เทคโนโลยีการพ่นกาวแบบบีเจ – แรงขับเคลื่อนใหม่เพื่อยกระดับการผลิตในอุตสาหกรรม

ในภาคการผลิตอุตสาหกรรมในปัจจุบัน นวัตกรรมทางเทคโนโลยีเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญที่ผลักดันการยกระดับอุตสาหกรรมให้ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วไม่เคยมีมาก่อน ในบรรดาความก้าวหน้าเหล่านี้ เทคโนโลยี Binder Jetting (BJ) กำลังเปลี่ยนแปลงรูปแบบการผลิตแบบดั้งเดิมด้วยข้อได้เปรียบในการผลิตโดยไม่ต้องใช้แม่พิมพ์ ประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ และความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่สำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้ในภาคอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ จึงกลายเป็นพลังการผลิตใหม่ที่ยกระดับอุตสาหกรรมดั้งเดิม
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการกระจายตัวของระบบวัสดุและการก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในกระบวนการทางเทคนิค เทคโนโลยี BJ ได้เติบโตอย่างรวดเร็ว ตามการคาดการณ์ของ SmarTech มูลค่าการผลิตทั่วโลกของเทคโนโลยี BJ อาจสูงถึง 54,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ 350,000 ล้านหยวน) ภายในปี 2030การพิมพ์แบบ Binder Jetting เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติที่ใช้กระบวนการบนฐานผงและหลักการของเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท ต้นแบบที่พิมพ์ออกมา (ชิ้นงานสีเขียว) จะผ่านกระบวนการแยกตัวประสานและการเผาผนึก ซึ่งคล้ายกับกระบวนการใน MIM (Metal Injection Moulding) เพื่อกำจัดตัวประสานและเพิ่มความหนาแน่นของชิ้นงานสีเขียว จนได้ชิ้นงานสุดท้ายในฐานะเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติที่มีประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำ BJ ผสมผสานความอิสระในการออกแบบและประสิทธิภาพการผลิตของเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติกับความเข้ากันได้กับระบบวัสดุโลหะผงมาตรฐาน ส่งผลให้ BJ มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มศักยภาพการผลิตของโลหะผงแบบดั้งเดิม ลดต้นทุน เร่งวงจรการวิจัยและพัฒนา และช่วยให้สามารถผลิตโครงสร้างที่ซับซ้อนและผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ได้

ภาพโดย: Colibrium Additive / GKN Additive

ผู้ผลิตระดับนานาชาติรายใหญ่ต่างยอมรับศักยภาพทางการตลาดของเทคโนโลยี Binder Jetting (BJ) และกำลังเข้าสู่ตลาดนี้อย่างจริงจัง GE ได้เริ่มพัฒนาศักยภาพของ BJ ตั้งแต่ปี 2016 และได้เปิดตัวระบบ Series 3 Metal Binder Jetting ผ่านบริษัทลูก Colibrium Additive ร่วมมือกับผู้ผลิตรถยนต์เพื่อผลิตชิ้นส่วนน้ำหนักเบาและมีสมรรถนะสูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของยานพาหนะด้วยการใช้ความเชี่ยวชาญในเทคโนโลยี Thermal Inkjet (TIJ) HP ได้เปิดตัวเทคโนโลยี HP Metal Jet ในปี 2018 และตามมาด้วยโซลูชันการพิมพ์โลหะ HP Metal Jet S100 ในอีกสี่ปีต่อมา GKN Additive ใช้เทคโนโลยี HP Metal Jet สำหรับการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์และอุตสาหกรรมในปริมาณมาก ในขณะที่ Parmatech ผู้นำในอุตสาหกรรม Metal Injection Moulding (MIM) ใช้ HP Metal Jet ในการผลิตเครื่องมือผ่าตัดที่มีความแม่นยำสูงและมีรูปทรงที่ซับซ้อน

ภาพ: เครื่องพิมพ์โลหะ/เซรามิก SanDi Technology BJ รุ่น 3DPTEK-J160R, 3DPTEK-J400P/800P

