◎ ความท้าทาย：

ค้นพบว่าวัสดุชีวภาพชนิดใหม่ที่ทำจากน้ำตาลสามารถสร้างชีวิตใหม่ให้กับการออกแบบบล็อคก่อสร้างอายุ 300 ปี และเปลี่ยนให้กลายเป็นเครื่องมือก่อสร้างสมัยใหม่ที่ใช้งานได้จริงหรือไม่

◎ วิธีแก้ปัญหา：

Artec Leo, Artec Studio, SOLIDWORKS

◎ ผลลัพธ์：

ขั้นตอนการตรวจสอบที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ซึ่งใช้การสแกน Artec 3D เพื่อตรวจสอบความผิดปกติในการหล่อแผ่นคอนกรีต การแปลงเป็นดิจิทัลและการวิเคราะห์ตัวอย่างมากกว่าหนึ่งร้อยตัวอย่างให้ข้อมูลเชิงลึกที่จำเป็นในการทำให้สูตร ‘Sugarcrete®’ สมบูรณ์แบบ ตอนนี้สามารถใช้เพื่อสร้างบล็อกที่มีคุณสมบัติสม่ำเสมอ พร้อมสำหรับการใช้งานในโครงการสถาปัตยกรรมที่ยั่งยืนทั่วโลก

◎ ทำไมต้อง Artec 3D ?：

ความเร็ว, จอแสดงผลในตัว และการกำหนดค่าไร้สายของ Leo ทำให้การแปลงเป็นดิจิทัลรวดเร็วและง่ายดาย แม้แต่กับผู้ใช้ใหม่ที่ใช้การสแกน 3D ก็ตาม ความเป็นมิตรต่อผู้ใช้นี้ ควบคู่ไปกับระดับความแม่นยำและความแม่นยำที่น่าทึ่ง ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถจัดการกับงานตรวจสอบที่ซับซ้อนได้

ในการสร้างคอนกรีตในการก่อสร้าง ก่อนอื่นคุณต้องสร้างซีเมนต์โดยการเผาหินปูน, ดินเหนียว และวัสดุอื่น ๆ ในเตาเผา ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการที่ใช้พลังงานและคาร์บอนไดออกไซด์มาก เมื่อคุณคำนึงถึงความเสียหายที่เกิดจากการขุดส่วนผสม การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการขนส่ง และผลกระทบที่เมืองที่ปกคลุมไปด้วยคอนกรีตมีต่อสุขภาพของเรา ปูนซีเมนต์เป็นหนึ่งในผู้ร้ายด้านสิ่งแวดล้อมที่ใหญ่ที่สุดในโลกของเรา

ในขณะที่ผู้เล่นในอุตสาหกรรมรายใหญ่พยายามที่จะรับมือกับรอยเท้าคาร์บอนขนาดมหึมา ไม่ว่าจะด้วยการดักจับคาร์บอนหรือพลังงานสีเขียว คนอื่น ๆ ต่างก็พยายามหาทางทดแทนปูนซีเมนต์ในการก่อสร้างโดยสิ้นเชิง

ฟาง, ไม้ไผ่ และแม้แต่เปลือกไข่ก็ถือเป็นทางเลือกอื่น บ่อยครั้งที่มีการเสนอว่าวัสดุทดลองควรพิมพ์แบบ 3D เช่นกัน เพื่อลดของเสีย อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากเรื่องราวความสำเร็จในการทดลองใช้แล้ว ไม่มีอะไรสามารถสลัดปูนซีเมนต์ออกจากบทบาทที่เป็นหัวใจสำคัญของการก่อสร้างสมัยใหม่ได้

น้ำตาล: ผู้กอบกู้สิ่งแวดล้อมที่น่ารักของเราเหรอ?

หนึ่งในแนวทางใหม่ล่าสุดและสร้างสรรค์ที่สุดในการแก้ปัญหายุ่งยากนี้ กำลังได้รับการพัฒนาที่ University of East London (UEL)

นอกเหนือจากผู้เชี่ยวชาญด้านการกลั่นน้ำตาลที่ Tate & Lyle Sugars แล้ว ทีม UEL กำลังทำงานเพื่อทดแทนผลิตภัณฑ์พลอยได้จากอ้อย คุณอาจถามว่า: ‘ทำไมถึงเป็นอ้อย?’ อ้อยเป็นพืชที่ได้รับการคัดเลือกมากที่สุดในโลก

