ในปัจจุบันเทรนของ 3D Printer กำลังมาแรงมากเนื่องจากการหมดอายุของสิทธิบัตร ทำให้มีหลายๆ บริษัทผลิต 3D Printer แบรนด์ของตัวเองออกมามากมาย และมีการแข่งขันกันในตลาดค่อนข้างสูง จึงส่งผลให้ราคาของเครื่อง 3D Printer นั้นถูกลงเรื่อยๆ จนคนทั่วไปสามารถซื้อมาใช้ในบ้านเรือนได้ เราจึงได้เห็นกลุ่มคนที่เป็น Maker ออกแบบงานของตัวเองด้วยโปรแกรม 3D CAD และสร้างชิ้นงานด้วย 3D Printer ขึ้นมาใช้งานได้เอง
แม้แต่ในอุตสากรรมใหญ่ๆ ก็มีการเปลี่ยนแปลงมาใช้ชิ้นส่วนจาก 3D Printer ทดแทนการใช้ชิ้นส่วนที่เป็นโลหะอย่างเหล็กหรืออลูมิเนียม เพราะช่วยลดต้นทุนและระยะเวลาในการผลิต ซึ่งชิ้นส่วนโลหะจะต้องนำไปหลอม, กัด, กลึง ฯลฯ กว่าจะได้เป็นชิ้นส่วนที่ต้องการออกมา แต่ในการเปลี่ยนจากโลหะมาเป็นวัสดุของ 3D Printer เองก็ต้องมีการทดสอบก่อนว่าสามารถนำมาทดแทนได้หรือไม่ เพราะวัสดุที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายของ 3D Printer มันจะเป็นวัสดุจำพวกพอลิเมอร์ เช่น พลาสติก, ยาง, เรซิน ฯลฯ ซึ่งมีความแข็งแรงน้อยกว่าชิ้นส่วนโลหะ ดังนั้นการคำนวณหาว่าวัสดุจากพอลิเมอร์พวกนี้นำมาใช้งานได้หรือไม่ก็ต้องผ่านการทดสอบ หรือใช้การวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม Simulation ซึ่งในบทความนี้จะขอกล่าวถึงวิธีการใช้งานโปรแกรม SOLIDWORKS Simulation อย่างไรให้สามารถวิเคราะห์วัสดุอย่างที่เป็นพอลิเมอร์ได้อย่างแม่นยำ
ในโปรแกรม SOLIDWORKS Simulation นั้นมีหลายฟังก์ชันเพื่อให้ครอบคลุมงานวิเคราะห์ด้านต่างๆ ซึ่งการวิเคราะห์วัสดุพอลิเมอร์นั่นจะต้องใช้ฟังก์ชัน Nonlinear ซึ่งเป็นฟังก์ชันที่สามารถวิเคราะห์วัสดุที่มีกราฟ Stress-Strain ไม่เป็นเชิงเส้นได้ เราสามารถทดสอบความแข็งแรงของโครงสร้างสะพานได้ โดยการเปรียบเทียบผลของ SOLIDWORKS Simulation กับชิ้นงานที่ได้จาก 3D Printer
ขั้นตอนการทดสอบ
- สร้างไฟล์ CAD จาก SOLIDWORKS โดยทำ 3 แบบ ดังรูป
- ทำการวิเคราะห์ด้วย SOLIDWORKS Simulation เพื่อทดสอบความแข็งแรงของโครงสร้างสะพานทั้ง 3 แบบ โดยใช้ Nonlinear Analysis โดยกำหนดแรงและจุดจับยึดดังรูป
- เปรียบเทียบผลการวิเคราะห์ความแข็งแรง โดยเทียบค่า Maximum Stress ที่เกิดขึ้น โครงสร้างที่มีค่า Maximum Stress น้อยที่สุด จะมีความแข็งแรงกว่าโครงสร้างอื่นๆ ซึ่งในนี้พบว่า ชิ้นที่ 1 มีความแข็งแรงสูงสุด
- ส่งไฟล์ CAD จาก SOLIDWORKS ไปที่เครื่อง 3D Printer โดยเครื่องที่ใช้เป็นวัสดุ Resin
- ทดสอบความแข็งแรงของของชิ้นงานโดยการติดตั้งชิ้นงานดังรูปข้างล่าง
- เปรียบเทียบผลที่ได้ในเชิงการเสียรูปจะเห็นว่าผลลัพธ์จาก Simulation มีพฤติกรรมใกล้เคียงกับการทดสอบจริง ทั้งสามโครงสร้าง
- เมื่อชั่งน้ำหนักของน้ำที่ได้ในแต่ละชิ้นการทดสอบพบว่า ค่าสอดคล้องกับผลการวิเคราะห์ คือ ชิ้นที่ 1 สามารถรับน้ำหนักได้สูงที่สุด หรือมีความแข็งแรงสูงสุดนั่นเอง
จากนวัตกรรมในปัจจุบันที่มีทั้ง 3D Printer และซอฟต์แวร์ด้าน Simulation ทำให้เราสามารถตัดสินใจในการออกแบบหรือการผลิตสินค้าได้รวดเร็วมากยิ่งขึ้น รู้ว่าแบบไหนแข็งแรงที่สุด ดีที่สุดตามมาตรฐานที่ลูกค้าต้องการ สุดท้ายทำให้เรากลายเป็นผู้นำในการสร้างนวัตกรรมใหม่ๆ ได้ในที่สุด
บทความ : วสันต์ จันทร์หยวก