ในฐานะประเทศผู้ผลิตหลัก จีนแสดงถึงความต้องการตลาดที่เร่งด่วนเป็นพิเศษสำหรับเทคโนโลยีการพิมพ์แบบบอนดิ้งเจ็ตติ้ง (BJ) บริษัท Beijing SanDi Technology Co., Ltd. ซึ่งเป็นผู้ให้บริการอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติและบริการการผลิตแบบรวดเร็วชั้นนำในประเทศ มีความเชี่ยวชาญอย่างอิสระในเทคโนโลยี BJ หลักที่ครอบคลุมถึงอุปกรณ์ วัสดุ และกระบวนการ บริษัทได้พัฒนาความเชี่ยวชาญที่สมบูรณ์ในด้านการสะสมผงอนุภาคขนาดเล็ก การบีบอัดชั้นผงที่ปรับปรุงแล้ว การควบคุมความแม่นยำสูงมิติ การพัฒนาระบบวัสดุบอนดิ้ง และกระบวนการแยกบอนดิ้ง/การเผาผนึกบริษัทได้พัฒนาอุปกรณ์การพิมพ์แบบเจ็ตติ้งตัวเชื่อม 3DPTEK-J160R/J400P/J800P และกระบวนการขึ้นรูปที่เกี่ยวข้องขึ้นเองอย่างอิสระ ซึ่งรวมระบบป้อนวัสดุที่มีความแม่นยำสูงระบบสะสมผงความหนาแน่นสูง และระบบควบคุมการพิมพ์อิงค์เจ็ทความแม่นยำสูง ซึ่งช่วยแก้ไขปัญหาสำคัญที่พบบ่อยในการสะสมและขึ้นรูปผงที่มีอัตราการไหลต่ำและมีอนุภาคขนาดเล็ก พร้อมทั้งบรรลุความก้าวหน้าในการควบคุมการพิมพ์อิงค์เจ็ทที่มีความละเอียดสูงและความแม่นยำสูง ระบบนี้สามารถรองรับการพิมพ์และขึ้นรูปที่มีความละเอียดสูงถึง 800-1200 dpi ด้วยความแม่นยำในการขึ้นรูปเกิน ±0.1 มม. และมีประสิทธิภาพการขึ้นรูปสูงสุดถึง 3600cc/h ตัวชี้วัดทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องเป็นไปตามมาตรฐานสากลขั้นสูง

รูป: ตัวอย่างโลหะ BJ

ตลอดระยะเวลาหลายปีในการวิจัยเทคโนโลยี BJ บริษัท Sandee Technology ได้พัฒนาระบบกระบวนการขึ้นรูปที่ครอบคลุมสำหรับวัสดุตัวประสานอย่างต่อเนื่อง โดยแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ ตัวประสานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งใช้สารละลายน้ำเป็นตัวประสาน และตัวประสานประสิทธิภาพสูงที่ใช้สารละลายเป็นตัวประสาน บริษัทได้พัฒนาสูตรกระบวนการมากกว่า 20 สูตร โดยอิงจากสองประเภทหลักนี้ การวิจัยและวิเคราะห์อย่างเป็นระบบได้ถูกดำเนินการเกี่ยวกับสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของตัวประสาน รวมถึงปฏิสัมพันธ์ของตัวประสานกับผงวัสดุ นำไปสู่การพัฒนาวิธีการขึ้นรูปและเทคนิคหลังการขึ้นรูป เช่น การแยกตัวประสานและการเผาผนึก ซึ่งทำให้สามารถประยุกต์ใช้กระบวนการเหล่านี้กับวัสดุโลหะได้ รวมถึงเหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กเครื่องมือ และเหล็กแม่พิมพ์โลหะผสมไทเทเนียม, โลหะผสมทองแดง, โลหะผสมทนความร้อนสูง, คาร์ไบด์ผสม, และวัสดุโลหะอื่น ๆ; ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และวัสดุเซรามิกอื่น ๆ; รวมถึงวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น PMX คริสตัลไลน์แว็กซ์, เกลืออนินทรีย์, อาหาร, ยา, และคอมโพสิตโพลีเมอร์ในขณะเดียวกัน ผ่านการตรวจสอบกระบวนการเผาผนึกหลังการระเหยของของเหลวที่มีความหนาแน่นสูงอย่างเป็นระบบ การควบคุมรูปร่างและคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์โลหะและเซรามิกได้อย่างแม่นยำในระหว่างการเผาผนึกหลังการระเหยของของเหลวได้ถูกบรรลุแล้ว ซึ่งทำให้สามารถควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปหลังการเผาผนึกได้อย่างแม่นยำ โดยประสิทธิภาพของวัสดุสูงกว่ามาตรฐานทางกลของวัสดุ MIM ระหว่างประเทศ

