ต่อชิ้นงานพิมพ์ 3 มิติ: กาว CA อีพ็อกซี ตัวทำละลาย เดือย และ หางเหยี่ยว

ชิ้นงานที่ใหญ่เกินเตียง หรือรูปทรงที่พิมพ์ทีเดียวไม่ได้ ต้องผ่าแล้วต่อกลับ ตัวเลือกหลักมีสามแบบ คือ กาวร้อน (CA) อีพ็อกซีสองส่วน และตัวทำละลายที่ละลายผิวพลาสติกให้เชื่อมกัน แต่ละแบบเหมาะกับวัสดุต่างกัน และกาวดีแค่ไหนก็สู้รอยต่อที่ออกแบบมาดีไม่ได้

บทนี้เป็นงานหลังพิมพ์ (post-processing) ถ้าต้องการผิวเนียนจากฝั่ง slicer ดูทำผิวงานพิมพ์ให้เนียน

กาวแบบไหนกับพลาสติกอะไร

กาว	PLA	PETG	ABS / ASA	ติดเร็วแค่ไหน	จุดเด่น
CA (กาวร้อน)	ได้	ได้	ได้	ไม่กี่วินาที แข็งเต็ม 8–24 ชม.	ง่ายสุด แรงยึดดีบนผิวที่มีรูพรุน
อีพ็อกซีสองส่วน	ได้	ได้	ได้	ไม่ถึง 90 วินาที ถึงเกิน 12 ชม. ตามสูตร	อุดช่องว่างได้ ใช้เป็นเนื้อโป๊ได้
acetone (ตัวทำละลาย)	ไม่แนะนำ	ไม่ได้	ได้	ไม่กี่วินาทีถึงนาที ชิ้นใหญ่แห้งสนิทหลายวัน	เชื่อมเป็นเนื้อเดียว ถอดไม่ได้

ข้อมูลในตารางมาจากคู่มือการติดกาวของ Prusa ซึ่งบอกว่า CA ใช้ได้ “เกือบเท่ากัน” กับวัสดุพิมพ์ทั่วไป ส่วน PETG “เฉื่อยต่อสารเคมีที่มือสมัครเล่นหาได้” จึงเชื่อมด้วยตัวทำละลายไม่ได้ ตัวทำละลายที่ละลาย PLA ได้จริงเป็นสารอันตรายกว่า acetone มาก อย่าหามาใช้เอง

TPU ติดด้วย CA ได้เฉพาะเมื่อผิวที่ประกบกันแข็งพอสมควร ส่วน nylon คู่มือของ Prusa ไม่ได้ให้คำแนะนำ และระบุว่ากาวพลาสติกบางตัวใช้กับ PP (polypropylene) ไม่ได้ วัสดุพวกนี้ลองกับเศษชิ้นก่อน หรือออกแบบเป็นสลักหรือสกรูแทน

ตัวเลขจริง: กาวไหนแรงกว่า

Prusa ทดสอบดึงชิ้นงานที่ติดกาวแบบไม่เป็นทางการ (ตัวอย่างน้อย ไม่คุมเงื่อนไข) ได้ตัวเลขที่ใช้เทียบกันได้

กาว	PLA (MPa)	PETG (MPa)	ASA (MPa)
CA ทั่วไป	9.8	13.1	9.4
อีพ็อกซี 5 นาที	6.3	5.1	2.0
กาวพลาสติกแบบตัวทำละลาย	0.9	2.5	2.5

ตัวอย่างคิด: ชั้นวางผ่ากลาง หน้าตัด 40 × 20 mm

1. พื้นที่หน้าสัมผัส = 40 × 20 = 800 mm²
2. CA บน PLA: 800 × 9.8 = ราว 7,800 N ในทางทฤษฎี
3. กาวตัวทำละลายบน PLA: 800 × 0.9 = ราว 720 N น้อยกว่าเกือบ 11 เท่า

