អ្វីគឺជាប្រយោជន៍ដែលការផលិតបន្ថែមនាំមកវិញចំពោះការអភិវឌ្ឍសារធាតុ?

ការរីកចម្រើនថ្មីៗក្នុងវិស័យបច្ចេកវិទ្យា និងវិទ្យាសាស្ត្រអំពីសារធាតុ បានបង្កើតឱកាសថ្មីៗ ដែលការផលិតបន្ថែម (additive manufacturing) កាន់តែពេញនិយមជារៀងរាល់ថ្ងៃ។ ឧទាហរណ៍មួយគឺ Enigma-DED ( https://www.enigma-ded.com/), ក្រុមហ៊ុនដែលជាអ្នកដឹកនាំក្នុងវិស័យបច្ចេកវិទ្យាផលិតបន្ថែមកម្រិតខ្ពស់។ ពួកគេប្រើបច្ចេកទេស DED (Directed Energy Deposition Method) ហើយពង្រីកការប្រើប្រាស់វាក្នុងឧស្សាហកម្មផលិតបន្ថែម។ ការប៉ះទង្គិចដែលកើតឡើងដោយសារការប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីនបោះពុម្ព 3D ក្នុងវិស័យវិទ្យាសាស្ត្រអំពីសារធាតុ ជួយសម្រួលដល់ការកែប្រែលើផ្ទៃខាងក្រៅនៃលក្ខណៈយន្តសាស្ត្រនៃសារធាតុ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអាចផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈ សមាសភាព និងការប្រើប្រាស់នៃសារធាតុជាច្រើនបាន។ បច្ចេកវិទ្យាប្រើក្នុងការផលិតបន្ថែម កំពុងកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័ស ដើម្បីកែប្រែ និងអភិវឌ្ឍសារធាតុថ្មីៗ។ សារធាតុថ្មីទាំងនេះមានសក្តានុពលអស់កំណត់ក្នុងការប្រើប្រាស់នៅក្នុងវិស័យផ្សេងៗគ្នា។

ឱកាសដែលមិនធ្លាប់មានពីមុន ដើម្បីកែប្រែសារធាតុ។

ការផលិតដែលប្រើបច្ចេកទេសបន្ថែម (Additive manufacturing) មានកិត្តិយសដែលសមស្របជាមួយនឹងការចាត់ទុកថា ជាបច្ចេកវិទ្យាដែលមានភាពច្នៃប្រឌិត និងទាន់សម័យបំផុតមួយ ជាពិសេសដោយសារតែសមត្ថភាព និងសក្ដានុពលដ៏អស្ចារ្យរបស់វាក្នុងការផ្លាស់ប្តូរវិធីសាស្រ្តក្នុងការបង្កើតសារធាតុថ្មី។ វិស័យវិទ្យាសាស្ត្រសារធាតុបានជួបការរីករាយក្នុងការបង្កើត សិក្សា និងកែប្រែសារធាតុថ្មី ដោយសារតែការខ្វះឧបករណ៍ ឬវិធីសាស្រ្តដែលអាចប្រើបាន។ អស់រយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំមកហើយ ការផលិតបែបប្រពៃណីបានប្រើវិធីសាស្រ្តដែលផ្អែកលើភាពស្មើគ្នាទាំងស្រុងចំពោះសារធាតុ។ វិធីសាស្រ្តនេះបានធ្វើឱ្យការលាយសារធាតុដែលប្រើក្នុងការផលិតបែបប្រពៃណីក្លាយជារឿងពិបាក។ យុទ្ធសាស្ត្រថ្មីៗដែលប្រើក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រសារធាតុបែបប្រពៃណី បានផ្លាស់ប្តូរវិស័យនេះទាំងមូល ហើយបានបើកផ្លូវឱ្យមានឱកាសថ្មីៗក្នុងវិស័យនេះ។

ថ្ងៃនេះ ការធ្វើបច្ចុប្បន្នភាព និងការផ្លាស់ប្តូរទៅលើការផលិតដែលប្រើបច្ចេកវិទ្យាបន្ថែម (additive manufacturing) នៅតែបន្តកើតឡើង។ គុណសម្បត្តិសំខាន់មួយនៃការផលិតដែលប្រើបច្ចេកវិទ្យាបន្ថែមគឺជាការគ្រប់គ្រងរចនាសម្ព័ន្ធស្មុគស្មាញ និងដង់ស៊ីតេខ្ពស់នៃផ្សេងៗគ្នានៃលោហៈ ព្រមទាំងធ្វើឱ្យដំណាំផលិតកម្មមានភាពរលូនជាងមុន។ លើសពីនេះ ការផ្សំគ្នានៃលោហៈបើកផ្លូវឱ្យមានការរចនាសម្ភារៈវិស្វកម្មដែលមានភាពច្នៃប្រឌិត។

