TKE ใช้การพิมพ์โลหะ 3 มิติ

พลิกบทบาท “คอยล์สำหรับการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ” ในกระบวนการผลิต

กระบวนการ การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ (Induction Hardening)
เป็นหนึ่งในขั้นตอนสำคัญที่มีผลโดยตรงต่อคุณภาพและความทนทานของชิ้นส่วนโลหะ
ในขณะเดียวกัน ก็เป็นกระบวนการที่หน้างานผลิตจำนวนมากต้องเผชิญกับปัญหาซ้ำซากมาอย่างยาวนาน

หนึ่งในต้นตอของปัญหานั้นคือ
คอยล์ทองแดงสำหรับการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ

บริษัทญี่ปุ่นรายหนึ่งกำลังพยายามแก้โจทย์นี้
ด้วยการนำ เทคโนโลยีการพิมพ์โลหะ 3 มิติ (Metal Additive Manufacturing)
มาใช้กับอุปกรณ์ที่ถูกมองว่า “เปลี่ยนแปลงยาก”
บริษัทนั้นคือ TKE Co., Ltd.

จากประสบการณ์การผลิตยาวนาน สู่การตั้งคำถามกับกระบวนการ

TKE เป็นบริษัทในเครือของ Takao Industrial Group
ซึ่งก่อตั้งขึ้นตั้งแต่ปี 1974
กลุ่ม Takao เติบโตจากการผลิตชิ้นส่วนระบบส่งกำลังยานยนต์
และสั่งสมประสบการณ์ด้านการผลิตเชิงปริมาณ การควบคุมคุณภาพ
และการปรับปรุงกระบวนการในโรงงานมาอย่างต่อเนื่อง

จากประสบการณ์ดังกล่าว
กลุ่มบริษัทเริ่มตระหนักว่า
ปัญหาหลายอย่างในหน้างานไม่ได้เกิดจากการออกแบบชิ้นงานเพียงอย่างเดียว
แต่เกิดจาก ข้อจำกัดของกระบวนการผลิตและอุปกรณ์ประกอบกระบวนการ

หนึ่งในตัวอย่างที่ชัดเจนคือ
กระบวนการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ

คอยล์เหนี่ยวนำ: ข้อจำกัดที่ถูกยอมรับมาโดยตลอด

คอยล์ทองแดงสำหรับการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ
โดยทั่วไปผลิตด้วยการดัดท่อทองแดงและเชื่อมต่อด้วยการบัดกรีหลายจุด
วิธีการนี้ทำให้เกิดข้อจำกัด เช่น

• จุดบัดกรีมีแนวโน้มเป็นจุดเริ่มต้นของความเสียหาย
• อายุการใช้งานของคอยล์ไม่แน่นอน
• รูปทรงและทางเดินน้ำหล่อเย็นถูกจำกัดด้วยวิธีการผลิต
• ระยะเวลาการผลิตยาว และพึ่งพาทักษะเฉพาะของช่าง

TKE ระบุว่า
ในคอยล์แบบดั้งเดิม ปัญหาความเสียหายจำนวนมากมีความเกี่ยวข้องกับจุดบัดกรี
และมองว่านี่คือโครงสร้างที่ควรถูกทบทวนใหม่

การก่อตั้ง TKE และการนำโลหะ 3 มิติมาใช้จริง

เพื่อขับเคลื่อนแนวคิด “การผลิตรูปแบบใหม่”
Takao Industrial Group ได้ก่อตั้ง TKE Co., Ltd. ในเดือนสิงหาคม 2021

TKE เลือกใช้ การพิมพ์โลหะ 3 มิติแบบ SLM (Selective Laser Melting)
ในการผลิตคอยล์ทองแดง
โดยมุ่งเน้นการขึ้นรูปแบบชิ้นเดียว
เพื่อลดจำนวนจุดที่ต้องบัดกรีลงอย่างมาก

แนวทางนี้ช่วยให้

• โครงสร้างคอยล์มีความต่อเนื่องมากขึ้น
• สามารถออกแบบทางเดินน้ำหล่อเย็นภายในที่ซับซ้อนได้
• เพิ่มอิสระในการออกแบบรูปทรงตามลักษณะการให้ความร้อนจริง

ผลลัพธ์ที่สะท้อนในหน้างานผลิต

ตามข้อมูลที่ TKE เปิดเผย
การลดหรือขจัดจุดบัดกรีออกจากโครงสร้างคอยล์
ส่งผลต่อการใช้งานในหลายด้าน

อายุการใช้งานของคอยล์

บริษัทระบุว่า
ในบางกรณี อายุการใช้งานของคอยล์ที่ผลิตด้วยการพิมพ์โลหะ 3 มิติ
มีแนวโน้มยืดออกอย่างมีนัยสำคัญ
เมื่อเทียบกับคอยล์แบบดั้งเดิม

ความเสถียรของกระบวนการชุบแข็ง

การควบคุมการไหลของน้ำหล่อเย็นและการกระจายอุณหภูมิได้ดีขึ้น
ช่วยลดความแปรปรวนของคุณภาพการชุบแข็งในหน้างาน

ระยะเวลาการผลิต

ตามกรณีตัวอย่างของบริษัท
เมื่อข้อมูลและแบบการออกแบบได้รับการยืนยันแล้ว
ระยะเวลาการผลิตคอยล์สามารถลดลงได้อย่างมาก
เมื่อเทียบกับกระบวนการแบบเดิมที่ใช้เวลานานหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน

การออกแบบคอยล์จากมุมมองของ “กระบวนการ”

จุดเด่นอีกประการของ TKE คือ
การผสาน การวิเคราะห์สนามแม่เหล็กและความร้อน
เข้ากับการออกแบบคอยล์

บริษัทใช้เครื่องมือวิเคราะห์
เพื่อจำลองการกระจายพลังงาน ความร้อน
และสภาพการระบายความร้อน
ก่อนนำไปสู่ขั้นตอนการผลิตจริง

แนวคิดของ TKE ไม่ได้มุ่งเพียงการผลิตคอยล์ที่ “ขึ้นรูปได้”
แต่เป็นการออกแบบคอยล์ที่
ตอบโจทย์สภาพการใช้งานจริงของกระบวนการชุบแข็ง

การขยายขอบเขตสู่ชิ้นส่วนโลหะเชิงหน้าที่อื่น ๆ

แม้คอยล์สำหรับการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำจะเป็นผลิตภัณฑ์หลัก
แต่ TKE ยังเปิดรับการผลิตชิ้นส่วนโลหะอื่น ๆ
ที่โครงสร้างภายในมีผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน เช่น

• เครื่องมือตัดที่มีโครงสร้างภายในซับซ้อน
• หัวฉีดน้ำหล่อเย็น
• ชิ้นส่วนทองแดงสำหรับการถ่ายเทความร้อน
• ชิ้นส่วนที่ยากต่อการผลิตด้วยเครื่องจักร CNC แบบเดิม

กระบวนการชุบแข็งยังมีพื้นที่ให้พัฒนา

แม้การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำจะเป็นเทคโนโลยีที่ใช้งานมายาวนาน
แต่กรณีของ TKE แสดงให้เห็นว่า
การมองใหม่ที่ “อุปกรณ์รอบกระบวนการ”
ยังสามารถเปิดพื้นที่การพัฒนาได้อีกมาก

การผสานประสบการณ์การผลิตจริง
เข้ากับเทคโนโลยีการพิมพ์โลหะ 3 มิติ
ทำให้ TKE ไม่ได้เป็นเพียงผู้ผลิตคอยล์
แต่เป็นผู้เสนอแนวทางใหม่ในการออกแบบกระบวนการผลิต