รูป: ตัวอย่างเซรามิก BJ

ในขณะที่บรรลุนวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่เป็นอิสระ Sandee Technology ได้สร้างกระบวนการผลิต BJ มาตรฐานอย่างต่อเนื่องและจัดตั้งเครือข่ายศูนย์บริการการพิมพ์ที่กระจายอยู่ทั่วประเทศ ศูนย์เหล่านี้พัฒนาขั้นตอนการผลิตผลิตภัณฑ์โดยอิงตามเทคโนโลยี BJ สำหรับลูกค้า เพื่ออำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนผ่านสู่การประยุกต์ใช้ในตลาดนอกจากนี้ บริษัทได้ร่วมมือกับสถาบันเทคโนโลยีเซินเจิ้นเพื่อจัดตั้งห้องปฏิบัติการร่วมด้านเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ โดยร่วมมือกับทีมวิจัยจากสถาบันต่างๆ รวมถึงสถาบันวิจัยมหาวิทยาลัยชิงหัวเซินเจิ้น มหาวิทยาลัยเจียวทงเซี่ยงไฮ้ และมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีปักกิ่ง ดำเนินการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับวัสดุ กระบวนการ และการประยุกต์ใช้งาน เช่น การพ่นกาวประสาน งานวิจัยนี้ช่วยพัฒนาการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงแม่พิมพ์ เครื่องมือตัด อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C และผลิตภัณฑ์เซรามิกขนาดใหญ่ที่มีรูปทรงซับซ้อนและไม่สม่ำเสมอ

ภายในภาคอิเล็กทรอนิกส์ 3C ความต้องการของตลาดที่มีความหลากหลาย ซับซ้อน และซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ นำมาซึ่งความท้าทายสำหรับเทคโนโลยีการผลิต เทคนิคการผลิตแบบดั้งเดิมเผชิญกับข้อจำกัดมากมาย รวมถึงความยากลำบากในการผลิตสูง อัตราการผลิตต่ำ และต้นทุนที่สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องแปรรูปวัสดุที่มีน้ำหนักเบาและท้าทาย เช่น โลหะผสมไทเทเนียมบริษัท Sandee Technology ได้ประสบความสำเร็จในการเอาชนะอุปสรรคของเทคนิคการขึ้นรูปโลหะผสมไทเทเนียมแบบดั้งเดิม โดยใช้เทคโนโลยี BJ ทำให้สามารถขึ้นรูปโลหะที่มีปฏิกิริยาสูง เช่น โลหะผสมไทเทเนียมได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยให้สามารถขึ้นรูปชิ้นส่วนโครงสร้างที่ซับซ้อนสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C ได้อย่างรวดเร็วในรูปทรงใกล้เคียงกับรูปทรงสุดท้าย พร้อมทั้งลดความซับซ้อนของกระบวนการผลิตและลดต้นทุนการผลิต

รูป:อิงตามเทคโนโลยีของ San Diอัตโนมัติบีเจเทคโนโลยีการผลิตของ3C ทั่วไปส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ขนาดโครงสร้างขั้นต่ำ: 0.4 มม. ความหนาแน่นหลังการเผาผนึกสูงกว่า 99%

ในภาคอาหารและยา การตอบสนองต่อความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับโซลูชันด้านโภชนาการที่หลากหลาย ปรับให้เหมาะกับบุคคล และมีความแม่นยำสูงบริษัท San Di Technology ได้ร่วมมือกับสถาบันแปรรูปผลิตภัณฑ์การเกษตรแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์การเกษตรแห่งประเทศจีน โดยใช้เครื่องมือ BJ ที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะของทั้งสองฝ่าย ความร่วมมือนี้มุ่งเน้นการวิจัยเกี่ยวกับการปรับตัวของอุปกรณ์ทางเทคนิคและการบูรณาการอุปกรณ์ พวกเขาพัฒนาอาหารที่กลืนง่ายโดยใช้ไฮโดรเจลอาหารเป็นวัตถุดิบ และอาหารที่มีรูปร่างพิเศษโดยใช้เม็ดอาหารเป็นฐาน มีการประเมินความปลอดภัยและความน่าเชื่อถืออย่างครอบคลุม เพื่อนำไปสู่การประยุกต์ใช้ในเชิงอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตสารเติมแต่งอาหารส่วนบุคคลและอุปกรณ์แปรรูปอัจฉริยะ

