เส้นใยคาร์บอน (คาร์บอนไฟเบอร์ : Carbon Fiber) หรือไฟเบอร์แกรไฟต์ แกรไฟต์คาร์บอน หรือ CF เป็นวัสดุทางวิทยาศาสตร์ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบอย่างน้อยร้อยละ 90 มีคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์หลายอย่าง เช่น มีความแข็งแรงสูง ต้านทานแรงดึงสูง น้ำหนักเบา ทนต่อสารเคมีสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง และอัตราการขยายตัวต่อความร้อนต่ำ เส้นใยคาร์บอนมักจะใช้ร่วมกับวัสดุอื่นๆ ในรูปแบบคอมโพสิท (Composites) ซึ่งจะเรียกว่า “คาร์บอนไฟเบอร์เสริมโพลิเมอร์” แต่มักจะเรียกสั้นๆ ว่า “คาร์บอนไฟเบอร์ : Carbon Fiber” มากกว่า
Carbon Fiber จึงเป็นวัสดุที่ได้รับความสนใจ และนิยมมากในหลากหลายอุตสาหกรรมตั้งแต่การนำไปผลิตสิ่งของที่ใช้เทคโนโลยีระดับสูง อย่างการผลิตอาวุธในการทหาร หรือผลิตสิ่งต่างๆ ใน อุตสาหกรรมการบินและวิศวกรรมอวกาศ มอเตอร์สปอร์ต ตลอดจนสิ่งของที่พบได้ทั่วไปอย่างอุปกรณ์กีฬา เพราะวัสดุชนิดนี้มีคุณสมบัติเด่นมากมายอย่างที่กล่าวไปข้างต้น แต่ที่โดดเด่นที่สุดคือ การเป็นวัสดุมีน้ำหนักเบา แต่มีความแข็งแรงสูงมาก และยังเป็นฉนวนกันความร้อนที่ดี ทนต่อการกัดกร่อนจากสารเคมีต่างๆ ดังนั้น จึงไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจที่อุตสาหกรรมต่างพยายามนำวัสดุนี้มาประยุกต์ใช้อย่างหลากหลาย ไม่เว้นแม้กระทั่งอุตสาหกรรมการพิมพ์สามมิติ (3D Printing)
ทั้งนี้เส้นใยคาร์บอนสำหรับใช้ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer) นั้นมักนำใยเส้นสั้นผสมลงในพลาสติกฐาน เช่น Nylon, PolyCarbonate, ABS, PLA, PETG เป็นต้น ซึ่งลักษณะของ Carbon Fiber จะแข็ง แต่เปราะ ดังนั้นการนำไปผสมกับพลาสติกฐานมักจะผสมกับพลาสติกที่มีความเหนียว เช่น Nylon หรือ PETG เพื่อชดเชยลักษณะด้อยนั่นเอง
Nylon 12CF
Stratasys บริษัทชั้นนำทางด้านเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ ได้นำวัสดุที่มีส่วนผสมคาร์บอนไฟเบอร์ ชื่อว่า FDM Nylon 12 Carbon Fiber (Nylon 12CF) มาใช้กับเครื่อง 3D Printer หลายรุ่น ซึ่งวันนี้ที่จะนำมาให้ดูมี 3 รุ่น คือ FORTUS 380mc Carbon Fiber Edition, FORTUS 450mc และ Stratasys F900 เหมาะสำหรับคนที่ชอบสร้างวัสดุที่แข็งแรงแต่ต้องการน้ำหนักเบา มักถูกนำมาประยุกต์ใช้ในงานพิมพ์เครื่องบิน 4 ใบพัดขนาดเล็ก หรือ Drone ไปจนถึงการผลิตชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมการบิน และอวกาศ / การสร้างยานยนต์ หรือชิ้นส่วนในวงการ Motosport / Engineering Prototype และอุตสาหกรรมการผลิตต่างๆ ซึ่งคุณสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ต้นแบบ (Prototypes) และเครื่องมือแบบกำหนดเอง แต่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการความแข็งแรงและความทนทานต่อความล้า (Fatigue) สูง ด้วยเทคโนโลยี Fused Deposition Modeling (FDM) ระบบนี้สามารถสร้างชิ้นงานได้ง่ายและไม่ยุ่งยาก สามารถดัดแปลงใช้ได้กับวัสดุหลายประเภท และมีต้นทุนต่ำกว่าการพิมพ์แบบอื่น