យកឧទាហរណ៍ Enigma-DED ជាបច្ចេកវិទ្យាបង្កើតដោយបន្ថែម (additive manufacturing) ដែលអាចផលិតប្រព័ន្ធវត្ថុធាតុវិស្វកម្មថ្មីៗ ដែលគេហៅថា «វត្ថុធាតុដែលមានការប្រែប្រួលតាមអនុគមន៍» (functionally graded materials) ដែលផលិតជាផ្នែកតែមួយ។ វាអាចសម្រេចបាននូវកម្រិតផ្សេងៗគ្នានៃលក្ខណៈសំខាន់ៗ ដែលប្រែប្រួលជាបន្តបន្ទាប់ ដូចជា ភាពរឹង សាមាត្យភាពទៅនឹងកំដៅ និងសាមាត្យភាពកំដៅ និង/ឬ សាមាត្យភាពអគ្គិសនី។ ឧទាហរណ៍ ផ្នែកមជ្ឈិមមួយអាចមានស្រទាប់កំរាលសេរាមិកដែលទប់ទល់នឹងកំដៅ នៅផ្នែកក្នុង ហើយស្រទាប់លោហៈដែលអាចបត់បែនបាននៅផ្នែកខាងក្រៅ។ វិធីសាស្ត្ររចនាដែលបានប៉ះពាល់ដល់តម្រូវការជាក់ស្តែងនេះ ឆ្លើយតបនូវគោលដៅវិស្វកម្មដែលមានភាពតឹងរឹង និងពិសេស ដូចជាក្នុងឧស្សាហកម្មអាកាសចរណ៍ និងឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រ ជាពិសេសសម្រាប់លោហៈដែលស្រាល រឹងមាំ និងសាមាត្យភាពជាមួយរាងកាយ។ បច្ចេកវិទ្យាបង្កើតដោយបន្ថែមអនុញ្ញាតឱ្យយើងចាកចេញពីការកំណត់របស់ដំណាំផលិតកម្មបែបបុរាណ និងវត្ថុធាតុបែបបុរាណ។

ដំណាំ និងដំណាំដែលមានការធ្វើម្តងទៀត ដែលមកជាមួយការអភិវឌ្ឍសម្ភារៈវិស្វកម្មថ្មី ជាញឹកញាប់ស្មុគស្មាញ និងពិបាក។ ជាទូទៅ ដំណាំទាំងនេះពោរពេញដោយចក្ខុវិសាលវិស្វកម្មផលិតផលដែលមានរយៈពេលវែង ដែលពោរពេញដោយការខ្ជះខ្ជាយពេល និងការខ្ជះខ្ជាយកម្លាំងពលកម្ម។ ការផលិតបន្ថែមគ្រប់គ្រងការខ្ជះខ្ជាយពេល និងការខ្ជះខ្ជាយកម្លាំងពលកម្មទាំងនេះតាមរយៈការបង្កើតគំរូដំបូងយ៉ាងឆាប់រហ័ស និងដំណាំសាកល្បងតាមតម្រូវការ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យដំណាំការងារក្លាយជាប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់។

នៅ Enigma-DED យើងប្រើការផលិតបន្ថែមដើម្បីសាកល្បងសមត្ថភាពនៃសម្ភារៈលោហៈ ឬសេរាមិកថ្មី ក្នុងរយៈពេលគ្រាន់តែប៉ុន្មានថ្ងៃ ជំន взៈសប្តាហ៍ ហើយយើងធ្វើវានេះក្នុងចំនួនតូចៗសម្រាប់ការផលិត។ យើងសាកល្បងសមត្ថភាពនៃសម្ភារៈទាំងនេះលើភាពរឹងមាំ ស្ថេរភាពទៅនឹងការឆ្លាក់ និងស្ថេរភាពសំពាធកំដៅ។ លើសពីនេះទៀត យើងអាចបង្កើត និងផលិតសម្ភារៈដែលមានសមាសភាពបានកែប្រែយ៉ាងឆាប់រហ័ស។

សមត្ថភាពនេះក្នុងការធ្វើបច្ចុប្បន្នភាពយ៉ាងឆាប់រហ័ស ជួយកំណត់បញ្ហាដែលមានក្នុងការរចនាបានមុនពេលដែលវាក្លាយទៅជាបញ្ហាធ្ងន់ធ្ងរ និងអនុញ្ញាតឱ្យធ្វើការកែប្រែបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។ ដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យាបោះពុម្ព ៣ វិមាត្រ ដែលទាន់សម័យ ដូចជា DED របស់ Enigma-DED ពេលវេលាដែលត្រូវការសម្រាប់វដ្តមួយទាំងមូលនៃការអភិវឌ្ឍសម្ភារៈ ត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង។ គំរូដែលត្រូវបានបោះបង់ចោល បណ្តាលឱ្យបាត់បង់សម្ភារៈដើម ប៉ុន្តែការបោះពុម្ព ៣ វិមាត្រ អាចកាត់បន្ថយបញ្ហានេះបាន ហើយក៏ជួយកាត់បន្ថយថ្លៃដើមសរុបនៃវដ្តអភិវឌ្ឍសម្ភារៈផងដែរ។

