株式会社データ・デザイン Markforged|โลหะ / เครื่องพิมพ์ 3D ที่รองรับคาร์บอน

Markforged

กรณีศึกษา

MENU

CASESTUDY กรณีศึกษา

การเรียน

University of Las Palmas de Gran Canaria

2023.07.04 อัปเดต

Artec Leo

ลูกค้า

กลุ่มวิจัยการผลิตแบบบูรณาการและขั้นสูงที่มหาวิทยาลัย Las Palmas de Gran Canaria ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการผลิต การศึกษาของกลุ่มครอบคลุมขอบเขตการวิจัยต่าง ๆ ที่จัดตั้งขึ้น รวมถึงการแปรรูปโพลิเมอร์, การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ, เส้นใยธรรมชาติ และการผลิตทางชีวภาพ

กิจกรรมของกลุ่มวิจัยของมหาวิทยาลัยมุ่งเน้นไปที่หลักสูตรของมหาวิทยาลัย, การวิจัยของภาครัฐและเอกชน โครงการวิจัยส่วนใหญ่ได้รับทุนสนับสนุนจากสาธารณะโดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างความรู้และพัฒนา R&D และเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมเพื่อสังคม อย่างไรก็ตาม ยังมีการพัฒนาโครงการสำหรับหน่วยงานเอกชนประเภทต่าง ๆ ในสาขาต่าง ๆ เช่น การบิน, โลหะวิทยา และการเกษตร

ความท้าทาย

มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนา Copper EDM Electrode โดยใช้เทคโนโลยี Markforged Metal FFF เป้าหมายหลักคือการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีล้ำสมัยเพื่อจัดการกับความท้าทายใหม่ ๆ และค้นหาโซลูชันการผลิตที่เป็นนวัตกรรมใหม่ Metal X และระบบที่คล้ายกันถูกซื้อไปเพื่อการวิจัยและพัฒนาในการผลิตชิ้นส่วนโลหะโดยใช้การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ ซึ่งช่วยเสริมกระบวนการทั่วไปต่าง ๆ ที่กลุ่มวิจัยใช้ (การผลิตแบบหักลบ, การหล่อ และการเสียรูป)

มุ่งเน้นไปที่การพัฒนา EDM Electrodes การกัดเซาะด้วยประกายไฟเป็นเทคนิคที่ใช้เป็นหลักในการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนจากโลหะที่แข็งหรือยากต่อการตัดเฉือน โดยทั่วไปจะทำงานร่วมกับวัสดุตัวนำ แต่เซรามิกที่เป็นฉนวนก็สามารถดำเนินการได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ

การแก้ไขปัญหา

ในเดือนมิถุนายน 2021 ลูกค้าเลือกเครื่องพิมพ์ Markforged Metal X 3D และ Mark Two เครื่องพิมพ์เหล่านี้ได้รับเลือกโดยเฉพาะเนื่องจากเป็นเครื่องพิมพ์เพียงเครื่องเดียวที่สามารถทำการวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับโลหะที่มีประสิทธิภาพสูงและสารประกอบเทอร์โมพลาสติก

การนำเทคโนโลยี Markforged มาใช้ทำให้อุปกรณ์การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุล้ำสมัย ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงไม่เพียงแต่สำหรับกลุ่มการผลิตแบบบูรณาการและขั้นสูงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกลุ่มอื่น ๆ ที่ทำงานด้านชีวกลศาสตร์, กายอุปกรณ์เทียม ฯลฯ การใช้เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมช่วยให้กลุ่มวิจัยสามารถระบุ ปัญหาที่มีความซับซ้อนสูง เพิ่มความโดดเด่นด้วยการหาทางออกสำหรับความท้าทายที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

Markforged ไม่เพียงแต่นำเสนอเทคโนโลยีที่มีการแข่งขันทางเศรษฐกิจเท่านั้น แต่ยังให้ประสบการณ์และความรู้ในการพัฒนาอุปกรณ์ ทำให้การผลิตชิ้นส่วนง่ายขึ้นตั้งแต่เริ่มต้น ในขณะที่ลดโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดให้น้อยที่สุด

