ปลดล็อคข้อจำกัดการออกแบบด้วย 3D Printing

ในวิวัฒนนาการของวงการสถาปัตยกรรม สิ่งปลูกสร้างรูปทรงเหลี่ยมตรงธรรมดาถูกความสร้างสรรค์ของนักออกแบบพัฒนามาสู่ลัทธิ Deconstructivism ที่สถาปัตยกรรมมีรูปทรงหวือหวา ผนังหลังคาและองค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมมีลูกเล่นด้วยเส้นสายโค้งมนที่ฉีกกฎของเสาคาน งานสไตล์นี้มักกลายเป็นไอคอน และสถาปนิกเจ้าของผลงานหลายท่านก็กลายเป็นตำนาน อาทิ Antoni Gaudí, Frank O. Gehry และ Zaha Hadid ในฐานะนักออกแบบ หรือสถาปนิก คุณเองก็อาจเคยจินตนาการถึงชิ้นงานรูปทรงอิสระแปลกตา หรือผลงาน Deconstructivism แต่แล้วจินตนาการอันบรรเจิดนั้น ก็ถูกดับลงด้วยข้อจำกัด ทั้งต้นทุน และกรรมวิธีการขึ้นรูปก่อสร้าง แต่ด้วยเทคโนโลยี 3D Printing การก่อสร้างอาคารรูปทรงอิสระ (Free Form) จะไม่ใช่เรื่องยากเกินเอื้อมอีกต่อไป

Walt Disney Concert Hall โดย Frank Gehry ที่ Los Angeles, California หนึ่งในสถาปัตยกรรมโด่งดังจากลัทธิ Deconstructivism

และ CPAC Green Solution ในฐานะผู้นำด้านเทคโนโลยีการก่อสร้างก็ไม่รอช้า พัฒนา CPAC 3D Printing Solution ร่วมกับสถาบันชั้นนำทั้งในไทยและต่างประเทศ เราหวังว่านวัตกรรมนี้จะเข้ามาทะลายข้อจำกัด ปลดเปลื้องอิสระในการออกแบบ ตอบสนองความต้องการสร้างสรรค์ผลงานและนำเสนอจินตนาการที่ไร้ขอบเขต ทำให้การก่อสร้างอาคาร Deconstructivism หรือชิ้นงานออกแบบด้วยรูปทรงอิสระ (Free Form) กลายเป็นเรื่องที่เข้าถึงง่าย และแปรเปลี่ยนไอเดียเป็นผลงานที่จับต้องได้จริงอย่างสะดวกรวดเร็ว

3D Printing คืออะไร

คือนวัตกรรมการขึ้นรูปก่อสร้างสามมิติโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ หรือ Digital Fabrication โดยจะฉีดขึ้นรูปวัสดุจากหัวปริ๊นทีละเลเยอร์จากล่างขึ้นบน (Additive Manufacturing) โดยการขึ้นรูปจะเป็นไปตามการเคลื่อนตัวของหัวปริ๊นซึ่งถูกตั้งค่าเอาไว้แล้ว จึงสามารถผลิตชิ้นงานในกลุ่ม Parametic Design หรืองานออกแบบรูปทรงอิสระที่มี Algorithm มารองรับ ได้ตามแบบอย่างรวดเร็วและแม่นยำ จึงเป็นเทคนิคที่เหมาะกับการขึ้นรูปงานออกแบบ Free Form ทั้งชิ้นงานขนาดเล็ก อาทิ เฟอร์นิเจอร์ ป้ายชื่อโลโก้ ปะการังเทียม ของประดับตกแต่ง องค์ประกอบทางสถาปัตยกรรม รั้ว Facade ไปจนถึงอาคารที่พักอาศัย

โดยสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท จำแนกตามวัสดุในการขึ้นรูป ได้แก่

Extrusion Printing คือ การขึ้นรูปด้วยซีเมนต์ผสมสำเร็จ ชิ้นงานจะเริ่มคงตัวทันทีที่เนื้อปูนออกมาจากหัวปริ๊น การขึ้นรูปวิธีนี้เหมาะกับชิ้นงานขนาดใหญ่ หรืออาคารสถาปัตยกรรมจุดเด่น

• ชิ้นงานที่ได้จากกรรมวิธีนี้จะมีความแข็งแรงสูง
• ใช้ซีเมนต์แค่เท่าที่จำเป็น จึงไม่มีขยะเหลือทิ้งการกระบวนการขึ้นรูป
• พื้นผิวจะมีลักษณะเป็นเลเยอร์ เป็นเสน่ห์ของการขึ้นรูปด้วยวิธีนี้ ซึ่งฉาบตกแต่งทับได้หากต้องการผิวเรียบ