ในด้านการผลิตแม่พิมพ์ การแก้ไขปัญหาที่เกิดจากรูปทรงผิวที่ซับซ้อนและโครงสร้างพื้นผิวที่ละเอียดซับซ้อน เทคโนโลยี BJ ของ SanDi Technology ช่วยให้สามารถผลิตแม่พิมพ์โลหะที่มีความซับซ้อนสูงและแม่นยำสูงได้ภายในขนาด 300 มม. × 200 มม. × 150 มม. ความละเอียดของพื้นผิวต่ำสุดที่สามารถทำได้อยู่ที่ประมาณ 0.26–0.3 มม.ในขณะเดียวกัน ได้มีการบรรลุความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีการอัดแน่นด้วยการเผาผนึกสำหรับชิ้นส่วนโลหะขนาดใหญ่ที่ไม่เป็นมาตรฐาน ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมรูปร่างและคุณสมบัติของการเผาผนึกได้ คุณสมบัติที่ได้จากการเผาผนึกตรงตามข้อกำหนดการใช้งานในทางปฏิบัติ

ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและนวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยี BJ กำลังจะเข้ามามีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการผลิตอุตสาหกรรมในอนาคต ผลกระทบเชิงบวกต่อต้นทุนการผลิต ประสิทธิภาพ และคุณภาพ จะช่วยผลักดันให้เกิดการประยุกต์ใช้ในระดับอุตสาหกรรมในหลากหลายภาคส่วน เช่น อิเล็กทรอนิกส์ 3C แม่พิมพ์ อุตสาหกรรมยานยนต์ ฮาร์ดแวร์ เครื่องมือ เครื่องมือตัด อุปกรณ์การแพทย์ และอุปกรณ์กีฬา ซึ่งในที่สุดจะก่อให้เกิดอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าหลายแสนล้าน

【เกี่ยวกับซานดี เทคโนโลยี】

บริษัท ปักกิ่ง 3D พริ้นติ้ง เทคโนโลยี จำกัด เป็นผู้ให้บริการอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติและบริการการผลิตแบบรวดเร็ว ได้รับการยอมรับว่าเป็น "วิสาหกิจขนาดเล็กยักษ์ที่มีความเชี่ยวชาญ ความซับซ้อน ความโดดเด่น และนวัตกรรม" ระดับประเทศ และเป็นซัพพลายเออร์ของสถานการณ์การใช้งานการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุที่เป็นตัวอย่างสำหรับกระทรวงอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศบริษัทมีเทคโนโลยีที่เป็นกรรมสิทธิ์และกระบวนการประยุกต์ใช้สำหรับอุปกรณ์และวัสดุการพิมพ์สามมิติที่ใช้เลเซอร์และระบบบิ๊นเจอร์เจ็ต (binder-jetting) ทั้งสองประเภท การดำเนินงานของบริษัทครอบคลุมการวิจัยและพัฒนา (R&D) และการผลิตอุปกรณ์การพิมพ์สามมิติและวัตถุดิบ บริการการผลิตอย่างรวดเร็วสำหรับชิ้นส่วนโลหะ และบริการสนับสนุนทางเทคนิคสำหรับกระบวนการพิมพ์สามมิติ ด้วยการก่อตั้งห่วงโซ่อุตสาหกรรมการผลิตอย่างรวดเร็วสำหรับการพิมพ์สามมิติที่ครอบคลุมอย่างครบวงจร โซลูชันของบริษัทได้รับการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ, ปั๊มและวาล์วทางทะเล, ยานยนต์, พลังงานและการผลิตไฟฟ้า, เครื่องจักรอุตสาหกรรม, ระบบขนส่งทางราง, อิเล็กทรอนิกส์ 3C, การศึกษาและการวิจัย, ประติมากรรมและสร้างสรรค์ทางวัฒนธรรม, และการฟื้นฟูและทางการแพทย์