ทั้งในแง่ของวัสดุและเครื่องพิมพ์ ทำให้ 3D Printer ระบบ FDM เป็นที่นิยมมากที่สุดในขณะนี้ และด้วย Nylon 12CF คาร์บอนไฟเบอร์ที่ให้น้ำหนักที่เบา แต่กลับมีความแข็งแรงสูง ทำให้ FDM Nylon 12CF เป็นเทอร์โมพลาสติกเสริมแรงคาร์บอนซึ่งมีลักษณะโครงสร้างที่ดีเยี่ยม วัสดุนี้ประกอบด้วยส่วนผสมของ Nylon 12 resin และ Chopped Carbon Fiber ที่การโหลด 35% ของน้ำหนัก ส่งผลให้อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงสุด ซึ่งการรวมกันนี้ทำให้เกิดเทอร์โมพลาสติกที่แข็งแกร่งที่สุดในกลุ่มวัสดุ FDM
FORTUS 380mc Carbon Fiber Edition เครื่อง 3D Printer ที่ใช้วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ FDM Nylon 12 Carbon Fiber และ ASA ในการผลิตชิ้นงานต้นแบบ (Prototypes), Production parts, Tooling ที่ต้องการคุณภาพ และความแม่นยำสูงในระดับอุตสาหกรรม ตลอดจนมีความแข็งแรงทนทานสูง ทนต่อการเสียดสี-สึกหรอ และน้ำหนักเบา สำหรับ FORTUS 380mc Carbon Fiber Edition รุ่นนี้สามารถผลิตชิ้นงานได้ขนาด 355 x 305 x 305 มิลลิเมตร หรือ 14 x 12 x 12 นิ้ว
ข้อมูลเพิ่มเติม : FORTUS 380MC CARBON FIBER EDITION
นอกจากนี้ทาง Stratasys ยังมี 3D Printer ที่ปริ้นท์ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ให้เลือกอีกตามความต้องการในการนำไปใช้งาน ไม่ว่าจะเป็น FORTUS 450mc ซึ่งผลิตชิ้นงานได้ขนาด 16 x 14 x 16 นิ้ว (406 x 355 x 406 มิลลิเมตร) และ Stratasys F900 ที่ผลิตชิ้นงานได้ถึง 36 x 24 x 36 นิ้ว
ถึงแม้ในยุคดิจิทัลนี้ เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ (3D Printing) จะอยู่ในฐานะนวัตกรรมแห่งยุคที่ภาคอุตสาหกรรมและภาคการผลิตหลากหลายประเภท ต่างนำมาปรับใช้เพื่อสร้างภาพลักษณ์ความล้ำสมัย และเพิ่มประสิทธิภาพให้กับการผลิตสินค้าและบริการประเภทต่างๆ แล้วก็ตาม แต่การนำ 3D Printing มาใช้จริงในภาคอุตสาหกรรมนั้น อาจจะยังจำกัดอยู่ในตลาดเฉพาะกลุ่ม (Niche Market) เท่านั้น โดยผู้ประกอบการที่ต้องการผลิตสินค้าในปริมาณไม่มาก โดยมีรูปทรงซับซ้อน และต้องอาศัยการประกอบกันของหลายชิ้นส่วน หรือการสร้างผลิตภัณฑ์ต้นแบบ ตลอดจนการพัฒนาสินค้า การเลือกนำ 3D Printing มาใช้นับเป็นโอกาสที่เหมาะสมอย่างยิ่ง และในอนาคตอันใกล้ 3D Printing คือ จุดเปลี่ยนของการแข่งขันในภาคธุรกิจการผลิต และจะเข้ามามีส่วนในการยกระดับรูปแบบการผลิตในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ ให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้น ด้วยความรวดเร็ว คุณภาพ และประหยัดต้นทุนการผลิตได้มหาศาล
ทั้งนี้การเลือกใช้งานวัสดุสำหรับ 3D Printer จำเป็นต้องศึกษาและให้ความสำคัญเกี่ยวกับคุณลักษณะในการใช้งานจริงของวัสดุนั้น เพื่อประสิทธิภาพการใช้งานที่เกิดความคุ้มค่าสูงสุด หากคุณกำลังมองหาวัสดุที่จะทำให้ผลิตภัณฑ์ของคุณมีน้ำหนักที่เบาลง ในขณะเดียวกันก็สร้างความแข็งแรงได้อย่างสูงสุด คาร์บอนไฟเบอร์ Nylon 12CF นั้นแหละที่เหมาะสำหรับคุณ สนใจ CARBON FIBER 3D PRINTING
By: Wilaiphan S.
