การศึกษาอิทธิพลของข้อบกพร่องจากการผลิตต่อพฤติกรรมเชิงกลของโครงสร้างแบบตาข่ายที่ขึ้นรูปด้วยการผลิตแบบเพิ่มเนื้อโลหะ

โครงสร้างแบบตาข่ายเป็นโครงสร้างที่มีความซับซ้อนสูงที่ถูกนำมาใช้ในงานวิศวกรรมสมัยใหม่อย่างแพร่หลายเนื่องจากอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูง อย่างไรก็ตามการขึ้นรูปโครงสร้างตาข่ายที่มีความซับซ้อนสูงสามารถทำได้ยากหากอาศัยเทคโนโลยีการผลิตที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามในช่วง 5-10 ปีที่ผ่านมาเทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (Additive manufacturing) หรือการขึ้นรูปแบบสามมิติของโลหะ (3d printing of metal) ได้เข้ามามีบทบาทสำคัญทำให้การขึ้นรูปชิ้นงานที่มีความซับซ้อนสูงสามารถทำได้ง่ายดาย รวดเร็วและใช้ต้นทุนที่ถูกลง จากสาเหตุดังกล่าวปัจจุบันโครงสร้างแบบตาข่ายที่ขึ้นรูปด้วยการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุนิยมถูกนำไปใช้เป็นส่วนประกอบของชิ้นส่วนในหลายอุตสาหกรรมปัจจุบัน เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และอุตสาหกรรมการแพทย์ อย่างไรก็ตามโครงสร้างตาข่ายแบบโลหะที่ถูกสร้างด้วยการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุจะมีข้อบกพร่องที่เกิดจากกระบวนการผลิตเป็นจำนวนมาก ข้อบกพร่องจากการผลิตส่งผลให้คุณสมบัติเชิงกลและผลตอบสนองในช่วงยืดหยุ่นและช่วงพลาสติกของโครงสร้างตาข่ายมีค่าต่างจากที่ออกแบบไว้ ส่งผลให้ความสามารถในการรับแรงรวมถึงอายุการใช้งานของชิ้นส่วนแบบโครงสร้างตาข่ายที่ขึ้นรูปด้วยเทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุมีค่าต่ำกว่ามาตรฐานของอุตสาหกรรม

ดังนั้นเพื่อที่จะสร้างความเข้าใจถึงผลกระทบของข้อบกพร่องจากการผลิตต่อคุณสมบัติทางกลของโครงสร้างตาข่าย รวมถึงการสร้างองค์ความรู้พื้นฐานเพื่อการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุในอุตสาหกรรมการผลิตของประเทศไทย งานวิจัยชิ้นนี้จึงมุ่งเน้นศึกษาชนิดและผลกระทบของข้อบกพร่องจากการผลิตโครงสร้างตาข่ายด้วยเทคนิค selective laser melting (SLM) ซึ่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อ โดยใช้ไทเทเนียมผสม (Ti-6Al-4V) เป็นวัสดุ โดยที่ข้อมูลของข้อบกพร่องจากการผลิตจะถูกวิเคราะห์และรวบรวมจากแท่งเสาขนาดเล็กที่เป็นส่วนประกอบหลักของโครงสร้างตาข่ายโดยใช้การถ่ายภาพรังสีส่วนตัดคอมพิวเตอร์ระดับไมโครเมตร (m-CT) และจากสมมติฐานที่ว่าแท่งเสาที่ถูกสร้างด้วยขนาดและมุมที่ต่างกันจะให้คุณสมบัติเชิงกลที่ต่างกัน ดังนั้นเราจึงทำการวิเคราะห์แท่งเสาที่ถูกสร้างด้วยขนาดและมุมต่างๆที่พบทั่วไปในโครงสร้างตาข่าย ยกตัวอย่างเช่น มุม 0, 35.26, 45, 90 องศาและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 – 2 มิลลิเมตร นอกจากนี้แทงเสาเหล่านี้จะถูกนำไปวัดคุณสมบัติเชิงกลด้วยการทดสอบแรงดึง ในลำดับต่อมาอิทธิพลของข้อบกพร่องจากการผลิตจะถูกทำการศึกษาโดยการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ซึ่งอาศัยข้อมูลของข้อบกพร่องจากการผลิตที่ได้จากการถ่ายภาพรังสีส่วนตัดคอมพิวเตอร์และคุณสมบัติทางกลจากการทดลองแรงดึง ผลจากการศึกษาด้วยโมเดลทางไฟไนต์เอลิเมนต์จะเปรียบเทียบให้เห็นถึงคุณสมบัติทางกลของโครงสร้างตาข่ายที่มีและปราศจากข้อบกพร่องจากการผลิต องค์ความรู้จากงานวิจัยชุดนี้และความเข้าใจถึงผลกระทบของของข้อบกพร่องจากการผลิตจะนำไปสู่การผลิตกระบวนการผลิตด้วยเทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อของโลหะที่มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้น