ปัจจุบันการใช้งานวัสดุคอมพอสิตเริ่มมีบทบาทมากขึ้นในอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยาน ยนต์ เนื่องจากสามารถตอบสนองความต้องการในการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการความแข็งแรง ทนทานน้ำหนักเบา สามารถขึ้นรูปชิ้นงานที่ซับซ้อนได้ดีกว่าโลหะที่ต้องใช้แม่พิมพ์หลายชุด ประกอบกัน แต่วัสดุคอมพอสิตนั้นสามารถทำได้ในขั้นตอนเดียว ซึ่งการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์คอมพอสิตในประเทศไทยนั้น ยังใช้กระบวนการขึ้นรูปแบบ Hand lay-upและ Spray-up ที่เหมาะกับการขึ้นรูปชิ้นส่วนไม่เกิน 1,000 ชิ้นเนื่องจากต้องใช้เวลาในการขึ้นรูปหลายชั่วโมงต่อ 1 ชิ้นงาน จึงเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ในปริมาณมากดังนั้น การนำเทคนิคขึ้นรูปแบบ Resin Transfer Molding (RTM)มาใช้ในการผลิตชิ้นส่วน จึงเป็นทางเลือกหนึ่งที่สามารถเพิ่มปริมาณ และความรวดเร็วในการผลิตได้
RTM เป็นวิธีขึ้นรูปชิ้นงานคอมพอสิตที่แพร่หลายในต่างประเทศโดยสามารถขึ้นรูป ชิ้นงานที่มีรูปร่างและขนาดเล็กไปถึงใหญ่ รวมถึงชิ้นงานที่มีความซับซ้อน ซึ่งมีค่าใช้จ่ายในการผลิตน้อยกว่ากระบวนการอัดขึ้นรูปและกระบวนการฉีด เนื่องจากข้อได้เปรียบด้านราคาของแม่พิมพ์ เพราะใช้ความดันน้อย วัสดุที่ใช้ทำแม่พิมพ์จึงสามารถใช้วัสดุราคาถูก ในส่วนขั้นตอนการผลิตเส้นใยเสริมแรงจะถูกทำเป็น Preform แล้ววางลงในแม่พิมพ์ จากนั้นทำการฉีดเรซินเข้าไปในแม่พิมพ์ให้ไหลเข้าไปในส่วนต่างๆ ของแม่พิมพ์พร้อมกับหุ้มเคลือบ Preform ของเส้นใยเสริมแรง และเพื่อให้ได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพ เรซินต้องไหลเข้าไปครอบคลุมทุกส่วนของ Preform เพื่อไม่ให้เกิด voids หรือ dry spots ที่มีผลต่อความแข็งแรงและคุณภาพของชิ้นงาน การไหลของเรซินเข้าสู่แม่พิมพ์ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ซึ่งความเข้าใจเกี่ยวกับการไหลของเรซินในแม่พิมพสามารถช่วยปรับปรุงกระบวน การผลิตให้รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพ ยิ่งขึ้น
งานวิจัยนี้ทำการทดลองขึ้นรูปวัสดุคอมพอสิตด้วยกระบวนการ RTM โดยสามารถออกแบบและขึ้นรูปชิ้นงานคอมพอสิตได้ 2 โมเดล และศึกษาถึงตัวแปรต่างๆ ที่มีผลต่อคุณภาพและสมบัติของชิ้นงาน เช่น ความหนืดและความเร็วของการเกิดปฏิกิริยาของเรซิน คุณสมบัติและการวางไฟเบอร์ในแม่พิมพ์ และสภาวะที่เหมาะสมในการฉีดเรซินเข้าไปในแม่พิมพ์ ได้แก่ อุณหภูมิ ความดัน และเวลา ในการศึกษาตัวแปรที่มีผลต่อการขึ้นรูปเหล่านี้ โครงการได้นำเทคนิคการตรวจสอบในขณะขึ้นรูป (On-line monitoring) เข้ามาช่วยในการควบคุมคุณภาพ โดยการประยุกต์ใช้วิธี Dielectric Analysis (DEA) และ พัฒนาระบบชุดเครื่องมือในการตรวจสอบและควบคุมการขึ้นรูปคอมพอสิตโดยการตรวจ วัดอุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสมในการขึ้นรูป นอกจากนี้ ได้ศึกษาปัจจัยที่ทำให้ได้ชิ้นงานที่มีพื้นผิวสวยงาม ขจัดปัญหาการเกิดฟองอากาศ หรือลดการยุบตัวของเรซิน เพื่อให้เหมาะกับการนำไปใช้เป็นส่วนประกอบในยานยนต์
ประโยชน์ของผลงาน
โครงการวิจัยนี้ นอกจากจะสามารถออกแบบและผลิตขึ้นรูปวัสดุคอมพอสิตในรูปลักษณ์ใหม่ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Roof module แล้ว ยังก่อให้เกิดองค์ความรู้สำหรับผลิตชิ้นส่วนยานยนต์และการนำไปประยุกต์ใช้ พัฒนาขึ้นรูปชิ้นงานคอมพอสิตสำหรับอุตสาหกรรมอื่นๆ นอกจากนั้นการนำคอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิต (Computer Integrated Manufacturing, CIM) มาใช้ในงานวิจัย ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการขึ้นรูป ซึ่งแตกต่างจากอุตสาหกรรมคอมพอสิตในประเทศที่โดยส่วนใหญ่ เป็นการออกแบบและผลิตโดยใช้ประสบการณ์และการคาดการณ์
การจำแนกการนำไปใช้ประโยชน์
อุตสาหกรรม : การผลิต
- การพัฒนาคุณภาพของผลผลิต
สาขาผลงาน : ยานยนต์
ชื่อผู้ผลิตผลงาน :
ดร.วุฒิพงษ์ สันติวานนท์
ดร.บรรพต ไม้งาม
ดร.ธีระพนธ์ แย้มวงษ์
คุณบงกช หะรารักษ์
คุณสกล ทิพย์ทวีชัย
คุณดำรง ถนอมจิตร
คุณสมบูรณ์ อัศวพิชญโชติ
คุณณัชชา ประกายมรมาศ
คุณยุทธนา โฆษิตสกุล