ซีเมนต์ที่ผสมแล้วถูกฉีดออกมาจากหัวปริ๊นเพื่อขึ้นรูปทีละเลเยอร์

Powder Printing คือ การโรยผงซีเมนต์ทีละเลเยอร์ แล้วจึงโปรยน้ำตามเฉพาะส่วนที่ต้องการขึ้นรูป บริเวณที่ผงซีเมนต์โดนน้ำจะคงตัว หลังจากนั้นจึงเป่าไล่ผงซีเมนต์ส่วนที่ไม่โดนน้ำทิ้งไป การขึ้นรูปวิธีนี้เหมาะกับของประดับตกแต่ง หรือชิ้นงานขนาดเล็ก โดยมากแล้ว CPAC จะพัฒนาสูตรซีเมนต์สำหรับลูกค้าที่มีเครื่องปริ๊นประเภทนี้อยู่แล้ว

จุดเด่น

• สามารถขึ้นรูปทรงที่ซับซ้อน หรือมีโพรงกลวงภายในได้ เนื่องจากซีเมนต์ส่วนที่ไม่โดนน้ำจะช่วยพยุงขณะที่ชิ้นงานค่อยๆเซ็ทตัว
• ได้พื้นผิวงานที่ละเอียดกว่า
• ไม่มีขยะ เนื่องจากผงซีเมนต์ที่เหลือจากการขึ้นรูป สามารถนำมาเป็นส่วนผสมในการขึ้นรูปครั้งต่อไปได้

อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดของการพิมพ์ด้วยวิธีนี้คือขั้นตอนการเป่าผงซีเมนต์ที่เหลือจากการขึ้นรูปทำให้หน้างานมีฝุ่นฟุ้งกระจาย รวมทั้งต้องมี Post-processing เพื่อเสริมความแข็งแรงให้ชิ้นงาน เช่น เคลือบด้วยเรซิ่น

การขึ้นรูปด้วยกรรมวิธี 3D Powder Printing ต้องโปรยน้ำในส่วนที่ต้องการให้ผงซีเมนต์เซ็ทตัวขึ้นรูป และเป่าส่วนที่เหลือทิ้ง

ปฏิวัติวงการออกแบบด้วยการขึ้นรูปก่อสร้างสามมิติ

จากที่ได้กล่าวถึงในข้างต้น จะเห็นว่าเทคโนโลยีการพิพม์สามมิติได้เข้ามาสร้างมาตรฐานใหม่ให้งานออกแบบ อาทิ

• ลดทอนข้อจำกัดของงานออกแบบ สามารถขึ้นรูปทรง Free Form ทำให้จินตนาการและความสร้างสรรค์แปรเปลี่ยนเป็นวัตถุที่จับต้องได้จริงโดยง่าย
• นวัตกรรมที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพราะไม่มีขยะเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิต
• ลดขั้นตอนการทำงาน บอกลาการขึ้นรูปด้วยโมลต์ เพียงปริ๊นจากหัวปริ๊น ก็ได้รูปทรงอิสระตามต้องการ
• ประหยัดต้นทุน หากต้องการขึ้นรูปชิ้นงานที่แตกต่างกันจำนวนมาก คงไม่คุ้มค่าที่จะหล่อโมลต์ซึ่งมีราคาสูงสำหรับทุกรูปทรง แต่การพิมพ์สามมิติช่วยให้การขึ้นรูปชิ้นงานจำนวนมากหลากรูปแบบไม่ถูกจำกัดด้วยงบประมาณ สามารถผลิตแบบ Mass Customization ได้
• ลดความผิดพลาดจากแรงงานคน
• คุณสมบัติเด่นของผนัง ด้วยกรรมวิธีการขึ้นรูป ทำให้เกิดช่องว่างในผนัง (Air Pocket) เป็นฉนวนช่วยให้การถ่ายเทความร้อนต่ำ ทำให้ความร้อนลดลง และยังกันเสียง กันไฟได้ดีกว่ามาตรฐาน
• ความแข็งแรงเทียบเท่าคอนกรีต

ความโดดเด่นของเทคโนโลยี CPAC 3D Printing Solution

การพิมพ์สามมิติของ CPAC เป็นการพิมพ์แบบ Extrusion Printing ซึ่ง CPAC Green Solution ตั้งใจยกระดับ และลดทอนข้อจำกัดให้แก่วงการออกแบบก่อสร้าง โดยเราพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อรองรับทุกขั้นตอนของอย่างครบวงจร ตั้งแต่ ซอฟต์แวร์ (Program/ Software) เครื่องจักร (Machine) และวัสดุ (Material)

โดยกรรมวิธีการขึ้นรูป เริ่มจากเตรียมดิจิทัลโมเดล (Modeling) ตามแบบของลูกค้า แล้วทำการวิเคราะห์โครงสร้าง (Structural Analysis) เพื่อตรวจสอบว่าชิ้นงานที่ปริ๊นจะแข็งแรงเพียงพอ หรือหาทางปรับแบบ วางแผนเสริมโครงสร้างอื่นให้คงรูปได้ จากนั้นจึงทำการแบ่ง (Slicing) เพื่อแยกเลเยอร์ วางเส้นทางให้หัวปริ๊นเดิน และแปลงไฟล์เป็น G-Code หรือภาษาที่ใช้สำหรับสั่งการหัวปริ๊น ก่อนการปริ๊นขึ้นรูปในขั้นตอนสุดท้าย

