การเตรียมเซรามิกอะลูมินาความหนาแน่นสูงด้วยเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติ

Abstract

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการศึกษาการสร้างชิ้นงานเซรามิกอะลูมินาความหนาแน่นสูงด้วยการพิมพ์ 3 มิติ ระบบฉีดเส้นพลาสติกชนิด Fuse Deposition Modeling (FDM) โดยใช้ตัวเชื่อมประสานร่วมระหว่าง พอลิเอทิลีนไกลคอล พอลิไวนิลแอลกอฮอล์ และพอลิไวนิลบิวไทรอล วัตถุดิบตั้งต้นคือผงอะลูมินา และใช้กรดสเตียริคเป็นสารเติมแต่ง งานวิจัยนี้แบ่งการผสมวัตถุดิบออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกคือการผสมแบบแห้ง โดยการผสมผงวัตถุดิบทั้งหมดเข้าด้วยกันตามอัตราส่วน ส่วนที่สองคือ การผสมแบบเปียก โดยใช้เอทิลแอลกอฮอล์ช่วยในการผสม จากนั้นนำไปฉีดด้วยเครื่องอัดรีดร้อนด้วยอุณหภูมิ 200 และ 190 องศาเซลเซียสตามลำดับ และนำไปขึ้นรูปชิ้นงานด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติชนิด FDM ขั้นตอนการกำจัดตัวเชื่อมประสานแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกคือการกำจัดตัวเชื่อมประสานด้วยการแช่น้ำที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 2.5 ชั่วโมง ส่วนที่สองคือการกำจัดตัวเชื่อมประสานโดยการให้ความร้อน จากนั้นนำชิ้นงานไปเผาผนึกที่อุณหภูมิ 1650 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง วิเคราะห์และตรวจสอบลักษณะสมบัติของฟิลาเมนต์ ชิ้นงานหลังการขึ้นรูป ชิ้นงานหลังการกำจัดตัวเชื่อมประสานด้วยวิธีการแช่น้ำและชิ้นงานหลังการเผาผนึก ได้แก่ ความหนาแน่น รูพรุน ปรากฏ การดูดซึมน้ำ ความต้านทานการดัดโค้ง และโครงสร้างจุลภาค ผลการศึกษาพบว่า อัตราส่วนผงอะลูมินาต่อตัวเชื่อมประสาน 25:75 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร สามารถขึ้นรูปชิ้นงานโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติได้ดีที่สุด การผสมแบบเปียกสามารถผสมผงวัตถุดิบให้มีความเป็นเนื้อเดียวกันได้ดีกว่าการผสมแบบแห้ง ชิ้นงานที่ขึ้นรูปด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ผิวด้านข้างมีลักษณะเป็นชั้น ๆ ไม่เรียบเนียน ทำให้การเชื่อมติดกันของแต่ละชั้นยังม่ดีพอ