“เทคโนโลยีการเผาผนึกด้วยเลเซอร์โลหะถือเป็นอีกทางเลือกหนึ่งนอกเหนือจากการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ ต้นทุนของเทคโนโลยีเหล่านี้สูงกว่า แต่ก็ไม่ได้ทำให้พื้นผิวมีคุณภาพดีขึ้นเสมอไป” Pablo Rubén Bordón Pérez วิศวกรอุตสาหการและอาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลกล่าว

กลุ่มบริษัทเผชิญกับความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับต้นทุนทางการเงินของการลงทุน และการไม่สามารถผลิตชิ้นส่วนโลหะที่มีการออกแบบทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนโดยใช้อุปกรณ์ของตนเองในราคาที่เหมาะสม

“ปัจจุบัน เรากำลังพัฒนาแอปพลิเคชันหลายอย่างด้วยเทคโนโลยี Markforged เช่น ต้นแบบการทำงานและการปลูกถ่ายทางการแพทย์ แต่ความสามารถในการผลิตอิเล็กโทรดทองแดงที่มีการออกแบบทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนทำให้เราพบวิธีแก้ปัญหาสำหรับความท้าทายที่ไม่คาดคิดในด้านการกัดกร่อนของประกายไฟ”
– Pablo Rubén Bordón Pérez วิศวกรอุตสาหการและอาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล

“นอกเหนือจากโครงสร้างพื้นฐานก๊าซที่จำเป็นสำหรับเทคโนโลยี Metal X Markforged แล้ว การรวมเทคโนโลยีนี้เข้าด้วยกันก็เป็นเรื่องง่าย เนื่องจากขนาดที่กะทัดรัดและข้อกำหนดทางเทคนิคที่เรียบง่าย” Pablo Rubén Bordón Pérez กล่าวต่อ

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ Markforged ทั้งสองเครื่องนั้นเป็นชิ้นทดสอบขนาดเล็ก และการพัฒนาในขั้นต้นมุ่งเน้นไปที่การหาทางออกสำหรับการผลิตอิเล็กโทรด EDM ทองแดง

ทองแดง หนึ่งในวัสดุที่เข้ากันได้กับเทคโนโลยี Metal X เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับอิเล็กโทรด EDM สิ่งนี้เปิดโอกาสมากมายสำหรับการผลิตอิเล็กโทรดทองแดงโดยใช้เทคโนโลยี Metal X

มีการใช้งานมากมายขึ้นอยู่กับวัสดุ ในด้านการวิจัย สื่อที่มีอยู่ส่วนใหญ่มีความเป็นไปได้ที่น่าสนใจมากมาย วัสดุที่ใช้ขึ้นอยู่กับโครงการวิจัยเฉพาะ

Pablo Rubén Bordón Pérez กล่าวว่า “สำหรับพนักงานที่ใช้อุปกรณ์นี้ จะเพิ่มความสามารถด้านเทคนิคของพวกเขา และส่งเสริมความภาคภูมิใจในตนเอง ขณะที่พวกเขากำลังพัฒนาส่วนประกอบใหม่หรือแก้ปัญหา ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้จนถึงตอนนี้” Pablo Rubén Bordón Pérez กล่าว

การทดสอบเทคโนโลยี
การผลิตฟิลาเมนต์หลอมโลหะ (FFF) เป็นกระบวนการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุเชิงนวัตกรรมที่สามารถสร้างชิ้นส่วนโลหะที่ซับซ้อนจากวัสดุต่าง ๆ เช่น ทองแดง และอื่น ๆ ข้อดีประการหนึ่งคือโอกาสใหม่ที่นำเสนอสำหรับ Rapid Tooling งานนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาอิเล็กโทรดทองแดงโดยใช้เทคโนโลยีโลหะ FFF สำหรับการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) และเปรียบเทียบประสิทธิภาพกับทองแดงอิเล็กโทรไลต์ทั่วไป

