ในการพิมพ์โลหะ 3 มิติ (Metal 3D Printing) ปัญหาที่วิศวกรและผู้ผลิตมักพบเจอคือ ความพรุน (Porosity) ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงและอายุการใช้งานของชิ้นงาน บทความนี้จะพาไปดูเทคนิคการปรับตั้งค่าเพื่อกำจัดช่องว่างในเนื้อโลหะให้เหลือน้อยที่สุด
สาเหตุหลักของการเกิดความพรุนในชิ้นงานโลหะ
ความพรุนมักเกิดจาก 3 ปัจจัยหลัก ได้แก่:
- Gas Entrapment: ก๊าซที่ถูกกักขังอยู่ในผงโลหะหรือเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างการหลอม
- Lack of Fusion (LOF): พลังงานเลเซอร์ไม่เพียงพอทำให้ผงโลหะละลายไม่ติดกัน
- Keyhole Porosity: การใช้พลังงานสูงเกินไปจนเกิดการระเหยของโลหะเป็นโพรง
5 เทคนิคการลดความพรุน (Porosity reduction) อย่างมีประสิทธิภาพ
1. การปรับค่า Energy Density ให้เหมาะสม
หัวใจสำคัญคือการรักษาสมดุลของพลังงานเลเซอร์ (Laser Power) และความเร็วในการสแกน (Scanning Speed) หากค่าพลังงานเหมาะสม ชิ้นงานจะมีความหนาแน่นสูงถึง 99.9%
2. การควบคุมคุณภาพผงโลหะ (Powder Quality)
ควรใช้ผงโลหะที่มีความชื้นต่ำและมีการกระจายตัวของขนาดอนุภาค (Particle Size Distribution) ที่สม่ำเสมอ เพื่อลดการกักเก็บก๊าซระหว่างชั้น
3. การจัดการทิศทางการสแกน (Scanning Strategy)
การใช้เทคนิค Hatching Strategy หรือการเปลี่ยนทิศทางการสแกนในแต่ละชั้น (Rotation) ช่วยลดการเกิดโพรงอากาศสะสมในจุดเดิม
4. การควบคุมสภาพแวดล้อมในห้องพิมพ์
การไหลเวียนของก๊าซเฉื่อย (Inert Gas Flow) เช่น อาร์กอน ต้องคงที่เพื่อไล่เขม่าและสิ่งเจือปนออกจากบ่อหลอม (Melt Pool)
5. การทำ Post-Processing (HIP)
หากต้องการชิ้นงานที่ไร้รูพรุนโดยสมบูรณ์ การนำชิ้นงานไปผ่านกระบวนการ Hot Isostatic Pressing (HIP) จะช่วยบีบอัดรูพรุนภายในให้หายไปได้
สรุป: การลดความพรุนในชิ้นงานพิมพ์โลหะต้องอาศัยการควบคุมตั้งแต่คุณภาพวัตถุดิบไปจนถึงพารามิเตอร์ของเครื่องพิมพ์ เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพสูงสุดตามมาตรฐานอุตสาหกรรม
