การก้าวข้ามจากระบบ อาร์ ที เอ็ม (RTM)
สู่ระบบเรซิ่นอินฟิวชั่น (Resin infusion)
แปลจากนิตยสาร Reinforced plastic-Nov.2008
โดยกิตติ อนุชาผัด
ปัจจุบันมีการนำเอาระบบเรซิ่นอินฟิวชั่นมาใช้ในการทำผลิตภัณฑ์คอมโพสิท
มากยิ่งขึ้น เนื่องจากระบบนี้สามารถตอบสนอง ความต้องการของผู้ผลิตในการ
แก้ปัญหาต่างๆ ของระบบการผลิตแบบที่ใช้แม่แบบเปิด (Open mould processes) ไม่ว่าจะเป็นข้อกำหนดที่เกิดจากมลภาวะ
และ ข้อกำหนดทางเทคนิค
ซึ่งเป็นปัญหาซับซ้อนที่เกิด มากยิ่งขึ้น เทคโนโลยีใหม่ๆ และเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับระบบกดอัดด้วยแผ่นฟิล์มหรือ “bagging”
รวมถึงการนำเอาวัสดุพิเศษเพื่อให้เรซิ่นซึมผ่านได้มาใช้ และการพัฒนาเอาเครื่องมือวัด
จำนวนการไหลผ่านด้วยระบบคอมพิวเตอร์ (developments in computer flow analysis) ทำให้ผู้ผลิตสามารถควบคุมการผลิตที่มีรูปแบบยุ่งยากซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ได้ด้วยความ
แน่นอนสูง ไม่ว่าจะเป็นการควบคุมคุณภาพและปริมาณการผลิต แต่ถึงแม้ว่าจะมีการพัฒนา
ดังกล่าวไปมากแล้ว ก็ยังมีการใช้วิธีการเติมเรซิ่นเข้าไปในแม่แบบด้วยวิธีการเดิมๆ เช่น
การผสมเรซิ่นด้วยมือเป็นจำนวนครั้งละมากๆ ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดความผิดพลาดและความ
เสียหาย
ที่มีมูลค่าสูง ซึ่งหมดไปกับความสิ้นเปลืองวัสดุและการทำความสะอาด
การผสมอีพ็อกซี่เรซิ่นเป็นจำนวนมากก็เป็นสาเหตุหนึ่งของการเกิดความร้อนสะสมจาก
ปฏิกิริยาทางเคมี (bulk exothermic reaction) dารใช้เทคโนโลยีในการวัดอัตราการผสม
และลำเลียงเรซิ่นเข้าสู่แม่แบบด้วยเครื่องมือซึ่งสามารถควบคุมได้อย่างเที่ยงตรงแน่นอน
จึงเป็นคำตอบที่ต้องการของระบบอินฟิวชั่น ดังนั้นวิธีที่ง่ายที่สุด คือ การใช้อุปกรณ์วัด
ส่วนผสมและจำนวนของเรซิ่นที่ผสมตัวทำปฏิกิริยาแล้วเข้าสู่ถังบรรจุ ซึ่งใช้เป็นแหล่งกระจาย
ส่วนผสมเรซิ่น ผ่านสายลำเลียงหลายเส้นของระบบอินฟิวชั่น มีวิธีการหลากหลายวิธีในการใช้
อุปกรณ์ลำเลียงเรซิ่น
นอกจากจะเป็นวิธีการง่ายๆ เช่น ระบบควบคุมแบบทั่วไป ไปจนถึงระบบที่มีอุปกรณ์อัตโนมัติคุณภาพสูง ซึ่งประกอบด้วยระบบตรวจจับระดับอัตโนมัติ ระบบการปรับอัตราส่วนที่เปลี่ยนแปลงได้ และ ระบบตรวจจับจำนวน
การไหลของเรซิ่น เป็นต้น จำนวนการไหลของเรซิ่นซึ่งสูงถึง 30 กิโลกรัม/นาที สามารถทำได้ไม่ว่าจะเป็น
เรซิ่นชนิด อีพ็อกซี่ โพลีเอสเตอร์ หรือ ไวนิลเอสเตอร์
การพัฒนาขั้นต่อไปในแนวทางนี้คือ การลดจำนวนของเสียทิ้ง การปรับปรุงระบบ
การทำความสะอาด
และหาระบบที่มีความแม่นยำในการควบคุมการทำงานสูง เพื่อควบคุม
คุณภาพ และ ปริมาณการผลิตที่ได้มาตรฐานสม่ำเสมอ ระบบการควบคุมและเซ็นเซอร์
จึงได้ถูกพัฒนาขึ้นมา เพื่อป้อนข้อมูลโดยตรงจากกระบวนการผลิตชิ้นงานด้วยระบบอินฟิวชั่น โดยการใช้เซ็นเซอร์วัดแรงดันภายในโมล์ด (In-mould pressure sensors หรือ IMPS)
ซึ่งติดตั้งกับแผ่นฟิล์มกดในหลายๆ ตำแหน่ง และสามารถอ่านค่าแรงกดดันต่ำกว่าบรรยากาศ
ได้ จึงทำให้สามารถควบคุมการทำงานของระบบอินฟิวชั่นไปอย่างมีประสิทธิภาพ
บริษัทที่ได้ทำการพัฒนาระบบนี้ในระดับต้นๆ ชื่อ Composite Integration
ได้ทำงานร่วมกับอู่ต่อเรือ ของประเทศอังกฤษคือ Princess Yachts International plc.
