จากงานต้นแบบสู่สายการผลิต ทำไมโครงสร้างการควบคุมคุณภาพ 3D จึงสำคัญ
ระบบทดสอบ additive manufacturing คือโครงสร้างการตรวจสอบและประเมินชิ้นงานที่สร้างด้วยเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อประกอบด้วยการเฝ้าดูระหว่างการพิมพ์ การตรวจสอบหลังการพิมพ์ และการวิเคราะห์ข้อมูลจากกระบวนการผลิตเพื่อยืนยันว่าชิ้นส่วนทุกชิ้นมีคุณสมบัติตามมาตรฐานที่กำหนดและพร้อมใช้ในระดับอุตสาหกรรม การควบคุมคุณภาพ 3D ไม่ใช่เรื่องเสริมอีกต่อไป แต่กลายเป็นคอขวดที่กำหนดว่าการผลิตอุตสาหกรรม 3D จะหลุดพ้นจากบทบาทการทำต้นแบบไปสู่การผลิตจำนวนมากได้หรือไม่ เมื่อชิ้นงานถูกใช้ในยานยนต์ พลังงาน หรืองานด้านความมั่นคง ความผิดพลาดระดับไมครอนอาจกลายเป็นความเสี่ยงระดับระบบ ผู้เล่นรายใหญ่ทั่วโลกจึงเร่งสร้างมาตรฐาน AM ในการผลิตและโครงสร้างตรวจสอบแบบบูรณาการที่เข้มข้นกว่าการผลิตดั้งเดิมเสียอีก
INSITE ของ EWI ตัวอย่างโครงการที่สร้างระบบทดสอบ additive manufacturing แบบครบวงจร
เมื่อการผลิตแบบเติมเนื้อเริ่มขยายไปสู่ชิ้นส่วนขนาดใหญ่และรูปทรงซับซ้อน ความสามารถในการยืนยันคุณภาพชิ้นงานอย่างน่าเชื่อถือกลายเป็นประเด็นวิกฤต โครงการ INtegrated System for In-situ Testing & Evaluation หรือ INSITE ที่นำโดย EWI Cooperative Research Program คือคำตอบเชิงโครงสร้างต่อโจทย์นี้ โครงการมูลค่า 13.2 ล้านที่ได้รับทุนจากหน่วยงานด้านเทคโนโลยีการผลิตของฝ่ายสงครามมีเป้าหมายเพื่อสร้างระบบการควบคุมคุณภาพ 3D แบบบูรณาการที่เชื่อมการเฝ้าดูระหว่างพิมพ์กับการตรวจสอบหลังพิมพ์เข้าด้วยกัน เพื่อเสริมการตรวจจับตำหนิและยกระดับความน่าเชื่อถือในการรับรองชิ้นงานสำหรับภาคอุตสาหกรรมด้านป้องกัน จุดสำคัญคือการรวมการตรวจสอบแบบไม่ทำลายทั้งในระหว่างและหลังการผลิตเข้าในกรอบการรับรองเดียว ไม่ใช่ผลักดันเทคโนโลยีตรวจจับแบบแยกส่วนอีกต่อไป แต่สร้างมาตรฐาน AM ในการผลิตที่ระบบอุตสาหกรรมสามารถนำไปใช้ได้ทันที
ความร่วมมือ 3D Systems และ SRNL สร้างมาตรฐาน AM ในการผลิตด้านพลังงานและความมั่นคง
การยกระดับระบบทดสอบ additive manufacturing ไม่ได้จำกัดอยู่ในภาคป้องกันเท่านั้น ความร่วมมือเชิงวิจัยและพัฒนาแบบ CRADA ระหว่าง 3D Systems และ Savannah River National Laboratory มีเป้าหมายชัดเจนในการเร่งนวัตกรรม AM สำหรับการผลิตพลังงานขั้นสูงและงานด้านความมั่นคง โครงการนี้ใช้ศูนย์ Advanced Manufacturing Collaborative เป็นเวทีในการพัฒนาวัสดุรุ่นใหม่ การปรับปรุงเครื่องจักร เครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการแบบอาศัยปัญญาประดิษฐ์ และระบบการผลิตที่ขยายขนาดได้ รวมถึงการพัฒนาบุคลากรที่มีทักษะตรงกับเทคโนโลยีใหม่เหล่านี้ จุดที่น่าสนใจคือการมุ่งใช้ AM กับชิ้นส่วนโครงสร้างด้านพลังงานนิวเคลียร์ เช่น heat exchanger ที่มีช่องทางระบายความร้อนภายใน ปั๊ม วาล์ว และชิ้นส่วนที่ต้องทนความร้อนสูง ซึ่งผลิตด้วยวิธีดั้งเดิมได้ยาก การพิมพ์โลหะที่ซับซ้อนเหล่านี้จำเป็นต้องมีการควบคุมคุณภาพ 3D ที่ละเอียดและการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ มิฉะนั้นความเสี่ยงต่อโครงสร้างพลังงานทั้งระบบจะสูงเกินกว่าจะยอมรับได้ ความร่วมมือจึงถูกออกแบบให้มีทางเดินจากงานวิจัยพื้นฐานไปสู่การถ่ายทอดเทคโนโลยีและการใช้งานเชิงพาณิชย์อย่างชัดเจน
Hyundai และ Meltio เมื่อการผลิตอุตสาหกรรม 3D ต้องตอบโจทย์ความแม่นยำและห่วงโซ่อุปทาน
ในฝั่งยานยนต์ Hyundai แสดงให้เห็นว่าการผลิตอุตสาหกรรม 3D สามารถแก้ปัญหาความซับซ้อนของการประกอบชิ้นส่วนได้จริง ด้วยการติดตั้งเครื่องพิมพ์โพลิเมอร์ ExOne VX1000 High Speed Sintering จำนวนสองเครื่องในศูนย์วิจัย Namyang เพื่อรองรับการผลิตก่อนสายการผลิต การทดสอบชิ้นส่วน การผลิตล็อตเล็ก และการจัดหาชิ้นส่วนที่ใช้เวลาทำแม่พิมพ์นาน เครื่อง HSS รุ่นนี้ออกแบบมาเพื่อพิมพ์ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เช่น แผงประตูเต็มชิ้นในครั้งเดียว ลดจำนวนการประกอบและข้อผิดพลาดจากการสะสมค่าความคลาดเคลื่อน ซึ่งเป็นโจทย์สำคัญของสายการผลิตยานยนต์สมัยใหม่ การควบคุมคุณภาพ 3D ในกรณีนี้หมายถึงการรักษาความแม่นยำและความซ้ำได้ของชิ้นงานในทุกการพิมพ์ผ่านการควบคุมอุณหภูมิที่สม่ำเสมอทั้งปริมาตรการพิมพ์ ขณะที่ Meltio เลือกแก้ปัญหาคุณภาพจากมุมมองห่วงโซ่อุปทาน ด้วยการเปิดตัว Meltio Robot Cell ที่ประกอบในสหรัฐเพื่อลดความล่าช้าในการขนส่งและพิธีการศุลกากรจากการนำเข้าเครื่องจากสเปน พร้อมทั้งปรับให้ตรงกับข้อกำหนดอุตสาหกรรมในตลาดนั้น ลูกค้าได้รับเซลล์พิมพ์โลหะด้วยแขนกลที่พร้อมใช้งาน ลดขั้นตอนการอินทิเกรตและระยะเวลาประกอบ และต้องต่อเพียงแก๊สเฉื่อยกับไฟฟ้าก็เริ่มผลิตชิ้นงานได้ทันที
ข้อคิดต่อผู้ประกอบการ เมื่อคุณภาพคือใบอนุญาตให้ AM เข้าสู่การผลิตจำนวนมาก
ภาพรวมจากโครงการ INSITE ความร่วมมือ 3D Systems กับ SRNL และการเคลื่อนไหวของ Hyundai กับ Meltio สะท้อนชัดว่าปัญหาใหญ่ของการผลิตอุตสาหกรรม 3D ไม่ใช่แค่ความเร็วหรือขนาด แต่คือการสร้างโครงสร้างการควบคุมคุณภาพ 3D ที่อุตสาหกรรมไว้ใจได้ โครงสร้างนี้ต้องครอบคลุมตั้งแต่การเฝ้าดูระหว่างพิมพ์ การตรวจสอบแบบไม่ทำลายหลังพิมพ์ การจัดเก็บและวิเคราะห์ข้อมูล ไปจนถึงกรอบการรับรองที่เชื่อมโยงกับมาตรฐาน AM ในการผลิตของแต่ละอุตสาหกรรม สำหรับผู้ประกอบการที่กำลังมอง AM เป็นคำตอบต่อการออกแบบซับซ้อนหรือการผลิตใกล้จุดใช้งาน การลงทุนในระบบทดสอบ additive manufacturing จึงไม่ควรถูกมองเป็นต้นทุนเพิ่ม แต่เป็นใบอนุญาตให้เทคโนโลยีนี้เข้าสู่ระดับการผลิตจำนวนมากอย่างมั่นใจ ใครเริ่มสร้างระบบคุณภาพแบบบูรณาการก่อน จะเป็นฝ่ายกำหนดมาตรฐานใหม่ของอุตสาหกรรม ไม่ใช่เพียงแค่ตามให้ทันเครื่องพิมพ์รุ่นล่าสุด
