การพิมพ์ 3 มิติในการก่อสร้างคืออะไร?

การพิมพ์ 3 มิติในการก่อสร้างเกี่ยวข้องกับการเพิ่มชั้นวัสดุผ่านกระบวนการที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างโครงสร้าง 3 มิติ เครื่องพิมพ์ 3 มิติมีประโยชน์ทั้งสำหรับการก่อสร้างในไซต์งานและการผลิตส่วนประกอบนอกสถานที่ซึ่งสามารถประกอบได้ในภายหลัง 

เครื่องพิมพ์รับขนาดจากโปรแกรมซอฟต์แวร์และสร้างโครงสร้างบนแพลตฟอร์มโดยใช้วัสดุ เช่น ซีเมนต์ พลาสติก หรือโลหะเหลว

เครื่องพิมพ์ 3D ขนาดใหญ่มักใช้ในการพิมพ์อาคารโดยการอัดรีดวัสดุก่อสร้างที่ได้รับการควบคุมตามการออกแบบที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า เครื่องพิมพ์จะฝากวัสดุทีละชั้นเพื่อสร้างแบบจำลองหรือการออกแบบดิจิทัล

ข้อดีของการพิมพ์ 3 มิติ

1. ความยืดหยุ่นในการออกแบบ

การพิมพ์ 3 มิติในการก่อสร้างมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของความยืดหยุ่นในการออกแบบ 

การออกแบบและรูปทรงที่ซับซ้อนเป็นไปได้ด้วยนวัตกรรมการพิมพ์ 3 มิติมากกว่ากระบวนการแบบเดิมๆ 

เทคโนโลยีนี้ทำให้การสร้างรูปทรงที่ซับซ้อน รูปแบบอินทรีย์ และองค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมที่โดดเด่นเป็นไปได้ และทำให้เกิดโซลูชันที่ปรับแต่งได้

2. ลดค่าใช้จ่าย

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมีศักยภาพที่จะทดแทนเครื่องจักรที่ผลิตได้หลายเครื่อง การใช้การพิมพ์ 3 มิติในการก่อสร้างสามารถนำไปสู่การประหยัดต้นทุนโดยทำให้กระบวนการก่อสร้างเป็นแบบอัตโนมัติ 

ลดความจำเป็นในการใช้แรงงานคน ลดของเสีย และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร

3. ความเร็วและประสิทธิภาพ

การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรมการก่อสร้างสามารถช่วยเพิ่มความเร็วและประสิทธิภาพของการดำเนินการก่อสร้างได้ 

เทคโนโลยีนี้ช่วยลดระยะเวลาในการดำเนินโครงการให้แล้วเสร็จและทำให้การก่อสร้าง (การผลิต) รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

4. ลดข้อผิดพลาดของมนุษย์

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในการก่อสร้างสามารถลดจำนวนข้อผิดพลาดระหว่างการก่อสร้างได้ 

โครงสร้างการพิมพ์ 3 มิติคุณภาพสูงสามารถช่วยป้องกันอุบัติเหตุในการก่อสร้างและให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมแก่ลูกค้า เครื่องพิมพ์ 3D สามารถทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน และลดความต้องการแรงงานมนุษย์ โดยมีพนักงานคอยดูแลกระบวนการ

5. การปรับแต่งและการปรับตัว:

การพิมพ์ 3 มิติทำให้การปรับแต่งโครงสร้างให้ตรงตามความต้องการเฉพาะเป็นเรื่องง่าย ความยืดหยุ่นนี้มีข้อได้เปรียบอย่างมากเมื่อสร้างพื้นที่ห่างไกลหรือพื้นที่ท้าทายหรือพื้นที่ที่เสี่ยงต่อภัยพิบัติทางธรรมชาติ 

การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและการออกแบบซ้ำในการก่อสร้างยังมีประสิทธิภาพมากกว่าด้วยการพิมพ์ 3 มิติ

ประเภทของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้ในการก่อสร้าง

1. ระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของ

ระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของเป็นโครงสร้างเฟรมที่รองรับหัวเครื่องพิมพ์ตามแนวแกน X/Y ในการพิมพ์ 3 มิติ 

