“Designing and making stuff quickly” | ออกแบบและผลิตอย่างรวดเร็วหลังโควิด

การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ หรือ AM (Additive Manufacturing) ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นจากสถานการณ์ Covid-19 อย่างไรและทำไมการพิมพ์ 3 มิติจึงมีคุณประโยชน์มากมายและสามารถนำมาใช้สู้รบปรบมือกับการแพร่ระบาดของเชื้อวไวรัสได้ ไปหาคำตอบกัน

บทความนี้ต้องการจะเน้นย้ำถึงประสิทธิภาพของห่วงโซ่อุปทานการผลิตในสหราชอาณาจักรแบบบูรณาการ ในข้อที่เกี่ยวกับความยืดหยุ่นที่ทำให้เกิดความคล่องตัว การแยกแยะประสิทธิภาพเฉพาะด้านในการตอบสนองต่อความต้องการทางการแพทย์ในช่วงการระบาดของ Covid-19 นั้น 85% ของความต้องการการผลิตถูกเติมเต็มด้วยบรรดาบริษัทซัพพลายเชนของ GTMA

การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในการในการใช้งาน 3D Printing เพื่อตอบสนองต่อการแพร่ระบาดของ Covid-19 ช่วยปกป้องเราได้ด้วยการใช้ 3D Printing ผลิตหน้ากากป้องกันและส่วนประกอบของเครื่องช่วยหายใจ ในขณะที่อุตสาหกรรมการผลิตให้ความสำคัญกับการผลิตจำนวนมากณผ่านการขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ (moulding) และกระบวนการขึ้นรูปแบบดั้งเดิมอื่น ๆ ซึ่งสามารถเพิ่มปริมาณและความเร็วในการผลิตได้ แต่ช่วงเวลานี้กลับเป็นช่วงเวลาหนึ่งที่แสดงให้เห็นถึง value ของการพิมพ์ 3 มิติ หรือ AM มากยิ่งขึ้นในฐานะส่วนหนึ่งของกลยุทธ์การผลิตแบบบูรณาการ (integrated manufacturing strategy) เพราะ AM ถือเป็น complementary technology หรือ เทคโนโลยีที่เสริมเข้ามาในการผลิต ซึ่งยังคงอยู่ในช่วงของการพัฒนา ภาคการผลิตของสหราชอาณาจักรได้เผชิญกับความท้าทายแรก ๆ ของเทคโนโลยีนี้จากการการระบาดครั้งใหญ่ของไวรัสโควิด รวมถึงบทเรียนที่สำคัญต่อการตัดสินใจในอนาคตของการผลิต

การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ หรือ AM ได้ถูกนำมาใช้ในแทบทุกส่วนของชีวิตของเรา นับตั้งแต่สิ่งที่ใช้บริโภคได้ไปจนถึงหน้ากากและของเล่น รวมไปถึงอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน ซึ่งเรามักไม่รู้ว่ามันทำมาจากอะไร แต่เทคโนโลยีนี้ก็มีอยู่รอบตัวเราในสิ่งของที่เราใช้ ทุกที่เราอาศัยอยู่ และในการเดินทางของเรา เทคโนโลยีนี้ถูกทำให้อัตโนมัติและเหมาะอย่างยิ่งกับความต้องการ ของโลกสมัยใหม่สำหรับ ‘การถ่ายทอดเทคโนโลยีข้ามอุตสาหกรรม’ (cross-industry-technology-transfer)

3D printing as a stand-alone technology

การพิมพ์ 3 มิติเป็นกระบวนการอัตโนมัติในการสร้างสิ่งต่าง ๆ แบบทีละชั้น ๆ (layer-by-layer) ในยุคแรก ๆ ของเทคโนโลยีนี้ คือเมื่อ 25 ปีที่ผ่านมา 3D Printing ถูกใช้เพื่อสร้างต้นแบบ – prototype (หรือ models – แบบจำลอง) เพื่อให้วิศวกรสามารถพัฒนารูปร่างและฟังก์ชั่นของชิ้นส่วนต่างๆ และทำการทดสอบใน wind tunnel เพื่อให้ลูกค้าพิจารณาและแสดงความคิดเห็น เมื่อเทคโนโลยีของกระบวนการและวัสดุต่างๆ ได้รับการพัฒนา 3D Printing จึงกลายเป็นเทคโนโลยีที่ใช้งานได้ทั่วไปสำหรับการผลิตชิ้นส่วนและเครื่องมือ ดังนั้น AM จึงมีอยู่ในทุกสิ่ง ตั้งแต่เครื่องซักผ้าและเครื่องดูดฝุ่น ไปจนถึงรถไฟ รถยนต์ เครื่องยนต์เจ็ทและดาวเทียม

การเติบโตล่าสุดในขอบข่ายของการพิมพ์ 3 มิตินั้นเป็นไปในแบบเลขยกกำลัง และถึงแม้ว่ามันจะเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยม แต่มูลค่าที่แท้จริงนั้นมาจากการรวม 3D Printing เข้ากับกระบวนการผลิตอื่นๆ มากขึ้น ทำให้เกิดความหยืดหยุ่นในกลยุทธ์ด้านการผลิต ทั้งในเรื่องของความรวดเร็วและการเพิ่มมูลค่า มีบริษัทมากกว่า 500 แห่งทั่วสหราชอาณาจักรที่ใช้เทคโนโลยีนี้ และกำลังขยายตัวอย่างรวดเร็ว การนำผู้ใช้เทคโนโลยีและผู้ผลิตรายอื่นๆ มารวมกันจะทำให้ฐานการผลิตแบบคล่องตัวสูง หรือ agile manufacturing มีความสำคัญมากขึ้นในสหราชอาณาจักร

