คุณสมบัติของเส้นใยพอลิเมอร์ผสม PLA/HDPE เพื่อเพิ่มความเหนียวของวัสดุที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ณัฐณิชา กาญจนาพิทักษ์, ณัชชา ธนะรุ่ง
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ศรัณย์ นวลจีน
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
การพิมพ์ 3 มิติ เป็นกระบวนการขึ้นรูปวัสดุสามมิติที่กำลังได้รับความนิยมมากในปัจจุบัน เนื่องจากมีความสะดวก และราคาลดลงกว่าในอดีตมาก โดยเฉพาะระบบฉีดเส้นพลาสติกที่มีประสิทธิภาพกว่าการฉีดวัสดุเพื่อขึ้นรูปในเบ้าหล่อแบบดั้งเดิม ซึ่งพลาสติกที่เป็นวัสดุสำคัญของระบบนี้คือ PLA (Polylactic acid) และ ABS (Acrylonitrile utadiene styrene) PLA ทำจากวัสดุธรรมชาติ จึงสามารถย่อยสลายได้ พิมพ์ได้ง่าย แข็งแรง ปลอดภัย และราคาถูกกว่า ABS จึงถูกใช้งานอย่างแพร่หลาย แต่มีคุณสมบัติบางประการที่ด้อยกว่า ABS เช่น ความยืดหยุ่นหรือความเหนียว ทำให้ PLA มีความเปราะและแตกหักได้ง่าย จึงไม่นิยมใช้ PLA สำหรับการพิมพ์ชิ้นส่วนสำหรับงานวิศวกรรมที่มีการสวมประกอบ
เนื่องจากพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง หรือ HDPE (High-density polyethylene) เป็นพลาสติกที่มีความแข็งแรง เหนียว ย่อยสลายได้ และหาได้ทั่วไป ผู้จัดทำจึงได้เลือกใช้ HDPE ในการผสมเข้ากับ PLA เพื่อให้ได้พอลิเมอร์ที่มีความเหนียวมากขึ้น และยังคงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงอาจสามารถต่อยอดไปสู่การนำไปประยุกต์ใช้กับการพิมพ์ 3 มิติต่อไป
โครงงานนี้จึงถูกจัดทำขึ้นเพื่อทดสอบคุณสมบัติของพอลิเมอร์ผสม PLA/HDPE โดยมีขั้นตอนดังนี้
สำรวจคุณสมบัติของ PLA บริสุทธิ์ และ HDPE บริสุทธิ์ และออกแบบการทดลอง
รวบรวมวัสดุ อุปกรณ์ และเครื่องมือที่จำเป็น สั่งซื้อเม็ดพลาสติก PLA และ HDPE
นำเม็ดพลาสติก PLA และ HDPE มาผสมแบบหลอมเพื่อขึ้นรูป ในอัตราส่วนที่ต่างๆ โดยผ่านเครื่องอัดฉีดเป็นเส้นใย
ทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยที่ขึ้นรูปได้ โดยใช้เครื่อง Universal Testing Machine
สังเกตพื้นผิวของพื้นที่หน้าตัดของเส้นใยที่ขึ้นรูปได้ โดยใช้ Scanning Electron Microscope
วิเคราห์ข้อมูลที่ได้และสรุปผลการทดลอง
ต่อยอดโดยการทดสอบเส้นใยที่ได้กับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ
ผู้จัดทำคาดว่า พอลิเมอร์ผสมที่ได้จะมีความเหนียวมากขึ้นเมื่อเทียบกับ PLA บริสุทธิ์ และสามารถต่อยอดสู่การนำไปใช้กับเครื่องพิมพ์ 3 มิติได้ต่อไป