อย่างใกล้ชิด โดยที่อู่เรือ Princess ได้มีการใช้งานการผลิตด้วยระบบ อาร์ ที เอ็ม ด้วยการใช้วิธีการช่วยเหลือของระบบสุญญากาศ (Vacuum-assisted RTM หรือ VRTM) ซึ่งเป็นการทำการผลิตด้วยแม่แบบกว่า 200 ชุดอยู่แล้ว Composite Integration จึงได้รับหน้าที่ในการพัฒนาอุปกรณ์เสริมให้กับระบบ VRTM ที่ใช้อยู่ ด้วยการทำให้สามารถควบคุมระบบการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดตามต้องการ
อุปกรณ์การฉีด (Injection equipment) ได้มีการติดตั้งระบบที่เรียกว่า RFID
(radio-frequency identification) ซึ่งเป็นระบบที่ถ่ายทอดข้อมูลการทำงานในแม่แบบ
ทำให้ผู้ดำเนินงานรู้โดยอัตโนมัติถึงอัตราการตั้งอุปกรณ์อย่างเที่ยงตรง
สำหรับจำนวนเรซิ่นที่ใช้ความเร็วในการฉีดแรงกดดันภายในระบบทำงาน และ จำนวนส่วนผสมเป็นเปอร์เซ็นต์ของคะตะลิสต์ (ตัวทำปฏิกิริยา)ในเรซิ่น
อีกทั้งระบบนี้ยังสามารถตรวจสอบโดยอัตโนมัติถึง
การปิดโมล์ดและ ระดับสุญญากาศภายในโมล์ด ก่อนทำการฉีดเรซิ่น
นอกจากระบบ VRTM ที่ใช้ทำการผลิตอยู่แล้ว อู่เรือ Princess Yachts ยังเป็นบริษัท
ที่ริเริ่มในการพัฒนาระบบอินฟิวชั่นในระดับใหญ่โดยยอมรับถึงความเป็นไปได้
ในการนำเอาระบบการควบคุมอย่างที่ได้กล่าวมาแล้วมาใช้กับการ
ทำงานของระบบอินฟิวชั่น และใช้ความ
เชี่ยวชาญของทีมวิศวกรของทั้งสองบริษัท มาร่วมกันทำการต่อเรือขนาด 80 ฟุต
ได้สำเร็จด้วยการใช้ระบบอินฟิวชั่นทำงาน
โดยอุปกรณ์การควบคุมการ ผลิตซึ่งสามารถใช้เรซิ่นจำนวนสูงถึง 1,500 กิโลกรัม
ซึมผ่านโมล์ดได้สำเร็จในคราวเดียว ผลสำเร็จนี้ทำให้ลดความสูญเสียได้ด้วยการควบคุม
จำนวนเรซิ่นที่ใส่เข้าไปในโมล์ดในเวลาที่ถูกกำหนดเอาไว้ได้มากกว่าวิธีการอื่นที่
ได้เคยใช้ทำงาน มาก่อนซึ่งในระหว่างการทำงานด้วยระบบอินฟิวชั่นนี้
ได้มีการบันทึกข้อมูลการทำงานของระบบอย่างเที่ยงตรง เพื่อนำเอาข้อมูลเหล่านี้ไป
พัฒนาปรับปรุงการทำงานของระบบผลิตต่อเนื่องในโอกาสต่อไปภายหน้า
ข้อมูลเพิ่มเติม Stephen Leonard-Williams Composite Integration Ltd.
E-mail: Stephen.williams@composite-integration.co.uk
www.composite-integration.co.uk