ประกอบด้วยคานและรางสไลด์ที่รองรับและนำทางหัวพิมพ์/เครื่องอัดรีดในขณะที่เคลื่อนย้ายและพิมพ์

เป็นเรื่องธรรมดาในกลุ่มการก่อสร้างที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติพิมพ์โครงสร้างและสิ่งปลูกสร้างขนาดใหญ่ และสามารถพิมพ์วัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติอื่นๆ ได้ ทำให้เหมาะสำหรับโครงการก่อสร้าง

2. เครื่องอัดรีดแขนหุ่นยนต์

การอัดขึ้นรูปแขนหุ่นยนต์เกี่ยวข้องกับการจ่ายวัสดุผ่านหัวฉีดที่ติดตั้งบนแขนหุ่นยนต์ ระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของ หรือเครน 

เทคนิคนี้เรียกอีกอย่างว่าวิธีการคอนทัวร์เนื่องจากทำหน้าที่คล้ายกับเครนและใช้สำหรับการคอนทัวร์

แขนหุ่นยนต์ของเครื่องพิมพ์ 3D สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำโดยใช้ซอฟต์แวร์การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) เพื่อฝากวัสดุในรูปแบบ รูปร่าง และความหนาเฉพาะ

ข้อจำกัดของการพิมพ์ 3 มิติในการก่อสร้าง

1. ข้อจำกัดด้านวัสดุ

วัสดุก่อสร้างจากการพิมพ์ 3 มิติที่มีอยู่อย่างจำกัดยังคงเป็นความท้าทาย

ปัจจุบันการพิมพ์ 3 มิติในการก่อสร้างจำกัดอยู่เพียงวัสดุบางชนิด เช่น คอนกรีต พลาสติก และวัสดุคอมโพสิต 

นี่เป็นการจำกัดช่วงของโครงสร้างที่สามารถพิมพ์ได้ในแง่ของความทนทานและอายุการใช้งาน

2. ข้อจำกัดด้านขนาด

ข้อจำกัดด้านขนาดมักเป็นอุปสรรคต่อการบังคับใช้เครื่องพิมพ์ 3D ระดับการก่อสร้างสำหรับโครงการขนาดใหญ่ เช่น อาคารพาณิชย์หรือการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน 

ดังนั้นการพิมพ์โครงการขนาดใหญ่จึงทำได้ยากและใช้เวลานาน

3. แรงงานฝีมือ

ความชำนาญในชุดทักษะและความรู้เฉพาะทางเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง แต่ความเชี่ยวชาญดังกล่าวยังไม่สามารถเข้าถึงได้ในวงกว้าง 

การขาดแคลนคนงานที่มีคุณสมบัติเหมาะสมซึ่งสามารถใช้งานและบำรุงรักษาเครื่องพิมพ์ 3D ในการก่อสร้างยังคงเป็นเรื่องท้าทาย

4. ขาดมาตรฐาน

การทำงานร่วมกันทั่วทั้งอุตสาหกรรมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างขั้นตอนและแนวปฏิบัติที่เป็นมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่หลากหลาย 

การขาดขั้นตอนที่ได้มาตรฐานและวิธีการที่เหมาะสมเป็นอุปสรรคต่อการรวมการพิมพ์ 3 มิติในภาคการก่อสร้างอย่างราบรื่น

5. ควบคุมคุณภาพ

การรักษาคุณภาพของโครงสร้างที่พิมพ์แบบ 3 มิติถือเป็นความท้าทาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากขาดมาตรฐานอุตสาหกรรมหรือรหัสที่ควบคุมการก่อสร้างผ่านการพิมพ์แบบ 3 มิติ

บทสรุป

อุตสาหกรรมการก่อสร้างเปิดรับความเป็นไปได้อันน่าทึ่งของการพิมพ์ 3 มิติ เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมนี้และความก้าวหน้าในด้านภูมิทัศน์ของอุตสาหกรรมสถาปัตยกรรม วิศวกรรม และการก่อสร้าง (AEC) ได้เปลี่ยนแปลงความสมบูรณ์ของโครงสร้างและกระบวนการออกแบบ