เสน่ห์ของชิ้นงานจากการขึ้นรูปก่อสร้างสามมิติ

ชิ้นงานจาก 3D Printing จะมีเสน่ห์ที่เรียกได้ว่าเป็นเอกลักษณ์เฉพาะคือพื้นผิวเป็นเส้นเลเยอร์ที่มีความหนาของเส้นซีเมนต์ และการขึ้นรูปทรงที่โค้งมน ลักษณะแบบ Blob Design ซึ่งแตกต่างจากวัสดุอื่นที่ขอบชิ้นงานคมหรือชัด หากนักออกแบบเข้าใจธรรมชาติของกรรมวิธีการขึ้นรูปนี้ จะสามารถออกแบบโดยดึงรูปเแบบเฉพาะนี้มาเป็นจุดเด่นให้กับงานออกแบบได้

หนึ่งในตัวอย่างผลงานที่นำเอกลักษณ์ของการพิมพ์ที่ได้ผลลัพธ์เป็นชิ้นส่วนที่โค้งมน คือ ร้านกาแฟ Espressoman คาเฟ่ดีไซน์ที่นำจุดเด่นของการพิมพ์สามมิติมาสร้างเป็นเคาน์เตอร์บาร์และเก้าอี้ที่มีความโค้งมน พื้นผิวเคาน์เตอร์บาร์ ที่เป็นเอกลักษณ์ไม่เหมือนใคร ผสานกับวัสดุคอนกรีตที่พื้นผิวดิบ แข็งแรง และคงทน กลมกลืนด้วยท็อปแบบสแตนเลส เพื่อไม่ให้อารมณ์ดูดิบจนเกินไป หากใครสนใจสามารถแวะเข้าไปชิมกาแฟ และชื่นชมผลงานได้ที่ SCG Home Experience โซน Home Inspiration Lounge ตั้งอยู่ที่ Crystal Design Center เลียบทางด่วนเอกมัย-รามอินทรา หรือดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่นี่

นอกจากเรื่องของงานดีไซน์ที่ฟอร์มเป็นอิสระ เพื่องานตกแต่ง (Decoration) ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวแล้ว การพิมพ์สามมิติด้วยวัสดุที่เป็นซีเมนต์นั้น ผู้ออกแบบควรต้องคำนึงถึงความปลอดภัยและประโยชน์ใช้สอย เพราะวัสดุที่ใช้เป็นวัสดุก่อสร้าง (Construction) ต้องมีความแข็งแรง รับน้ำหนักได้

อนาคตของของวงการพิมพ์สามมิติ

ถึงแม้ว่าในปัจจุบัน ทั่วโลกอาจยังไม่มีการกำหนดมาตรฐานมารองรับโครงสร้างอาคารจากการพิมพ์สามมิติจึงยังคงต้องมีเสาคานเป็นองค์ประกอบในการรับน้ำหนัก แต่นวัตกรรมการขึ้นรูปอาคารด้วยการพิมพ์สามมิติก็ลดทอนข้อจำกัดที่เป็นปัญหาของสถาปนิกและนักออกแบบมาช้านาน ทำให้ดีไซน์ที่เคยทำได้ยาก เช่น Deconstructivism กลายเป็นงานออกแบบที่สร้างจริงได้โดยง่าย ช่วยแก้ปัญหาผลงานไม่เป็นไปตามการออกแบบ ปลดปล่อยจินตนาการของผู้ออกแบบ ช่วยซัพพอร์ทการออกแบบของสถาปนิก ในราคาที่เข้าถึงได้ และด้วยคุณสมบัติอีกหลายประการที่การขึ้นรูปวิธีอื่นทดแทนไม่ได้ เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติจึงจะเป็นเทคโนโลยีที่จะถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายอย่างแน่นอนในเร็ววัน

CPAC Green Solution ไม่หยุดพัฒนานวัตกรรมเพื่อเป็นผู้นำการขึ้นรูปชิ้นงานสามมิติ อาทิ พัฒนาวัสดุที่มีน้ำหนักเบาลงสำหรับขึ้นรูปของตกแต่ง การลดปริมาณปูนเพื่อตอบเทรน Low-carbon การผสมสีลงในเนื้อปูนเพื่อขึ้นรูปชิ้นงานที่มีสีสันตามต้องการและลดขั้นตอนการทำสี เป็นต้น ร่วมด้วย Green Solution อื่นๆอีก ไม่ว่าจะเป็น CPAC BIM หรือ CPAC Drone Solution

การขึ้นรูปก่อสร้างสามมิติโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เป็นเรื่องใหม่ในวงการออกแบบก่อสร้าง แต่หากคุณคือนักออกแบบหรือสถาปนิกที่กำลังมองหาทางเลือกใหม่เพื่อสร้างจินตนาการของคุณให้เป็นจริง นี่อาจเป็นคำตอบ

ทำความรู้จัก CPAC Green Solution เพิ่มเติม หรือปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ Inbox คลิก! หรือติดต่อ CPAC Contact Center โทร. 02-555-5555