AM ยังช่วยทำให้เกิดอิสระในการออกแบบ วิศวกรสามารถสร้างคุณสมบัติที่เดิมไม่สามารถทำได้โดยวิธีการผลิตแบบ ‘ตัดออก’ (subtractive manufacturing) อื่น ๆ การประกอบย่อย หรือ Sub-assemblies ต่างๆ สามารถทำให้เป็นชิ้นเดียวได้เพื่อลดจำนวนชิ้นส่วนและขั้นตอนการประกอบ จากการที่วัสดุค่อยๆ ก่อตัวขึ้นแบบทีละชั้นๆ อย่างที่กล่าวมาข้างต้น ทำให้การใช้วัสดุเป็นไปอย่างางมีประสิทธิภาพ ส่วนในขั้นตอนการตัดเฉือน หรือ การขึ้นรูปงานทั่วไป (machining) เป็นวิธีการที่ทำให้เกิดเศษจากการตัดเฉือนวัสดุเป็นจำนวนมาก เกิดความสิ้นเปลือง ทั้งเวลา พลังงานและต้นทุน นอกจากนี้ การใช้ AM ยังสามารถ deposit วัสดุได้มากกว่าหนึ่งเกรด หรือ หนึ่งประเภทในเวลาเดียวกัน ซึ่งสามารถเพิ่มคุณสมบัติที่สำคัญให้กับชิ้นส่วนหรือเครื่องมือนั้นๆ  ในการสร้างเครื่องมือ AM ยังสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการขึ้นรูปหรือกระบวนการขึ้นรูปโดยการทำความเย็น หรือ ทำความร้อนตามมาตรฐานให้กับเครื่องมือที่ทำการผลิตได้ด้วย

3D printing as a complementary technology — an integrated manufacturing strategy

การตอบสนองต่อความต้องการผลิตภัณฑ์เพื่อต่อสู้กับ Covid-19 ได้รับการตอบสนองจากกิจกรรมแบบกลุ่ม แต่การเรียนรู้จากโควิดก็คือ ทำให้เราสามารถนำกลยุทธ์ที่ดีกว่าเดิมมาใช้งาน นั่นคือห่วงโซ่อุปทานการผลิตที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในสหราชอาณาจักรซึ่งกำลังอยู่ในจุดที่ทุกคนให้ความสนใจสูงสุด

มีหลายสิ่งที่ถูกสร้างขึ้นจากการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 / Industry 4.0 ตามกระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลโดยมีการแทรกแซงด้วยมนุษย์น้อยที่สุด เพียงแค่เลือกสิ่งที่คุณคิดว่าเหมาะสม ซึ่งก็คือกุญแจสำคัญในการผลิตที่ ดีขึ้น / คล่องตัว / ยืดหยุ่น ในสหราชอาณาจักรคือการบูรณาการที่ดีกว่าเดิมบวกกับความสามารถของผู้ผลิตในการสำรวจภาคต่างๆ ที่กว้างและหลากหลายขึ้น ทำให้เกิดทั้งวิสัยทัศน์และพันธมิตรที่กว้างขวางขึ้นในบรรดาผู้ผลิตต่างๆ เกิดโซลูชั่นพร้อมสรรพรอบด้านสำหรับลูกค้าทั้งตลาดในประเทศและตลาดส่งออกที่มีศักยภาพในการเติบโตและยังสามารถปรับปริมาณผลผลิตเพื่อตอบสนองต่อความต้องการที่ผันผวนได้

มีข้อเสนอแนะจากนักออกแบบว่า วิธีการที่เรียกว่า ‘‘additive digital twin’ สามารถนำเสนอเส้นทางให้กับการพัฒนาและผลิตผลิตภัณฑ์แบบคู่ขนานได้เพื่อเร่งกระบวนการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ และทำให้กระบวนการตรวจสอบและควบคุมผลิตภัณฑ์พร้อมรับมือกับการผลิตจำนวนมาก

‘digital twin’ เป็นผลิตภัณฑ์เสมือนจริงที่สามารถมองเห็นและรู้สึกได้เหมือนกับของจริง อีกทั้งยังสร้างได้อย่างรวดเร็วผ่าน additive process ทั้งยังง่ายต่อการพัฒนาการออกแบบ ในขณะที่การใช้เครื่องมือและกระบวนการผลิตสำหรับการผลิตแบบเต็มรูปแบบกำลังดำเนินไปอย่างเต็มกำลังด้วยความมั่นใจ คุณจะได้รู้ก่อนเลยว่า สิ่งที่คุณกำลังจะได้รับคืออะไร

อ้างอิง: https://www.etmm-online.com/designing-and-making-stuff-quickly-gal-945213/?p=2

บทความที่เกี่ยวข้อง: 

อุตสาหกรรมหาแนวร่วม เร่งผลิต PPE ช่วยหมอ-พยาบาลต้านภัยโควิด

เทคโนโลยี AR กับวิถี ‘new working normal’

Additive manufacturing in toolmaking | โครงการดีๆ สำหรับ AM ในการผลิตเครื่องมือ

About The Author