การหล่ออะลูมิเนียม (aluminium casting) เป็นหนึ่งในกระบวนการขึ้นรูปอะลูมิเนียมผสมที่นิยมใช้ในการผลิตชิ้นส่วนรูปทรงต่างๆ เช่น ชิ้นส่วนยานยนต์ ชิ้นส่วนอากาศยาน และอุปกรณ์เครื่องจักรกล เป้าประสงค์หลักทางเทคนิคของอุตสาหกรรมหล่ออะลูมิเนียมในไทยส่วนใหญ่คือการหล่อให้เต็มชิ้นงานและไม่มีจุดบกพร่อง ทำให้ผู้ผลิตมุ่งเน้นที่การควบคุมส่วนผสมทางเคมีเป็นหลัก
อย่างไรก็ดี แนวโน้มของกระบวนการหล่ออะลูมิเนียมในปัจจุบันมุ่งสู่ผลิตภัณฑ์ซึ่งมีสมบัติทางกลที่ดี แข็งแรงมากขึ้น แต่น้ำหนักเบาลง และเนื่องจากสมบัติทางกลของชิ้นงานสัมพันธ์โดยตรงกับโครงสร้างจุลภาคในทางโลหะวิทยา
ดังนั้น กระบวนการหล่อชิ้นงานที่มีการควบคุมโครงสร้างจุลภาคจึงทวีความสำคัญมากขึ้นในปัจจุบัน
การทำนายโครงสร้างจุลภาคของงานหล่อเป็นเรื่องท้าทาย เนื่องจากมีตัวแปรจำนวนมากที่เกี่ยวข้องในการคำนวณ และแม้ว่าโปรแกรมจำลองการหล่อจำนวนหนึ่งจะมีโมดูลที่สามารถติดตั้งเพิ่มเติมเข้าไปเพื่อให้ทำนายโครงสร้างจุลภาคได้แต่โปรแกรมเหล่านี้ก็มีราคาสูงมาก อีกทั้งการใช้งานเพื่อกำหนดค่าตัวแปรต่างๆ ในโปรแกรมก็ค่อนข้างยุ่งยากในทางปฏิบัติ
โรงงานขนาดใหญ่ที่มีการลงทุนสูงบางแห่งอาจใช้ระบบ SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) แต่การใช้ระบบนี้ก็เพียงเพื่อควบคุมขั้นตอนการผลิตเท่านั้น ยังไม่ได้ควบคุมลงไปถึงระดับโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางกลของชิ้นงานแต่อย่างใด ในขณะเดียวกันข้อมูลจากการผลิตจริงบางอย่าง เช่น การหดตัวและการเกิดช่องว่างระหว่างชิ้นงานกับแม่พิมพ์ขณะโลหะหลอมเหลวแข็งตัว ก็ความแปรปรวนสูงและควบคุมได้ยาก ปัจจัยเหล่านี้ล้วนส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อนในกระบวนการหล่อและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ทั้งสิ้น
ด้วยเหตุนี้ ทีมวิจัยจึงได้พัฒนาแอพพลิเคชั่นซอฟต์แวร์ที่สามารถทำงานร่วมกับระบบ SCADA เพื่อใช้จัดเก็บและเตรียมชุดข้อมูลสำหรับใช้ในการทำนายความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรการหล่อและโครงสร้างจุลภาคของงานหล่อ
อัลกอริทึม (algorithm) สร้างขึ้นจากองค์ความรู้ด้านวิศวกรรมและโลหะวิทยาการหล่อ ทั้งจากตำราวิชาการและประสบการณ์ของช่างหล่อที่ชำนาญ ตลอดจนการวิเคราะห์ข้อมูลโดยการทำเหมืองข้อมูลด้วยเทคนิค Decision tree เพื่อทำนายโครงสร้างจุลภาค ซึ่งจะเป็นประโยชน์นำไปสู่การปรับปรุงกระบวนการในเชิงวิศวกรรม ลดการพึ่งพาแรงงานที่ชำนาญ ลดการลองผิดลองถูก และมุ่งเน้นไปที่การควบคุมโครงสร้างเชิงโลหะวิทยาเป็นสำคัญ
ผลลัพธ์ที่ได้คือการควบคุมกระบวนการผลิตที่สามารถทำได้ง่าย ผู้ปฏิบัติหน้างานจะทราบถึงตัวแปรที่สำคัญและต้องปรับแต่งแบบเวลาจริง ซึ่งจะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพ ลดของเสีย มีความสม่ำเสมอ และที่สำคัญคือ เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นนี้มีราคาเหมาะสม ช่วยให้ผู้ประกอบการสามารถเข้าถึงได้ นับเป็นปัจจัยสนับสนุนอุตสาหกรรมการหล่ออะลูมิเนียมของไทยให้มุ่งสู่โลกแห่งอุตสาหกรรม 4.0 ต่อไป
ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ : ทีมวิจัยเทคโนโลยีการผลิตอะลูมิเนียม https://www.mtec.or.th/mma-research-group/apm-team/ หรือติดต่อ คุณอมรศักดิ์ เร่งสมบูรณ์ โทรศัพท์ 0-2564-6500 ต่อ 4622 อีเมล์ [email protected]