ការផលិតបន្ថែមធ្វើឱ្យប្រសិទ្ធភាពសម្ភារៈកាន់តែប្រសើរឡើង តាមរយៈការគ្រប់គ្រងរចនាសម្ព័ន្ធផ្នែកខាងក្នុងរបស់វា

សមត្ថភាពរបស់វត្ថុធាតុមួយគឺជាលទ្ធផលនៃការរួមបញ្ចូលគ្នានៃកត្តាជាច្រើន៖ លក្ខណៈរបស់វា រចនាសម្ព័ន្ធ និងស្ថាបត្យកម្មនៃរចនាសម្ព័ន្ធនោះនៅក្នុងមាត្រដ្ឋានមីក្រូ និងមាត្រដ្ឋានផ្ទៃ។ ដោយដឹងពីរឿងនេះ ក្រុមហ៊ុន Enigma-DED ប្រើបច្ចេកវិទ្យាប៉ាក់ប៉ិន ៣ វិមាត្រ ដើម្បីរចនា និងផលិតប្រព័ន្ធប៉ាក់ប៉ិនលោហៈ ៣ វិមាត្រ ដែលអ្នកប្រើប្រាស់ចុងក្រាយអាចគ្រប់គ្រងបាន ដែលបណ្តាលមកពីវត្ថុធាតុ។ ដោយសារការគ្រប់គ្រងនេះ យើងអាចបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូដែលស្មុគស្មាញ និងមានភាពច្បាស់លាស់ ដែលមានគ្រាប់គ្រាប់ដែលភ្ជាប់គ្នាដែលបង្កើនស្ថេរភាពបាន ៣០% ធៀបនឹងលោហៈដែលបានផលិតតាមវិធីប៉ះទង្គិចបែបបុរាណ។

មួយក្នុងចំណោមអត្ថប្រយោជន៍សំខាន់ៗនៃការផលិតដែលប្រើបច្ចេកវិទ្យាបន្ថែមគឺ ការអាចគ្រប់គ្រងបរិមាណរន្ធក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធលោហៈ។ ឧទាហរណ៍ ការផលិតដែលប្រើបច្ចេកវិទ្យាបន្ថែមអាចបង្កើតលោហៈដែលមានភាពរឹងមាំ និងស្រាល ដែលមានរន្ធតូចៗ និងមានការចែកចាយស្មើគ្នា ដែលជាលក្ខណៈដែលចង់បានក្នុងវិស័យយានយន្ត និងអាកាសចរណ៍។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ រចនាសម្ព័ន្ធលោហៈអាចត្រូវបានរចនាឱ្យមានភាពពេញលេញ ដែលមានប្រយោជន៍សម្រាប់គ្រឿងបន្លាស់វេជ្ជសាស្ត្រ និងផ្នែកអាកាសចរណ៍ដែលត្រូវការភាពជាប់ស្រួលពេញលេញ។ ការគ្រប់គ្រងរន្ធទាំងនេះធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវសមត្ថភាព និងមុខងាររបស់សារធាតុមួយ។ រចនាសម្ព័ន្ធដែលស្រាល រឹងមាំ និងមានស្ថេរភាព ដែលបានផលិតសម្រាប់អតិថិជនរបស់ Enigma-DED បង្ហាញពីអត្ថប្រយោជន៍ទាំងនេះ។

ការជៀសវាងការប៉ះពាល់ដល់ប្រភេទប្លាស្ទិកបន្ថែម ដោយប្រើ Enigma-DED

Enigma-DED ប្រើបច្ចេកវិទ្យាផលិតដែលប្រើបច្ចេកវិទ្យាបន្ថែមដើម្បីកាត់បន្ថយការប៉ះពាល់។ ក្នុងការផលិតបែបប្រពៃណី សារធាតុត្រូវបានប៉ះពាល់នៅគ្រប់ជំហាននៃដំណាំផលិតកម្ម។ ការប៉ះពាល់សារធាតុរបស់ Enigma-DED ធ្វើឱ្យថ្លៃដើមកើនឡើង។