การทดสอบความหนาแน่น, การนำไฟฟ้า และสเปกโทรสโกปีแบบกระจายพลังงานด้วยรังสีเอกซ์ได้ดำเนินการสำหรับการวิเคราะห์เบื้องต้นของ Markforged และอิเล็กโทรไลต์อิเล็กโทรไลต์ การทดลองดำเนินการกับการออกแบบ EDM ก่อนหน้านี้ และการปรับให้เหมาะสมถูกนำมาใช้โดยใช้อัลกอริทึมทางพันธุกรรมเพื่อสร้างกรอบการเปรียบเทียบสำหรับอิเล็กโทรดทั้งสอง

จากนั้นทำการทดสอบการกัดกร่อนของประกายไฟขั้นสุดท้ายเพื่อประเมินอัตราการสึกหรอของอิเล็กโทรด, ความหยาบของชิ้นส่วน และอัตราการขจัดวัสดุสำหรับอิเล็กโทรดทั้งสอง ผลลัพธ์ของ EDM แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยี Metal FFF สามารถใช้ในการผลิตอิเล็กโทรด EDM ที่ใช้งานได้โดยมีอัตราการขจัดวัสดุและความหยาบของชิ้นส่วนเทียบเท่ากับอิเล็กโทรดทั่วไป แต่มีการสึกหรอของอิเล็กโทรดสูงกว่า สาเหตุหลักมาจากความพรุนภายใน, ช่องว่าง และความไม่สมบูรณ์อื่น ๆ ที่สังเกตได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องทั่วทุกด้าน

การเปรียบเทียบอัตราการขจัดสต็อกของอิเล็กโทรดทั่วไปกับอิเล็กโทรดที่พิมพ์บน Markforged Metal X อย่างที่คุณเห็น อิเล็กโทรด Metal X ขจัดวัสดุด้วยความเร็วเกือบเท่ากันกับของทั่วไป

อนาคต

ในฐานะศูนย์วิจัยที่ซื้ออุปกรณ์ด้วยเงินสาธารณะ ไม่มีผลตอบแทนจากการลงทุนทั่วไปเหมือนในภาคเอกชน อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการพัฒนาและนวัตกรรมที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี Markforged จึงเป็นเรื่องที่ยุติธรรมที่จะกล่าวว่าเทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่นำไปสู่การประหยัดในระยะยาวในขั้นตอนการผลิตเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ได้รับเงินทุนและทรัพยากรใหม่ ๆ อีกด้วย

“ด้วยผลลัพธ์ที่น่าพึงพอใจจากเทคโนโลยี Markforged จึงมีความเป็นไปได้สูงที่ศูนย์วิจัยของเราจะนำเทคโนโลยีอื่น ๆ จากบริษัทเดียวกันไปใช้ในอนาคต” Pablo Rubén Bordón Pérez สรุป

บทสรุป

+ ผลิตอิเล็กโทรด EDM ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์
+ ความหนาแน่นและการนำไฟฟ้าในช่วงที่ใกล้เคียงกัน
+ ความหยาบใกล้เคียงกัน (มาตรฐานเยอรมัน, VDI) และอัตราการขจัดเนื้อวัสดุ
+ อัตราการสึกหรอของอิเล็กโทรด Markforged ที่สูงขึ้น
+ โอกาสใหม่สำหรับการผลิตอิเล็กโทรดที่ซับซ้อน
+ การวิเคราะห์ SEM ระบบ Markforged Metal X (Metal FFF)

หมายเหตุ: ข้อมูลที่เผยแพร่ใน: Bordón, P.; Paz, R; Monzón, M.D. การประเมินประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุการแพร่กระจายของอะตอมในการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า วัสดุ 2022, 15, 5953 https://doi.org/10.3390/ma15175953