เทคโนโลยีแม่พิมพ์ Moulding Technology ตอน 2

บทความที่แล้วพูดถึงประเภทของโมลด์ต่างๆ ไปแล้ว สำหรับวันนี้จะมาพูดถึงขั้นตอนการผลิตผลิตภัณฑ์ด้วยแม่พิมพ์ มาดูกันค่ะ สำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์ และการสร้างต้นแบบ

การออกแบบผลิตภัณฑ์

Product-Design-004

(http://www.manydesign.net/wp-content/uploads/2012/09/Product-Design-004.jpg)

เป็นการกำหนดรูปแบบของผลิตผลหรือผลของการสร้างรูปวัตถุ ให้เกิดเป็นลักษณะต่างๆ ออกมาให้สามารถมองเห็นและสัมผัสได้ จำเป็นต้องผ่านกระบวนการต่างๆ ทางการออกแบบและการผลิต ซึ่งโดยรวมแล้วจะพิจารณาจากวัตถุประสงค์ที่ชัดเจนตามหลักเกณฑ์ที่ว่า ออกแบบทำไม เพื่อใคร ที่ไหน อะไร อย่างไร และมูลค่าเท่าไร ซึ่งนักออกแบบจำเป็นต้องนำเอาวัตถุประสงค์ดังกล่าวมาผสมผสานความคิดเพื่อให้ได้สินค้าที่มีความเหมาะสม และเป็นไปตามความต้องการของตลาด

ในกระบวนการออกแบบผลิตภัณฑ์นั้นประกอบด้วย 2 ประการ คือ

  1. การศึกษาเบื้องต้น ซึ่งเป็นกระบวนการเตรียมแผนการออกแบบซึ่งได้มาจากการศึกษาค้นคว้าวิจัย และข้อมูลด้านอื่นๆ เช่น การตลาด การผลิต ต้นทุน ประเภทวัสดุที่ใช้ รูปร่าง และ ความต้องการของผู้ใช้ เป็นต้น เพื่อกำหนดเป็นแนวทางในการออกแบบผลิตภัณฑ์
  2. การออกแบบ เมื่อได้ข้อมูลเบื้องต้นและแนวทางของผลิตภัณฑ์แล้วจึงนำมาประมวลผลเพื่อออกแบบให้ออกมาเป็นผลิตภัณฑ์ ในรูปของหน้าที่การใช้งานและรูปทรงด้วยการร่างภาพหรือสร้างเป็นหุ่นจำลองที่มีรายละเอียด เพื่อประกอบการอธิบายในการตัดสินใจสร้างเป็นผลิตภัณฑ์ต่อไป

การออกแบบเบื้องต้นได้รับการยืนยัน ให้ดำเนินการผลิต ผู้ออกแบบผลิตภัณฑ์ต้องการดำเนินการเสนอแบบจริงที่สื่อความหมายให้เป็นที่เข้าใจได้ ซึ่งในส่วนนี้คือการเขียนแบบงานที่แสดงโครงสร้างและสัดส่วน ตลอดจนรายละเอียดปลีกย่อยเพื่อขยายความชัดเจนของผลิตภัณฑ์นั้น ในปัจจุบันการออกแบบและเขียนแบบได้อาศัยคอมพิวเตอร์ เข้ามาช่วยที่รู้จักในนามของคอมพิวเตอร์ ช่วยออกแบบ หรือเขียนแบบ (Computer Aided Design/Drafting) ซึ่งข้อมูลที่ป้อนเข้าไปเพื่อให้เกิดเป็นรูปร่างผลิตภัณฑ์ หรือแบบงานจะถูกบันทึกไว้ในส่วนของตัวเก็บข้อมูล (Hard Disk) ทั้งนี้ เมื่อมีการปรับปรุงผลิตภัณฑ์หรือแบบงานจึงสามารถเรียกกลับมาใช้งานได้อย่างสะดวก รวมทั้งยังเป็นข้อมูลเบื้องต้นที่ส่งต่อไปให้กระบวนการสร้างต้นแบบได้ผลงานที่ถูกต้องและแม่นยำอีกด้วย

ต้นแบบ หรือ Prototype

เมื่อผ่านกระบวนการออกแบบจนสามารถนำไปเป็นสินค้าที่ต้องการผลิตแล้ว เพื่อให้เกิดการมั่นใจในสินค้าควรจัดให้มีการทำต้นแบบขึ้นเพื่อให้เห็นรูปร่าง ขนาด สีสัน ประเภทของวัสดุที่ใช้ เป็นต้น ซึ่งกระบวนการในการสร้างต้นแบบได้มีวิวัฒนาการมาอย่างต่อเนื่อง

ในยุคแรก ๆของการทำต้นแบบ ผู้ผลิตสินค้าจะอาศัยช่างฝีมือในการขึ้นรูปต้นแบบจากวัสดุที่มีอยู่ทั่วไป เช่น ดินเหนียว ไม้ ปูนปลาสเตอร์ เป็นต้น ต่อมาเมื่อมีการพัฒนาเครื่องจักรกลและวัสดุที่มีคุณสมบัติเทียบเท่าวัสดุเดิม การทำต้นแบบจึงได้อาศัยเครื่องจักรกลในการขึ้นรูปให้เป็นไปตามการออกแบบและลดระยะเวลาในการทำได้เป็นอย่างมาก