ផ្ទុយពីវិធីសាកល្បងវត្ថុធាតុផ្សេងៗ ការសាកល្បងរបស់ Enigma-DED មានអត្រាប៉ារ៉ាម៉ែត្រចោលទាបជាង ៥%។ វិធីសាកល្បងផ្សេងៗទៀតមានអត្រាប៉ារ៉ាម៉ែត្រចោល ៥០% ឬច្រើនជាងនេះ។ វិធីសាកល្បងបែបបុរាណចំណាយវត្ថុធាតុច្រើនខ្លាំង ជាពិសេសធាតុដែលថ្លៃៗ ដូចជាសមាសធាតុទីតានីយ៉ូម និងសេរាមិកដែលមានគុណភាពខ្ពស់។ វិធីសាកល្បង Enigma-DED សន្សំប្រាក់ និងធនធានផ្សេងៗទៀត ដោយបោះចោលគំរូសាកល្បងបន្ទាប់ពីការសាកល្បង។

លើសពីនេះ ការផ្លាស់ប្តូរពីការបង្កើតគំរូដំបូងនៃលោហៈ ឬសេរាមិកថ្មីទៅការផលិតជាសាធារណៈដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យាបន្ថែម (additive manufacturing) ក៏មានភាពរលូនជាង។ ការប្រើប្រាស់វត្ថុធាតុមានភាពស៊ីសង្វាក់ និងស្មើសាមី។ គ្មានការចាំបាច់ត្រូវប៉ាន់ស្មានចំនួនវត្ថុធាតុច្រើនពេក ដើម្បីគ្រប់គ្រងភាពមិនប្រសើរនៃដំណាំ។ ឧទាហរណ៍ នៅពេលផលិតសមាសធាតុទីតានីយ៉ូមថ្មីសម្រាប់ផ្នែកយានអាកាស គ្មានដំណាំបន្ថែមណាមួយត្រូវបានប្រើដើម្បីកាត់វត្ថុធាតុទេ។ ការនេះជួយរក្សាការអភិវឌ្ឍន៍វត្ថុធាតុថ្មីៗ និងបន្ថយថ្លៃដើមសរុបសម្រាប់អ្នកស្រាវជ្រាវ។

ក្នុងរយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំមក វិស័យនៃការអនុវត្តពិសេសសម្រាប់វត្ថុធាតុបានពង្រីក

សម្ភារៈកម្រិតខ្ពស់ ដូចជា សម្ភារៈអ៊ីណុច លោហៈ និង សេរាមិកប៉ះទាក់។ អស់រយៈពេលយូរមកហើយ ការប្រើប្រាស់សម្ភារៈកម្រិតខ្ពស់សម្រាប់ការងារពិសេស ត្រូវការដំណាំតាមវិធីបុរាណ។ ឥឡូវនេះ ការផលិតបន្ថែម (additive manufacturing) កំពុងផ្លាស់ប្តូរវិធីសាស្ត្រនៃការដំណាំសម្ភារៈកម្រិតខ្ពស់។

Enigma-DED ប្រើប្រាស់ការផលិតបន្ថែមដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានៃសេរាមិកប៉ះទាក់ ដែលជាសម្ភារៈដែលជាទូទៅបាក់នៅពេលដំណាំធម្មតា។ តាមរយៈការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពបានល្អបំផុត ការបោះពុម្ពជាស្រទាប់ និង យន្តការបង្ការការបាក់ ការផលិតបន្ថែមអាចដោះស្រាយបញ្ហានេះបាន ហើយសេរាមិកប៉ះទាក់អាចត្រូវបានប្រើប្រាស់បាន។

បន្ថែមទៀត ការផលិតដោយប្រើវិធីសាស្ត្របន្ថែម (additive manufacturing) អនុញ្ញាតឱ្យរចនា និងផលិតលោហៈដែលមានសារធាតុការពារកាំរស្មីសម្រាប់ឧស្សាហកម្មនុយក្លេអ៊ែរ និងលោហៈស៊ុប្បែរអាល័យ (superalloys) ដែលធន់នឹងកំដៅសម្រាប់អាកាសចរណ៍។ ក្នុងឧស្សាហកម្មនុយក្លេអ៊ែរ លោហៈដែលប្រើប្រាស់ត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងអាចរស់រានមានជីវិតបានយូរ ទោះបីជាបានទទួលរាល់កាំរស្មីខ្លាំងៗក៏ដោយ ហើយលោហៈស៊ុប្បែរអាល័យដែលប្រើក្នុងអាកាសចរណ៍ត្រូវរក្សាបាននូវស្ថ័បតិភាពរបស់វាក្នុងអំឡុងពេលប្រតិបត្តិការនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងអាចរស់រានមានជីវិតបានក្នុងអាកាសធាតុអាក្រក់ខ្លាំងៗ។ ការផលិតដោយប្រើវិធីសាស្ត្របន្ថែមអាចដោះស្រាយបញ្ហាជាច្រើនដែលកើតឡើងក្នុងការផលិតសារធាតុពិសេស និងដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមដែលមានមកយូរមកហើយក្នុងវិស័យផ្សេងៗ ដូចជាអាកាសចរណ៍ និងការផលិតឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រ។