บริการผลิตต้นแบบด้วยเครื่องจักร CNC เพื่อการทดสอบประสิทธิภาพ

การทดสอบการทำงานจำเป็นต้องใช้ต้นแบบที่สามารถจำลองพฤติกรรมของชิ้นส่วนจริงภายใต้สภาพการใช้งานจริงได้อย่างแม่นยำ การเจียร CNC ให้แนวทางแก้ไขที่เป็นไปได้สำหรับการผลิตต้นแบบคุณภาพสูงโดยใช้วัสดุที่ใช้ในการผลิตจริง การวิเคราะห์นี้เปรียบเทียบ CNC กับวิธีการอื่น ๆ (การพิมพ์ 3 มิติ การหล่อโพลียูรีเทน) ในด้านความแม่นยำ ระยะเวลาการผลิต คุณสมบัติของวัสดุ และต้นทุน ข้อมูลการทดสอบยืนยันว่าต้นแบบ CNC มีความแม่นยำทางมิติ ±0.05 มม. และคุณสมบัติของวัสดุที่อยู่ในช่วง 5% ของโลหะ/พลาสติกเกรดการผลิต กรณีศึกษายืนยันความสำเร็จในการตรวจสอบความถูกต้องของชิ้นส่วนรับแรงในอุตสาหกรรมการบินและอุปกรณ์การแพทย์ ผลการศึกษายืนยันว่าการสร้างต้นแบบด้วย CNC มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตรวจสอบการทำงานจริง โดยเฉพาะเมื่อคุณภาพของวัสดุและความแม่นยำมีความสำคัญสูงสุด

1 การนําเสนอ

การทดสอบการทำงานเชื่อมช่องว่างระหว่างการตรวจสอบการออกแบบกับการผลิตจำนวนมาก เมื่อความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นในปี 2025 การจำลองประสิทธิภาพภายใต้สภาพจริงจำเป็นต้องใช้ต้นแบบที่แยกไม่ออกจากรายละเอียดสุดท้าย ต้นแบบที่ผลิตโดยการพิมพ์ 3 มิติแบบดั้งเดิมมักล้มเหลวภายใต้แรงดันทางกล/ความร้อน เนื่องจากคุณสมบัติที่ไม่สม่ำเสมอ การกลึงด้วยเครื่อง CNC แก้ปัญหานี้ โดยสามารถผลิตต้นแบบจากวัสดุที่ใช้ในการผลิตจริง (เช่น อลูมิเนียม 6061-T6, PEEK) การศึกษานี้วัดประสิทธิภาพของการผลิตต้นแบบด้วย CNC สำหรับการตรวจสอบการทำงาน ผ่านเกณฑ์เปรียบเทียบและกรณีศึกษาภาคอุตสาหกรรม

2 วิธีการดำเนินการ

2.1 โครงสร้างการทดลอง

มีการผลิตต้นแบบชิ้นส่วนทดสอบจำนวนห้าชิ้น โดยใช้:

• การเจียร CNC : เครื่องกลึงแบบ 3 แกน และ 5 แกน (Haas VF-2, DMG MORI)

• การผลิตแบบเติมเนื้อสาร (Additive Manufacturing) : SLS (ไนลอน PA12), SLA (Somos Taurus)

• การหล่อโพลียูรีเทน : Smooth-Cast 300

2.2 เกณฑ์การตรวจสอบ

• ความแม่นยำด้านมิติ : การวัดด้วยเครื่อง CMM (Mitutoyo Crysta-Apex)

• สมรรถนะของวัสดุ : การทดสอบแรงดึง (Instron 5967), การทดสอบความร้อนแบบเปลี่ยนแปลง (-40°C ถึง 120°C)

• การทดสอบฟังก์ชัน : การทดสอบความทนทานต่อแรงกด (เครื่องอัดไฮดรอลิก), การทดสอบความเหนื่อยล้าของวัสดุ

3 ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

3.1 ความแม่นยำและความถูกต้องของวัสดุ

ตารางที่ 1: การเปรียบเทียบวิธีการทำต้นแบบ

ต้นแบบ CNC มีความเสถียรของมิติภายใน ±0.05 มม. หลังการทดสอบความเครียดจากความร้อน – ให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า SLS (การบิดตัวสูงสุด 0.3 มม.) และยูรีเทน (0.45 มม.)

3.2 ผลการทดสอบการทำงาน

• ตัวยึดอุตสาหกรรมการบิน (Al 7075-T6) : ต้นแบบ CNC ทนทานต่อการทดสอบความล้า 15,000 รอบที่แรงโหลดการใช้งาน 120%; ชิ้นส่วน SLS เสียหายหลัง 3,200 รอบ

• อวัยวะเทียมทางการแพทย์ (Ti-6Al-4V) : ชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยเครื่องจักร CNC ผ่านการทดสอบความเข้ากันได้ทางชีวภาพและการทดสอบการสึกหรอ ในขณะที่พอลิยูรีเทนแบบหล่อเกิดการหลุดล่อนของอนุภาค

4 การอภิปราย

ประสิทธิภาพที่ขับเคลื่อนด้วยวัสดุ : การใช้วัสดุโลหะ/พลาสติกวิศวกรรมแบบไอโซโทรปิกในการผลิตแบบ CNC ช่วยให้สามารถวิเคราะห์การล้มเหลวได้อย่างแม่นยำ การไม่สม่ำเสมอของชิ้นส่วน SLS สร้างจุดรวมแรงดันที่ตรวจจับไม่เห็นใน CAD

ข้อจำกัด : ต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่าการพิมพ์ 3 มิติ (เฉลี่ย +35%) ทำให้ CNC ไม่เหมาะสำหรับต้นแบบเพื่อการมองเห็นที่ไม่สำคัญ มีข้อจำกัดทางเรขาคณิตสำหรับช่องภายในที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.8 มม.

ข้อบ่งชี้ทางอุตสาหกรรม : การทำต้นแบบด้วย CNC ช่วยลดการปรับแก้แม่พิมพ์ลง 40-60% สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์/การบินและอวกาศ นักพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ใช้เทคโนโลยีนี้ในการทำต้นแบบเพื่อใช้ในการยื่นขออนุมัติจาก FDA ซึ่งต้องการการตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุ

5 สรุป

การกลึงด้วย CNC ให้ความแม่นยำสูงสุด (±0.05 มม.) และความเที่ยงตรงของวัสดุสำหรับการทำต้นแบบที่ใช้งานได้จริง ความสามารถในการประมวลผลโลหะและพลาสติกเทอร์โมพลาสติกที่ใช้ในทางปฏิบัติ ช่วยให้สามารถจำลองสมรรถนะทางกล ความร้อน และเคมีได้อย่างเชื่อถือได้ แนะนำสำหรับ:

• ชิ้นส่วนรับแรงที่สำคัญ

• อุตสาหกรรมที่ขึ้นอยู่กับการกำกับดูแล (การแพทย์, ยานยนต์)

• การตรวจสอบความถูกต้องสำหรับการผลิตจำนวนมาก
  งานวิจัยในอนาคตควรสำรวจแนวทางแบบผสมผสาน (เช่น CNC + DED) เพื่อสร้างรูปทรงเรขาคณิตภายในที่ซับซ้อน