ผลกระทบของความชื้นต่อสมบัติทางกลของชิ้นงานในการพิมพ์ 3 มิติ ด้วยวัสดุไนล่อน 6

อุกฤษฏ์ ธนทรัพย์ทวี; มาโนช นำฟู; กิตติ วิโรจรัตนาภาพิศาล

ผู้แต่ง

อุกฤษฏ์ ธนทรัพย์ทวี อาจารย์สาขาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา ตาก, 41/1 ถนนพหลโยธิน ตำบลไม้งาม อำเภอเมืองตาก จังหวัดตาก 63000
มาโนช นำฟู อาจารย์สาขาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา ตาก, 41/1 ถนนพหลโยธิน ตำบลไม้งาม อำเภอเมืองตาก จังหวัดตาก 63000
กิตติ วิโรจรัตนาภาพิศาล อาจารย์สาขาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา ตาก, 41/1 ถนนพหลโยธิน ตำบลไม้งาม อำเภอเมืองตาก จังหวัดตาก 63000

คำสำคัญ:

3D Printing Technology, Nylon 6, Moisture, Mechanical Properties

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาถึงผลกระทบของความชื้นที่ส่งผลต่อสมบัติทางกลของชิ้นงานพิมพ์ 3 มิติ จากวัสดุไนล่อน 6 (PA6) โดยนำเส้นพลาสติกไนล่อนปล่อยวางไว้ในห้องทดลองที่บรรยากาศและอุณภูมิห้องในระยะเวลาที่ต่างกัน 5 ช่วงเวลาก่อนการขึ้นรูป โดยระยะเวลาที่ปล่อยวาง
ไว้ในห้องทดลองนานขึ้นส่งผลทำให้เส้นพลาสติกมีปริมาณความชื้นในตัวเส้นพลาสติกที่ สูงขึ้น [1] หลังจากนั้นเส้นพลาสติกไนล่อนในแต่ละช่วงเวลาถูกนำมาพิมพ์ขึ้นรูปเป็นชิ้นงานทดสอบสำหรับทดสอบความสามารถในการรับแรงดึงและความสามารถในการรับแรงกระแทก จากผลการทดลองพบว่า จำนวนระยะเวลาที่เส้นพลาสติกไนล่อนถูกปล่อยทิ้งไว้ในสภาวะบรรยากาศห้องมีผลต่อค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดและค่าความต้านทานแรงกระแทกของชิ้นงานทดสอบ เมื่อเพิ่มจำนวนระยะเวลาที่วัสดุถูกปล่อยทิ้งไว้ในสภาวะบรรยากาศห้องจาก 7 วัน เป็น 35 วัน ทำให้ค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดลดลงตามลำดับ รวมถึงค่าความต้านทานแรงกระแทกลดลงเช่นเดียวกัน นั่นแสดงว่าเมื่อเส้นพลาสติกไนล่อนถูกปล่อยทิ้งไว้ในสภาวะบรรยากาศห้องจาก 7 วัน เป็น 35 วัน ทำให้เส้นพลาสติกดูดรับความชื้นจนทำให้เส้นพลาสติกมีความชื้นสูงขึ้น มีผลทำให้สมบัติทางด้านความต้านทานแรงดึงลดลง 43.1% และความต้านทานแรงกระแทกของชิ้นงานลดลง 29.2% ตามลำดับ

References

Haijun G, Michael R, Zezheng W, Lianjun W. Impact of moisture absorption on 3D printing nylon filament. Solid Freeform Fabrication 2022: Proceedings of the 33rd Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference; 2022 Jul 25-27; Austin, Texas USA. Austin: The University of Texas at Austin; 2022. p.16-22.

Jiang S, Liao G, Xu D, Liu F, Li W, Cheng Y, et al. Mechanical properties analysis of polyetherimide parts fabricated by fused deposition modeling. High Perform Polymers 2019;31(1):97-106.

El Magri A, El Mabrouk K, Vaudreuil S, Chibane H, Touhami ME. Optimization of printing parameters for improvement of mechanical and thermal performances of 3D printed poly (ether ketone) parts. Journal of Applied Polymer Science 2020;137(37):49087.

Valerga AP, Batista M, Salguero J, Girot F. Influence of PLA filament conditions on characteristics of FDM parts. Materials. 2018;11(8):1322.

Thai Meteorological Department. Climate of Thailand [Online]. 2022 [cited 2023 Mar 5]. Available from: https://www.tmd.go.th/info. (In Thai)

Nattawat. How to select 3D filament for 3D printer [Online]. 2018 [cited 2023 Mar 5]. Available from: https://www.siamreprap.com/2020/01/how-to-select-3d-filament-for-3d-printer/#nylon-filament. (In Thai)

Monson L, Braunwarth M, Extrand CW. Moisture absorption by various polyamides and their associated dimensional changes. Journal of Applied Polymer Science 2008;107: 355-63.

Banjo AD, Agrawal V, Auad ML, Celestine AN. Moisture-induced changes in the mechanical behavior of 3D printed polymers. Composites Part C: Open Access 2022;7: 100243.

Polymaker. Technical Data Sheet [Online]. 2023 [cited 2023 Mar 5]. Available from: https://polymaker.com/product/polymide-pa6-cf/

ASTM International. D638 – 10. Standard test method for tensile properties of plastics. [Online]. 2020 [cited 2023 Mar 5]. Available from: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4839427/mod_resource/content/4/D638.1207962-1.pdf

International Organization for Standardization. ISO 179-1:2000. Plastics - determination of charpy impact properties - part 1: non-instrumented impact test. Geneva, Switzerland: ISO; 2000.

Bonada J, Pastor M, Buj-Corral I. Influence of infill pattern on the elastic mechanical properties of fused filament fabrication (FFF) parts through experimental tests and numerical analyses. Materials 2021;14(18):5459.