ปัจจุบันได้มีการนำเทคโนโลยีเข้ามาใช้เพื่อการออกแบบและการสร้างต้นแบบเป้นอันมาก เนื่องจากเทคโนโลยีด้านการออกแบบได้อาศัยคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วย จึงทำให้เกิดการพัฒนานำข้อมูลจากการออกแบบมาทำการสร้างต้นแบบได้อย่างรวดเร็วโดยให้ชื่อกระบวนการนี้ว่า “Rapid Prototype” ซึ่งกระบวนการดังกล่าวมีรูปแบบและกรรมวิธีให้ได้มาซึ่งต้นแบบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความละเอียด ความเที่ยงตรงของต้นแบบต้องการเช่นใด

ขั้นตอนของกระบวนการ Rapid Prototype มีอยู่ด้วยกัน 5 ขั้นตอน ดังนี้

  1. ออกแบบผลิตภัณฑ์ด้วยคอมพิวเตอร์( CAD Model)
  2. เปลี่ยนข้อมูลที่ได้จากการออกแบบผลิตภัณฑ์ให้อยู่ในรูปแบบข้อมูลของขบวนการ Rapid Prototype
  3. ทำการปรับข้อมูลข้างต้น เพื่อแบ่งเป็นชั้นบางๆ ตามแนวหน้าตัดของผลิตภัณฑ์
  4. สร้างต้นแบบโดยให้มีการสร้างเนื้อวัสดุขึ้นทีละชั้นตามการขั้นตอนที่ผ่านมา
  5. ทำความสะอาดชิ้นงานต้นแบบที่ถูกสร้างขึ้น

20140129-process2

สำหรับกระบวนการ Rapid Prototype นี้ กรรมวิธีที่นิยมใช้ทำต้นแบบมีอยู่ด้วยกัน 5 วิธี ดังนี้

  1. Laminated Object Manufacturing (LOM) กรรมวิธีนี้อาศัยการตัดแผ่นLaminate ด้วยแสงเลเซอร์ ตามรูปร่างโดยรอบของหน้าตัดผลิตภัณฑ์ในแต่ละชั้น โดยมีกาวเป็นตัวประสานให้แต่ละชั้นที่ถูกตัดยึดเข้าด้วยกัน สำหรับกรรมวิธีนี้ความละเอียดของต้นแบบขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่น Laminate ที่ใช้
  2. Stereolithography (SLA) เป็นกรรมวิธีที่อาศัยลำแสงอุลตร้าไวโอเล็ต (UV)ทำให้สารละลายที่อยู่ในอ่างเกิดการแข็งตัวตามแนวเส้นรอบรูปของหน้าตัดผลิตภัณฑ์ในแต่ละชั้น จากนั้นชั้นถัดมาจะถูกสร้างขึ้นโดยชั้นที่แข็งตัวแล้วจะลดระดับลง ทำให้ความละเอียดของผลิตภัณฑ์จึงขึ้นอยู่กับการลดระดับของแต่ละชั้น
  3. Selective Laser Sintering (SLS) เป็นการสร้างต้นแบบที่อาศัยลำแสงเลเซอร์ทำให้วัสดุที่เป็นต้นแบบเกาะตัวเข้าด้วยกันที่ละชั้น โดยแต่ละครั้งในการก่อตัวเป็นรูปร่างผงวัสดุจะถูกเททับส่วนที่เป็นรูปร่างแล้ว ลำแสงเลเซอร์จะทำให้ผงที่ถูกเททับนั้นหลอมติดกับชั้นที่ผ่านมา
  4. Fuse Deposition Model (FDM) เป็นกรรมวิธีคล้ายการแต่งหน้าเค้ก หรือ การบีบยาสีฟันออกจากหลอด ซึ่งการขึ้นรูปในแต่ละชั้นจะมีลักษณะเหมือนกับทุกกรรมวิธีที่ผ่านมากล่าวคือเมื่อชั้นแรกได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว ลดระดับชั้นแรกเพื่อสร้างชั้นถัดๆไป สำหรับความละเอียดของต้นแบบชนิดนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของหัวฉีดเติมเนื้อวัสดุเพื่อพอกในแต่ละชั้น
  5. 3–D Printer (3DP) มีหลักการทำงานคล้ายคลึงกับเครื่องพิมพ์เอกสารที่ใช้อยู่ทั่วไป แต่การสร้างต้นแบบด้วยวิธีนี้เป็นการพ่นตัวประสานลงบนเนื้อวัสดุแต่ละชั้น เพื่อเกิดการเกาะตัวกันของเนื้อวัสดุในระหว่างการขึ้นรูป ซึ่งกรรมวิธีนี้สามารถให้ความละเอียดของต้นแบบอยู่ในระดับที่ดีมาก เนื่องมาจากความละเอียดของผงวัสดุนั่นเอง

ดังนั้นในการสร้างต้นแบบเพื่อให้มีความสมบูรณ์นั้น ควรพิจารณาเลือกกรรมวิธีที่เหมาะสมกับลักษณะของต้นแบบที่ต้องการนำไปใช้งาน