดงผล
PP ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตยานยนต์และสินค้าอุปโภคบริโภค ให้ความทนทานต่อการสึกหรอและการดูดซับแรงกระแทกที่ดีเยี่ยม
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: ส่วนประกอบยานยนต์, อุปกรณ์ทางการแพทย์, บรรจุภัณฑ์ และของใช้ในครัวเรือน
วัสดุเหล่านี้ผสมเมทริกซ์พลาสติกกับเส้นใยเสริมแรงเพื่อสร้างส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรงเป็นพิเศษ
คุณสมบัติหลัก:
การใช้งาน: โครงสร้างอากาศยาน, แผงตัวถังรถยนต์, อุปกรณ์กีฬา และอุปกรณ์เทียมทางการแพทย์
วัสดุรองรับที่ละลายได้ เช่น HIPS และ PVA (Polyvinyl Alcohol) มีบทบาทสำคัญในโครงการพิมพ์ 3 มิติที่ซับซ้อน PVA ละลายในน้ำและทำงานได้ดีเป็นพิเศษกับ PLA ในขณะที่ BVOH (Butenediol Vinyl Alcohol Copolymer) ได้กลายเป็นทางเลือกที่ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ด้วยอัตราการละลายที่สูงกว่า PVA
ภูมิทัศน์ที่หลากหลายของพลาสติกสำหรับการพิมพ์ 3 มิติยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง โดยนำเสนอเครื่องมือที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ สำหรับผู้ผลิตและนักออกแบบในการแปลงแนวคิดดิจิทัลให้เป็นความจริงทางกายภาพ การเลือกวัสดุต้องพิจารณาอย่างรอบคอบถึงเทคโนโลยีการพิมพ์ ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ และปัจจัยด้านต้นทุน โดยมีนวัตกรรมใหม่ๆ เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมที่เปลี่ยนแปลงไป