อย่าเอาตัวเลขนี้ไปออกแบบรับน้ำหนักจริง แรงดึงตรง ๆ ในห้องทดสอบต่างจากแรงงัดและแรงฉีก (peel) ที่เกิดจริงมาก ใช้เป็นอัตราส่วนเพื่อเลือกกาว และสังเกตว่า พื้นที่หน้าสัมผัสคือตัวคูณ ผ่าชิ้นตรงที่หน้าตัดกว้างจะได้รอยต่อที่แข็งกว่า

ความร้อนก็สำคัญ CA ทั่วไปเหลือแรงยึดราว 50% ที่ 80 °C และราว 20% ที่ 100 °C ส่วน CA ชนิดทนร้อนยังเหลือราว 80% ที่ 120 °C

เตรียมผิวก่อนทา

1. ผิวที่ประกบต้อง เรียบและสะอาด ขัดด้วยกระดาษทรายให้แนบกันสนิท เช็ดฝุ่นออก
2. เอาคราบมัน รอยนิ้ว สี และกาวเก่าออกให้หมด
3. ลองประกบแห้งก่อน ถ้าโยกหรือมีช่อง แก้ที่ชิ้นงานก่อนทากาว
4. CA ชอบผิวที่มีรูพรุนเล็กน้อย กาวแบบไหลซึม (CA เหลวมาก หรือตัวทำละลาย) ต้องการผิวเรียบสนิท ไม่งั้นกาวจะไหลไปตามร่องชั้นออกไปเลอะที่อื่น

เคล็ดจากคู่มือ Prusa: ยึดตำแหน่งด้วย CA หยดเล็ก ๆ ก่อน แล้วค่อยเติมอีพ็อกซีส่วนที่เหลือ ได้ทั้งความเร็วและแรงยึด อีพ็อกซีต้องผสมตามสัดส่วนบนฉลากเป๊ะ ใส่ตัวแข็งมากไปไม่ได้แข็งเร็วขึ้น แต่จะร้อน เกิดฟอง และผลแย่ลง

ออกแบบรอยต่อ: เดือยและหางเหยี่ยว

กาวควรทำหน้าที่ยึดไม่ให้หลุด ส่วนการจัดตำแหน่งและรับแรงเฉือนให้รูปทรงทำ

• เดือย (dowel / plug) หมุดกลมเสียบรู ช่วยให้สองชิ้นตรงกันพอดีและรับแรงเลื่อน PrusaSlicer มีเครื่องมือ Cut สร้างให้ได้ทั้งแบบ plug (เดือยติดชิ้นหนึ่ง) dowel (พิมพ์หมุดแยก) และ snap (เขี้ยวล็อก)
• หางเหยี่ยว (dovetail) ร่องรูปคางหมูที่ล็อกไม่ให้ดึงแยกในทิศเดียว PrusaSlicer มีโหมด Dovetail ในเครื่องมือ Cut เหมาะกับแผ่นยาวที่ต่อกันด้านข้าง
• สกรูหรือแม่เหล็ก ถ้าต้องถอดได้ ฝังน็อตหรือแม่เหล็กระหว่างพิมพ์ด้วยคำสั่งหยุดพิมพ์ (pause) ที่ชั้นที่ต้องการ

ระยะเผื่อของเดือยและรูใช้ค่าเดียวกับงานสวม: เสียบมือได้ไม่โยกราว 0.1–0.2 mm ต่อด้าน ถ้าจะทากาวด้วยเผื่อหลวมขึ้นเล็กน้อยให้กาวมีที่อยู่ รายละเอียดอยู่ในบทพิมพ์ให้ได้ขนาดตรง ส่วนการเลือกระนาบผ่าและพิมพ์เดือยแบบนอนให้แข็งแรง ดูบทวางชิ้นงานบนเตียง

ผ่าชิ้นตรงที่แรงน้อย และให้หน้าตัดกว้างที่สุดเท่าที่ทำได้ รอยต่อที่ดีที่สุดคือรอยที่กาวแทบไม่ต้องทำงาน