ในแต่ละปีมีการเก็บเกี่ยวเกือบสองพันล้านตันทั่วโลก โดยเหลือก้านพืชจำนวน 600 ล้านตันที่บดเป็นเยื่อกระดาษที่เรียกว่า ‘ชานอ้อย’ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ สิ่งนี้ถูกกำจัดไปเป็นส่วนใหญ่ แต่ก็มีการนำกลับมาใช้ใหม่มากขึ้นเรื่อย ๆ โดยทั่วไป วัสดุดังกล่าวจะถูกนำมาใช้ซ้ำเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ แต่ทีมงาน UEL เชื่อว่าอาจมีศักยภาพในการก่อสร้างได้เช่นกัน

ภาพระยะใกล้ของกระบวนการอัดบล็อก Sugarcrete® ภาพถ่ายโดย Chromaphotography เอื้อเฟื้อโดย UEL

ในความพยายามที่จะตระหนักถึงศักยภาพนี้ ทีมงานได้พัฒนาวัสดุที่เบากว่าอิฐถึง 4-5 เท่า โดยมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่า 15-20% แต่แทนที่จะสร้างอิฐจากสูตรของพวกเขา ซึ่งตั้งชื่อว่า Sugarcrete® พวกเขาได้ทำงานร่วมกับสถาปนิกที่ Grimshaw เพื่อรื้อฟื้นการออกแบบจากปี 1699

ในปีนั้น สถาปนิกชาวฝรั่งเศส Joseph Abeille ได้เปิดตัวห้องใต้ดินแบบประกอบแบบแห้งซึ่งประกอบด้วยแผ่นคอนกรีตที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งเจาะเข้าด้วยกันเพื่อถ่ายเทน้ำหนักบนพื้นผิวโดยรวม การออกแบบที่ปรับปรุงใหม่ของทีมในขณะนี้ประกอบด้วยความสัมพันธ์แบบแรงดึงหลัง ซึ่งลดการพึ่งพาเหล็กได้มากถึง 90% ทำให้เป็นพื้นฐานที่ดีเยี่ยมสำหรับโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

อย่างไรก็ตาม เมื่อพวกเขาเริ่มกดบล็อก Sugarcrete® นักวิจัยของ UEL พบว่ามีการหดตัวจำนวนมาก เนื่องจากอุตสาหกรรมการก่อสร้างได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด ทีมงานจึงจำเป็นต้องมีวิธีการวัดผล, การหาปริมาณ และแก้ไขปัญหานี้ คำตอบ? กระบวนการ R&D ที่เป็นเอกลักษณ์เร่งและตรวจสอบโดยการสแกน Artec 3D ความเร็วสูงและแม่นยำ

การแปลงเป็นดิจิทัลที่ ‘Fab Lab’ ของ UEL

โชคดีสำหรับทีม Sugarcrete® ขณะนี้ UEL เป็นที่ตั้งของ Digital Fabrication Lab ที่เต็มไปด้วยเครื่องมือดิจิทัล รวมถึง Artec Eva Lite, Artec Eva, Artec Space Spider และ Artec Leo

ทีมพัฒนา Sugarcrete® ภาพถ่ายโดย Chromaphotography เอื้อเฟื้อโดย UEL

ตั้งแต่ปี 2006 Patrick Thorn & Co. ซึ่งเป็นหุ้นส่วนที่ได้รับการรับรองจาก Artec Gold ได้ช่วย UEL ขยายจากเครื่องกัดจำนวนหนึ่งไปสู่โรงงานที่พร้อมสำหรับอุตสาหกรรม โดยให้การฝึกอบรมไปพร้อมกัน ด้วยอุปกรณ์ของ Fab Lab นี้ นักเรียนได้ค้นพบแล้วว่าเป็นไปได้ที่จะแปลงทุกอย่างเป็นดิจิทัลตั้งแต่งานศิลปะไปจนถึงสภาพแวดล้อมกลางแจ้งเพื่อวัตถุประสงค์ในการตรวจสอบ ในขณะเดียวกันก็บรรลุผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม

ในกรณีนี้ นักพัฒนาได้ปรับใช้ Artec Leo ไร้สายตัวแรกของอุตสาหกรรมเพื่อประเมินต้นแบบ Sugarcrete® การไม่มีสายเคเบิลและจอแสดงผลในตัวทำให้ผู้มาใหม่สามารถใช้งานได้อย่างคล่องแคล่วและง่ายดาย, ความแม่นยำและความแม่นยำระดับสูงของอุปกรณ์ยังช่วยให้ระบุการหดตัวที่แน่นอนของแต่ละบล็อกและค้นพบวิธีแก้ปัญหา: สูตรที่ได้รับการปรับปรุง

