การเลือกทรายที่เหมาะสมสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ – คู่มือเชิงข้อมูลสำหรับการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย

ในวงการการผลิตแบบก้าวหน้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว การพิมพ์ 3 มิติด้วยทรายได้รับความนิยมมากขึ้นสำหรับการประยุกต์ใช้งานตั้งแต่แม่พิมพ์หล่อโลหะไปจนถึงต้นแบบทางสถาปัตยกรรม อย่างไรก็ตาม ทรายแต่ละชนิดไม่ได้มีคุณสมบัติเทียบเท่ากัน—การใช้งานที่ต่างกันจำเป็นต้องมีการเลือกวัสดุที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพ ต้นทุน และความน่าเชื่อถือที่ดีที่สุด

1. การประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรมหล่อโลหะและแม่พิมพ์หล่อ

ทำไมถึงสำคัญ:

• ความสามารถในการซึมผ่าน & การเกิดก๊าซ : ทรายที่มีความสามารถในการซึมผ่านสูงจะช่วยลดข้อบกพร่อง เช่น โพรงอากาศ (Blowholes) การศึกษาโดยสมาคมอุตสาหกรรมหล่อแห่งอเมริกา (American Foundry Society) รายงานว่า ทรายที่มีค่าการซึมผ่าน (วัดโดยวิธีของเพรส) สูงกว่า 400 Darcy สามารถลดการเกิดโพรงอากาศในชิ้นงานหล่อได้อย่างมีนัยสำคัญ โดย 35% (American Foundry Society, 2023)

• พฤติกรรมทางความร้อน : ทรายที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำ (เช่น 6 × 10^–6 /°C) จะช่วยลดการเกิดรอยร้าวของแม่พิมพ์ขณะเทโลหะ

ชนิดของทรายที่แนะนำ : ทรายซิลิกาแบบ Gaussian มีลักษณะเม็ดกลม มีการกระจายขนาดเม็ดควบคุมได้ (โดยทั่วไป 100–200 ไมครอน) และมีค่าการขยายตัวจากความร้อนต่ำ

2. ต้นแบบทางสถาปัตยกรรมและศิลปะ

เกณฑ์หลัก:

• ผิวสัมผัสและรายละเอียดที่ได้ : ซิลิกาเกรดกลางที่มีขนาดอนุภาคเล็กลง (ประมาณ 50–100 ไมครอน) จะช่วยให้สามารถสร้างรายละเอียดได้แม่นยำ ISO 2520 มาตรฐานแสดงให้เห็นว่าความละเอียดในการพิมพ์ดีขึ้นถึง 22% เมื่อขนาดเกรนเฉลี่ยลดลงจาก 200 เป็น 80 ไมครอน (ISO, 2022)

• ประสิทธิภาพการยึดติด : ทรายที่ละเอียดเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสของตัวประสาน ช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการบ่ม—รายงานว่ามีการปรับปรุงความแข็งแรงแรงดึงของชิ้นงานก่อนการอบแห้ง 18–25% 18–25% (วารสาร BinderTech, 2024)

ชนิดของทรายที่แนะนำ : ทรายซิลิกาหรือแซนด์ไซโคนที่ละเอียดและมีการคัดขนาดดี ช่วยให้สามารถสร้างขอบคมและรายละเอียดที่ประณีตได้

3. ต้นแบบเชิงหน้าที่และแบบจำลองโครงสร้าง

ความต้องการด้านประสิทธิภาพ:

• ความแข็งแรงเชิงกลและความเสถียร : สารผสมของซิลิกา-ไซโคนหรือทรายสังเคราะห์ที่มีความแข็งแรงสูง สามารถให้ความแข็งแรงอัดมากกว่า 30 MPa ในแกนงานที่พิมพ์ได้ เมื่อเทียบกับ 20 MPa สำหรับซิลิกามาตรฐาน (Additive Manufacturing Review, 2024)

• ความแม่นยำด้านมิติ : การควบคุมรูปร่างให้มีความกลมสม่ำเสมอและลดส่วนที่ละเอียดเกินไป ช่วยให้ความคลาดเคลื่อนทางมิติลดลงต่ำกว่า ±0.3 มม. สำหรับชิ้นส่วนที่มีขนาด ±100 มม.

ชนิดของทรายที่แนะนำ : ซิลิกาหรือซิลิกา-เซอร์โคเนียคอมโพสิตมีความกลมสูง ผ่านการคัดเกรดอย่างระมัดระวังเพื่อสร้างสมดุลระหว่างความแข็งแรงและความแม่นยำในการพิมพ์

ตารางสรุป

แหล่งข้อมูล:

• สมาคมหล่อแห่งอเมริกา (2023), ผลกระทบของความพรุนของทรายต่อข้อบกพร่องในการหล่อ

• ISO (2022), ISO 2520: การประเมินผลของขนาดเกรนในงานพิมพ์ทราย 3 มิติ

• วารสาร BinderTech (2024), ปฏิกิริยาการจับตัวระหว่างสารยึดเกาะกับทราย และความแข็งแรงของแบบในกระบวนการผลิตแบบเพิ่มเนื้อสาร

• บทวิจารณ์การผลิตแบบเพิ่มเนื้อสาร (2024) เกณฑ์ประสิทธิภาพของทรายคอมโพสิตในแบบจำลองโครงสร้าง

ด้วยการเลือกใช้ทรายให้สอดคล้องกับคุณสมบัติหลักที่ต้องการสำหรับงานนั้น ๆ ไม่ว่าจะเป็นความสามารถในการระบายอากาศ ความละเอียด หรือความแข็งแรง จะช่วยให้ผู้ผลิตและนักออกแบบสามารถมั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมามีสมรรถนะที่เหมาะสมที่สุด หากต้องการข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติม แนวทาง หรือความช่วยเหลือในการเลือกชนิดทราย โปรดติดต่อทีมเทคนิคของเราได้ทุกเมื่อ