เชื่อม ABS/ASA ด้วย acetone

acetone ละลายผิว ABS และ ASA ให้หลอมติดกันเป็นเนื้อเดียว ถอดไม่ได้อีก ชิ้นเล็กจับติดในไม่กี่วินาทีถึงนาที แต่ชิ้นใหญ่ใช้หลายวันกว่าจะแห้งสนิท และรอยต่อหดตัวเล็กน้อยขณะแห้ง กดค้างนานขึ้นได้รอยต่อดีขึ้น แต่ก็ยังไม่แข็งเท่าเนื้อวัสดุรอบข้าง

ตัวทำละลายอุดช่องว่างเองไม่ได้เหมือน CA หรืออีพ็อกซี ถ้ามีช่องให้เสียบเศษพลาสติกหรือเส้นฟิลาเมนต์ชนิดเดียวกันลงไป หรือละลายเศษ ABS ในอะซิโตนให้เป็นกาวเนื้อข้นขึ้น

ความปลอดภัย

• อากาศถ่ายเท สำคัญกว่าตอนพิมพ์อีก ไอ CA ระคายตาและทางเดินหายใจ ตัวทำละลายกลิ่นแรงและไวไฟ
• acetone ไวไฟมาก ไม่มีเปลวไฟ ฮีตเตอร์ หรือประกายไฟในห้อง ปิดฝาขวดทุกครั้ง
• CA ติดผิวหนังได้ทันที ใส่แว่นกันกระเด็น CA หยดลงผ้าฝ้ายหรือขนสัตว์เกิดความร้อนจนผ้าไหม้ได้ อย่าเช็ดกาวด้วยผ้าฝ้าย
• อีพ็อกซีที่ยังไม่แข็งก่อภูมิแพ้ผิวหนัง สถาบันประกันอุบัติเหตุของเยอรมนี (DGUV) ระบุว่าอีพ็อกซีเป็นสาเหตุหลักของโรคผิวหนังจากภูมิแพ้ในงานอาชีพ คนที่แพ้แล้วจะแพ้ทุกครั้งที่สัมผัส ใส่ถุงมือไนไตรล์ อย่าให้สัมผัสผิว เมื่อแข็งตัวแล้วไม่ก่อภูมิแพ้อีก ถ้ามีผื่นหลังสัมผัส ปรึกษาแพทย์

กาวทุกชนิดอ่านฉลากและเอกสารความปลอดภัย (SDS) ของยี่ห้อนั้นก่อนใช้ สูตรต่างกัน ข้อควรระวังต่างกัน

ข้อผิดพลาดที่เจอบ่อย

• ทาบนผิวที่มีฝุ่นจากการขัด กาวติดฝุ่น ฝุ่นไม่ติดชิ้นงาน หลุดทั้งแผ่น
• ใช้ acetone กับ PETG หรือ PLA ไม่เกิดอะไร เสียเวลาและเสี่ยงไฟ
• ทา CA เยอะเกิน กาวล้นเลอะผิว และขึ้นคราบขาว (frosting) รอบรอยต่อ ทาบางและกดให้แนบ
• ใช้รอยต่อแบบชนเรียบอย่างเดียว ไม่มีเดือย ชิ้นเลื่อนตอนกาวยังไม่แข็ง และรับแรงเฉือนได้น้อย
• ใช้กาวเก่าเก็บนาน CA เปิดแล้วอายุแค่หลักเดือน อีพ็อกซีเก่าอาจดูปกติแต่ไม่แข็งตัว
• ขยับชิ้นงานก่อนแข็งเต็ม CA จับในไม่กี่วินาทีแต่แข็งเต็มต้องรอ 8–24 ชั่วโมง

บทถัดไป: ขัด รองพื้น และทาสีงานพิมพ์

แหล่งข้อมูล

• The ultimate guide to gluing and joining 3D prints — Prusa blog
• Cut tool — Prusa Knowledge Base
• ASA — Prusa Knowledge Base
• Epoxy resins — DGUV Institute for Occupational Safety and Health (IFA)