ปั๊มไดอะแฟรมขนาดเล็กเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในอุปกรณ์ทางการแพทย์ ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม และระบบสิ่งแวดล้อม ซึ่งต้องมีการควบคุมของเหลวที่แม่นยำ ความทนทาน และการออกแบบที่กะทัดรัด การผสานรวมของการพิมพ์ 3 มิติด้วยวัสดุหลายชนิดได้ปฏิวัติการผลิตของตนเอง ทำให้สามารถปรับแต่งและเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างไม่เคยมีมาก่อน บทความนี้จะสำรวจกรณีศึกษาที่ล้ำสมัยซึ่งนำโดย MIT เกี่ยวกับการพิมพ์ 3 มิติจากวัสดุหลายชนิดสำหรับปั๊มไดอะแฟรมขนาดเล็ก ควบคู่ไปกับผลงานเชิงนวัตกรรมของปิงเฉิงมอเตอร์ผู้นำด้านโซลูชันปั๊มไมโครขั้นสูง

---

1. ซอฟต์แวร์ Foundry ของ MIT: เปิดใช้งานนวัตกรรมการออกแบบวัสดุหลายประเภท

แนวหน้าของการปฏิวัติครั้งนี้คือ MITซอฟต์แวร์หล่อโลหะเครื่องมือบุกเบิกสำหรับการออกแบบการพิมพ์ 3 มิติด้วยวัสดุหลายชนิด พัฒนาโดยห้องปฏิบัติการวิทยาการคอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ (CSAIL) ของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ Foundry ช่วยให้วิศวกรกำหนดคุณสมบัติของวัสดุได้ระดับวอกเซล(พิกเซล 3 มิติ) ช่วยให้สามารถควบคุมคุณลักษณะทางกล ความร้อน และเคมีได้อย่างแม่นยำภายในส่วนประกอบเดียว4

คุณสมบัติหลักของโรงหล่อ

• การควบคุมการไล่ระดับวัสดุ:การเปลี่ยนผ่านที่ราบรื่นระหว่างวัสดุแบบแข็งและแบบยืดหยุ่น (เช่น TPU และ PLA) ช่วยลดความเข้มข้นของความเค้นในส่วนประกอบของปั๊มไดอะแฟรม

• การออกแบบที่เน้นประสิทธิภาพ:อัลกอริทึมจะเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายวัสดุเพื่อให้บรรลุเป้าหมาย เช่น ความต้านทานต่อความเมื่อยล้า (มีความสำคัญสำหรับปั๊มที่ต้องทำงานหลายล้านรอบ) และประสิทธิภาพด้านพลังงาน14

• การบูรณาการการผลิต:เข้ากันได้กับเครื่องพิมพ์หลายวัสดุ เช่น MultiFab, Foundry ช่วยออกแบบและผลิตสะพาน ทำให้ลดเวลาการสร้างต้นแบบลง 70%4

ในกรณีศึกษาของ MIT นักวิจัยใช้ Foundry เพื่อออกแบบปั๊มไดอะแฟรมด้วย:

• ขอบเสริมสแตนเลสเพื่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

• เมมเบรนแบบยืดหยุ่นที่ทำจากซิลิโคนเพื่อการปิดผนึกที่ดีขึ้น

• ช่องโพลีเมอร์ที่นำความร้อนได้เพื่อระบายความร้อนในระหว่างการทำงานความเร็วสูง4.

---

2. ความท้าทายและแนวทางแก้ไขในการออกแบบวัสดุหลายประเภท

ความเข้ากันได้ของวัสดุ

การผสมผสานวัสดุต่างๆ เช่นแอบดู(เพื่อความทนทานต่อสารเคมี) และพอลิเมอร์เสริมเส้นใยคาร์บอน(เพื่อความแข็งแกร่ง) ต้องใช้การจัดตำแหน่งทางความร้อนและกลไกอย่างระมัดระวัง แนวทางที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลของ MIT โดยใช้การเพิ่มประสิทธิภาพแบบเบย์เซียนระบุสูตรวัสดุที่เหมาะสมที่สุด 12 สูตรในการทดลองเพียง 30 ครั้ง ช่วยเพิ่มพื้นที่ประสิทธิภาพได้ 288×1

การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง

• การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง:อัลกอริทึมจะลบวัสดุที่มีความเค้นต่ำออกไป ทำให้น้ำหนักของปั๊มลดลง 25% ในขณะที่ยังคงรักษาความต้านทานแรงดันไว้ (-85 kPa)47

• เทคนิคป้องกันการบิดเบี้ยว:สำหรับวัสดุที่มีอุณหภูมิสูง เช่น PEEK การวิจัยของ MIT แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิหัวฉีดที่ 400°C และอัตราการเติม 60% ช่วยลดการเสียรูปให้เหลือน้อยที่สุด7

กรณีศึกษา: การใช้งานของ PinCheng Motor

ปิงเฉิงมอเตอร์ ได้ใช้ประโยชน์จากการพิมพ์ 3 มิติแบบหลายวัสดุเพื่อพัฒนาปั๊มสุญญากาศไมโคร 385โซลูชันขนาดกะทัดรัดสำหรับบรรจุภัณฑ์อุตสาหกรรม นวัตกรรมสำคัญ ได้แก่:

• ไดอะแฟรมวัสดุคู่: ลูกผสมของเอฟเคเอ็ม ฟลูออโรโพลีเมอร์(ทนทานต่อสารเคมี) และPEEK เสริมคาร์บอนไฟเบอร์(มีความแข็งแรงสูง) ทำให้สามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องบำรุงรักษานานกว่า 15,000 ชั่วโมง7.

• การออกแบบที่รองรับ IoT:เซ็นเซอร์ฝังตัวตรวจสอบแรงดันและอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ ช่วยให้สามารถบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ได้ผ่านอัลกอริทึม AI4

---

3. ข้อดีของการพิมพ์ 3 มิติแบบหลายวัสดุในการผลิตปั๊ม

---

4. ทิศทางในอนาคตและผลกระทบต่ออุตสาหกรรม

• การค้นพบวัสดุที่ขับเคลื่อนด้วย AI:กรอบการเรียนรู้ของเครื่องจักรของ MIT ช่วยเร่งการระบุส่วนผสมโพลีเมอร์ใหม่ๆ โดยกำหนดเป้าหมายไปที่แอปพลิเคชัน เช่นปั๊มทนการกัดกร่อนสำหรับการแปรรูปทางเคมี1.

• การผลิตอย่างยั่งยืน:PinCheng Motor กำลังสำรวจเทอร์โมพลาสติกที่รีไซเคิลได้และเครือข่ายการผลิตแบบกระจายอำนาจเพื่อลดของเสีย ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากโครงการต่างๆ เช่น ระบบ “Metaplas” ของ University College London10

• ปั๊มอัจฉริยะ: การบูรณาการของวัสดุเทอร์โมโครมิก(เพื่อการควบคุมของเหลวที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิ) และโพลีเมอร์ที่สามารถรักษาตัวเองได้10

---

บทสรุป

การผสมผสานระหว่างซอฟต์แวร์ Foundry ของ MIT และความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมของ PinCheng Motor แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงของการพิมพ์ 3 มิติจากวัสดุหลายชนิดในการผลิตปั๊มไดอะแฟรมขนาดเล็ก โดยการปรับให้เหมาะสมของการผสมผสานวัสดุและนำการออกแบบที่ขับเคลื่อนด้วย AI มาใช้ เทคโนโลยีนี้สามารถแก้ไขปัญหาสำคัญในด้านความทนทาน ประสิทธิภาพ และการปรับแต่งได้

สำรวจโซลูชันปั๊มนวัตกรรมของ PinCheng Motor:
เยี่ยมชมเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ PingCheng Motorเพื่อค้นพบผลิตภัณฑ์ล้ำสมัยเช่นปั๊มสุญญากาศไมโคร 385และบริการ OEM/ODM ที่กำหนดเอง