Building Block Sugarcrete®ถูกต่อเข้าด้วยกัน ภาพถ่ายโดย Chromaphotography เอื้อเฟื้อโดย UEL

“เราใช้ปูนขาว ซึ่งเป็นวัสดุก่อสร้างมาตรฐานที่มีคาร์บอนน้อยกว่าซีเมนต์ แต่มันมีปริมาณน้ำซึ่งมีแนวโน้มที่จะหดตัว” Alan Chandler ผู้อำนวยการร่วมของสถาบันวิจัยความยั่งยืนของ UEL อธิบาย “ตอนนี้ เราใช้สารยึดเกาะซิลิโคนไร้น้ำที่จะ ‘ทำให้ส่วนผสมเป็นแก้ว’ ทำให้คุณเสียรูปน้อยลงและมีกำลังรับแรงอัดมากขึ้น”

“การจับภาพวัสดุที่เสร็จสมบูรณ์แล้วมีประโยชน์อย่างยิ่ง ด้วย Artec Leo เราได้พิสูจน์ว่าแผ่นคอนกรีต Sugarcrete® สามารถปรับปรุงคุณสมบัติได้อย่างไร”

สร้างจากทฤษฎีสู่ความเป็นจริง

Artec Studio ยังเป็นศูนย์กลางความสำเร็จของโครงการ Sugarcrete® อีกด้วย การใช้ฟีเจอร์ต่าง ๆ เช่น Autopilot ซึ่งทำให้ขั้นตอนการประมวลผลข้อมูลด้วยตนเองหลาย ๆ ขั้นตอนเป็นไปโดยอัตโนมัติ นักเรียนในทีมสามารถเปลี่ยนจากการสแกนไปเป็น 3D Mesh ที่มีรายละเอียดสูงได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย การบูรณาการ SOLIDWORKS อย่างใกล้ชิดของ Artec Studio ยังทำให้กระบวนการสแกนเป็น CAD เป็นเรื่องง่าย

ด้วยฟังก์ชันการส่งออก direct mesh ทำให้สามารถส่งไฟล์ไปยัง SOLIDWORKS ได้ในคลิกเดียว การบูรณาการนี้พิสูจน์แล้วว่าช่วยประหยัดเวลาได้จริง เนื่องจากท้ายที่สุดแล้วทีมต้องเปลี่ยนบล็อกเมชมากกว่าหนึ่งร้อยบล็อกให้เป็นโมเดล CAD ตามคำบอกเล่าของ Chandler นี่เป็นสิ่งสำคัญในการ “แยกความแตกต่าง” ระหว่างตัวอย่าง หลีกเลี่ยงลักษณะทั่วไป และขจัดข้อบกพร่องที่เกิดจากโอกาสล้วน ๆ

แผ่นคอนกรีต Sugarcrete® ที่สมบูรณ์พร้อมแบบจำลอง 3D ของการออกแบบส่วนท้าย ภาพถ่ายโดย Chromaphotography เอื้อเฟื้อโดย UEL

ในขณะที่ทีมทำงานร่วมกับ Tate & Lyle Sugars เพื่อระบุโอกาสในการนำไปใช้ในโลกการผลิตน้ำตาล เขาเสริมว่าการสแกน Artec 3D สามารถช่วยบรรลุเป้าหมายของสถาบันวิจัยความยั่งยืนของ UEL ในด้านการปรับปรุงการออกแบบ การสร้างแบบจำลองประสิทธิภาพ และการวิเคราะห์วงจรชีวิต (LCA)

“การวัดการหดตัวของบล็อกไม่ใช่แบบฝึกหัดทางทฤษฎีอีกต่อไป แต่กลายมาเป็นการปฏิบัติจริง” Chandler สรุป “คุณสามารถคาดเดาเส้นทางโหลดบนคอมพิวเตอร์ได้ แต่การแปลงเป็นดิจิทัลและดูตัวแปรนั้นทำได้ง่ายกว่ามาก ด้วยการสแกน 3D เราต้องการที่จะเชื่อมโยง LCA กับประสิทธิภาพและการออกแบบอาคาร ไม่ใช่แค่ข้อมูลที่ดูดีเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับการทำความดีอีกด้วย”

“เราต้องไปไกลกว่าทฤษฎี ความสามารถในการประเมินแนวทางของเราโดยใช้การสแกน Artec 3D ที่แม่นยำมากช่วยให้เราเห็นว่าบล็อกมีพฤติกรรมอย่างไรในความเป็นจริง”

ต้องการที่จะหามากขึ้น? คุณสามารถอ่านรายละเอียดโครงการ Sugarcrete ฉบับเต็มได้ที่นี่