> ต้นแบบเชิงพาณิชย์
ใบพัดลมไฟฟ้าขนาด 16 นิ้ว (blade 16) เป็นชิ้นส่วนที่มีปริมาณการผลิตสูงมากในโรงงานของบริษัท ฮาตาริ อิเลคทริค จำกัด แม่พิมพ์ที่ใช้ในการผลิตเดิมมีทั้งหมด 8 ลูก ซึ่งมีทั้งแบบสปรูเกต (sprue gate) และ 3 พินเกต (3 pin gates)
บริษัทฯ มักประสบปัญหาความไม่สมดุลของใบพัดทั้งจากแม่พิมพ์ 1 เกต และ 3 เกตมาอย่างต่อเนื่อง อีกทั้งใบพัดลมไฟฟ้าขนาด 16 นิ้วยังมีอัตราการเย็นตัวที่แตกต่างกันในใบพัดแต่ละใบ อันเนื่องมาจากระบบหล่อเย็นในแม่พิมพ์ที่มีท่อน้ำเพียง 1 เส้นในฝั่งโพรงแม่พิมพ์ ซึ่งหล่อเย็นเฉพาะบริเวณใบพัดทั้งสามใบ และ 1 เส้นในฝั่งคอร์ (core) ที่หล่อเย็นบริเวณใบพัดร่วมกับอีก 3 เส้นในบริเวณกะโหลกกึ่งกลางใบพัด (hub) ส่งผลให้มีระยะเวลาการเย็นตัว (cooling time) ที่ยาวนานโดยเฉลี่ยถึง 24.7 วินาที และมีรอบเวลาการฉีด (cycle time) โดยเฉลี่ยที่ 36 วินาที หรือคิดเป็นผลิตภาพโดยเฉลี่ยที่ 100 ใบพัด/ชั่วโมง นอกจากนี้ยังต้องใช้แรงงานคนในการตัดสปรูเกตและตกแต่งครีบ (flashing) อีกด้วย ผลจากการที่มีท่อน้ำหล่อเย็นไม่เพียงพอทำให้ต้องใช้น้ำอุณหภูมิต่ำเฉลี่ย 15-18oC ในการหล่อเย็นซึ่งทำให้ใบพัดที่ได้เปราะแตกร้าวง่าย
ทีมวิจัยเอ็มเทคได้ออกแบบและพัฒนาแม่พิมพ์สำหรับฉีดใบพัดลมไฟฟ้าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 นิ้วที่มีระบบน้ำหล่อเย็นแบบคอนฟอร์มัลเพื่อลดระยะเวลาการเย็นตัว เพิ่มผลิตภาพให้ได้ใบพัดที่มีทั้งความแข็งแรงและค่าสมดุลที่ผ่านเกณฑ์มาตรฐาน และลดต้นทุนการผลิตใบพัดโดยองค์รวม โดยใช้องค์ความรู้ด้านการออกแบบทางวิศวกรรมของชิ้นงานและแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกแบบระบบหล่อเย็นของแม่พิมพ์ด้วยระบบหล่อเย็นแบบคอนฟอร์มัลร่วมกับการจำลองสถานการณ์การฉีดเข้าแบบ (injection molding simulation) อีกทั้งใช้ความรู้ด้านวิศวกรรมการฉีดขึ้นรูปพลาสติก (injection molding) ในการผลิตใบพัดให้มีคุณภาพดีและลดรอบเวลาในการฉีด
แม่พิมพ์สำหรับฉีดใบพัดลมไฟฟ้าขนาด 16 นิ้วที่พัฒนาโดยทีมวิจัยเอ็มเทคมีคุณลักษณะดังนี้
- มีระบบหล่อเย็นแบบคอนฟอร์มัล โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่บริเวณกะโหลกกึ่งกลางใบพัดจะใช้คอร์และอินเสิร์ตโพรงแม่แบบ (cavity inserts) ที่มีระบบหล่อเย็นแบบคอนฟอร์มัลที่ขึ้นรูปด้วยกระบวนการ SLM
- ใช้แบบทางวิ่งร้อน (hot runner) และมีตำแหน่งของเกตรวม 3 ตำแหน่ง เพื่อช่วยให้การไหลของพลาสติกเหลวเข้าสู่แม่พิมพ์อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งจะทำให้ได้ใบพัดลมไฟฟ้าขนาด 16 นิ้วที่มีค่าความสมดุลผ่านเกณฑ์มาตรฐาน โดยใบพัดลมไฟฟ้าขนาด 16 นิ้วที่ได้แต่ละชิ้นไม่จำเป็นต้องมีการแก้ไขใหม่ (rework) อีกทั้งยังมีความแข็งแรงและคุณภาพที่ใกล้เคียงกันทุกใบ
- สามารถฉีดชิ้นงานจากวัสดุ SAN ได้ 145 ชิ้นต่อชั่วโมง แม้จะใช้น้ำหล่อเย็นที่อุณหภูมิสูงขึ้นจาก 15-18oC เป็น 30oC ซึ่งคิดเป็นผลิตภาพที่เพิ่มขึ้น 45% เมื่อเทียบกับแม่พิมพ์เดิม
แม่พิมพ์ดังกล่าวผ่านการใช้งานจริงในลักษณะการผลิตในปริมาณมากที่โรงงานฉีดชิ้นส่วนพัดลมของบริษัท ฮาตาริ อิเลคทริค จำกัด (โรงงานสะแกงาม) ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2560 มาจนถึงปัจจุบัน
บริษัทฯ ยังนำผลการวิจัยไปเป็นแนวทางในการปรับปรุงการออกแบบชิ้นงานและแม่พิมพ์ฉีดของชิ้นส่วนพัดลมไฟฟ้าอื่นๆ โดยมุ่งเน้นการออกแบบระบบหล่อเย็นแม่พิมพ์ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด อันเป็นปัจจัยหลักที่จะกำหนดรอบเวลาการฉีด และคุณภาพของชิ้นส่วนพลาสติกที่ผลิตขึ้น
ทีมวิจัย
ดร.พัชรี ลาภสุริยกุล และทีมวิจัยพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติก