โฟมโลหะ (Metal Foam) – นวัตกรรมไทยเพื่ออุตสาหกรรมไทย

โดยปกติถ้าพูดถึงโฟม ใครๆก็จะนึกถึงโฟมขาวๆ ที่เป็นวัสดุที่ทำจากพลาสติก และนิยมนำมาใส่อาหาร หรือข้าวของต่างๆใช่ไหมละครับ แต่ทว่า….ในวงการอุตสาหกรรมยังมี “โฟมโลหะ”ที่เป็นได้รับการนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และขนส่ง รวมถึงอุตสาหกรรมก่อสร้างและที่อยู่อาศัย

ซึ่งนวัตกรรมนี้ บริษัทไทเซ โคเกียว (ประเทศไทย) จำกัด และเอ็มเทค สวทช ที่ได้พัฒนา “การผลิตโฟมอะลูมิเนียมจากน้ำโลหะ” ขึ้นเพื่อทำให้กระบวนการผลิตโฟมอะลูมิเนียมจากน้ำโลหะมีตันทุนต่ำลง และเป็นองค์ความรู้สำหรับสนับสนุนอุตสาหกรรมไทยในอนาคตอีกด้วยครับ

โฟมโลหะ หรือ Metal Foam คืออะไร ?

“โฟมโลหะ” เป็นวัสดุโลหะที่มีรูพรุนมากถึง 75-95.9 % โดยปริมาตร ทำให้มีน้ำหนักเบากว่าโลหะแบบก้อนตันๆ และด้วยความที่วัสดุที่เป็นโลหะ และการออกแบบโครงสร้างด้วยนวัตกรรมทำให้มีสมบัติด้านความแข็งแรง ความเหนียว ความสามารถในการนำความร้อน และทนอุณหภูมิสูงที่ดีกว่าโฟมที่ทำจากวัสดุอื่น ๆ นอกจากนี้ยังมีสมบัติในการดูดซับเสียงได้ดีอีกด้วย โฟมโลหะจึงเป็นวัสดุที่น่าสนใจและสามารถนำมาประยุกต์ใช้งานในด้านต่าง ๆ ทั้งในอุตสาหกรรม ตลอดจนภาคครัวเรือน

นวัตกรรมกรรมโดยคนไทยเพื่ออุตสาหกรรมไทย

ทีมนักวิจัยจากเอ็มเทค (MTEC) สวทช. ได้พัฒนาองค์ความรู้เรื่องการผลิตโฟมโลหะชนิดต่าง ๆ อย่างต่อเนื่องมาในระยะเวลาหลายปี โดยเฉพาะ “การพัฒนากระบวนการผลิตโฟมไทเทเนียมบริสุทธิ์แบบเซลล์เปิด” และทำให้ได้รับรางวัลผลงานวิจัยระดับดีมากจากงานวันนักประดิษฐ์ประจำปี พ.ศ. 2560

โครงการดังกล่าว เอ็มเทค สวทช. ได้ทำวิจัยและพัฒนาร่วมกับ “บริษัทไทเซ โคเกียว (ประเทศไทย) จำกัด” เพื่อพัฒนาการผลิตโฟมไทเทเนียมบริสุทธิ์แบบเซลล์เปิด โดยใช้กระบวนการชุบสารแขวนลอยบนต้นแบบโฟมพอลิเมอร์ เพื่อให้ได้โฟมไทเทเนียมที่ไม่เปราะและสามารถรับแรงกดได้ดี

โฟมไทเทเนียมแบบเซลล์เปิด (Open Cell Titanium Foam)

โฟมไทเทเนียมแบบเซลล์เปิด (Open cell titanium foam) คือ “ไทเทเนียมที่มีโครงสร้างเป็นโครงร่างตาข่ายที่มีความพรุนสูง รูพรุนมีลักษณะต่อเนื่องกัน” ดังนั้นของเหลวหรือก๊าซสามารถไหลผ่านได้อย่างอิสระ และยังสามารถรับภาระ หรือ load ได้สูง

ทั้งนี้โฟมโลหะแบบเซลล์เปิด จะนิยมนำไปใช้เป็นตัวกรอง หรือ filter ในงานที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ขั้วในระบบเคมีไฟฟ้า ซึ่งต้องการความต้านทานการกัดกร่อนสูงและต้องการพื้นที่ผิวสูง หรือ การที่จะนำไปประยุกต์ใช้เป็นวัสดุทางการแพทย์เพื่อปลูกฝังในร่างกายที่ต้องการวัสดุที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

“กระบวนการผลิตโฟมไทเทเนียม (Manufacturing process)”

กระบวนการผลิตโฟมไทเทเนียมแบบเซลล์เปิดโดยใช้กระบวนการชุบสารแขวนลอยกับต้นแบบโฟมพอลิเมอร์ เริ่มจากการคัดเลือกวัสดุตั้งต้นและวิจัยขั้นตอนการผลิตและตัวแปรในการผลิตให้สามารถผลิตโฟมไทเทเนียมที่มีสมบัติเชิงกลที่ดี

โฟมไทเทเนียมที่ผลิตได้มีโครงสร้างสม่ำเสมอ มีความแข็งแรง ไม่เปราะ ไม่มีสารปนเปื้อน การวิเคราะห์โดยเทคนิคเอกซเรย์ดิฟแฟรกชัน แสดงให้เห็นว่าระดับความพรุนอยู่ในช่วง 86-92% โดยมีขนาดของเซลล์ระหว่าง 1.1-2.4 มิลลิเมตร

โฟมอะลูมิเนียม (Aluminum Foam)

“โฟมอะลูมิเนียม” ได้รับการนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และขนส่ง รวมถึงอุตสาหกรรมก่อสร้างและที่อยู่อาศัย โดยใช้ในโครงสร้างที่ต้องรับแรงกระแทก, ใช้เป็นวัสดุดูดซับเสียง ,ใช้เป็นฉนวนกันความร้อนหรือตัวระบายความร้อน ปัจจุบันแม้จะมีผู้ผลิตโฟมอะลูมิเนียมจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในต่างประเทศแล้ว แต่ในประเทศไทยยังมีการใช้งานน้อยเพราะมีราคาแพง

ซึ่งเกิดจากตันทุนที่สูงทั้งด้านวัตถุดิบและกระบวนการผลิต ทีมนักวิจัยจากศูนย์เทคโนโลยี-โลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) จึงได้พัฒนา “การผลิตโฟมอะลูมิเนียมจากน้ำโลหะ” ขึ้นเพื่อทำให้กระบวนการผลิตโฟมอะลูมิเนียมจากน้ำโลหะมีตันทุนต่ำลงดังนี้นะครับ

ทีมนักวิจัยฯ เลือกพัฒนาวิธีผลิตโฟมอะลูมิเนียมด้วยการพ่นอากาศลงในน้ำโลหะโดยตรง เนื่องจากเป็นการผลิตโฟมโลหะที่มีต้นทุนต่ำที่สุด แต่วิธีนี้มีจุดด้อยที่ต้องแก้ไขคือการควบคุมโครงสร้างของโฟมโลหะทำได้ค่อนข้างยาก จึงต้องพัฒนากระบวนการผลิตโฟมอะลูมิเนียมให้มีโครงสร้างตามต้องการ

และคิดค้นวิธีการผลิตขึ้นใหม่ โดยใช้วัสดุทรงกลมซึ่งสามารถทนอุณหภูมิสูง และมีพื้นผิวรูปแบบต่าง ๆ เป็นวัสดุที่ทำให้เกิดรู่พรุนรูปแบบต่าง ๆ ภายในโฟมอะลูมิเนียมวัสดุดังกล่าวมีราคาถูกและสามารถปั้นเป็นรูปทรงกลมได้ด้วยเครื่องปั้นเม็ดที่มีจำหน่ายในท้องตลาด

“ทำให้การผลิตโฟมอะลูมิเนียมมีต้นทุนการผลิตต่ำ อีกทั้งยังช่วยลดการนำเข้าจากต่างประเทศ”

การจดสิทธิบัตรและการนำไปประยกต์ใช้

บริษัทไทเซ โคเกียว (ประเทศไทย) จำกัด และเอ็มเทค สวทช.ได้ร่วมยื่นจดสิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์และการออกแบบ รวมถึงตีพิมพ์ผลงานวิจัยในวารสารนานาชาติ ผลงานจากโครงการนี้ได้รับการต่อยอดขยายการผลิตในระดับอุตสาหกรรมโดยบริษัทไทเซ โคเกี่ยว (ประเทศไทย) จำกัด และมีการจำหน่ายเชิงพาณิชย์แล้ว

โฟมอะลูมิเนียมที่ได้มีสมบัติเด่นคือ ดูดซับเสียงที่ความถี่เสียงต่างๆได้ตามลักษณะการใช้งาน สามารถใช้กั้นเสียงที่เกิดจากโรงงาน สถานที่ก่อสร้าง งานจราจร เพราะมีความทนทาน และใช้ลดเสียงจากชิ้นส่วนภายในเครื่องใช้ไฟฟ้า รวมทั้งใช้เป็นแผ่นดูดซับเสียงภายในอาคารไม่ติดไฟและไม่เป็นพิษต่อผู้อยู่อาศัยได้ ปัจจุบันมีบริษัทเอกชนของไทยรับการถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตโฟมอะลูมิเนียมเพื่อผลิตและจำหน่ายเชิงพาณิชย์แล้ว

ขอขอบคุณข้อมูลและข่าวสารดีๆแบบนี้จากทาง สวทช : https://www.nstda.or.th/

แล้วพบกับสาระความรู้ทางด้านงานช่าง และงานวิศวกรรมได้ในโพสต์ถัดๆไปนะครับ หรือสามารถตามสื่อตามๆของเราด้านล่างเลยนะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit :  https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g

#นายช่างมาแชร์ #Metalfoam #Titanium #Aluminium #nstda #MTEC