บทความ

ยานยนต์ปฏิวัติ !


นวัตกรรมด้านการผลิตรถยนต์แทบจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงแบบที่เรียกได้ว่าเป็นการปฏิวัติวงการมาตั้งแต่ยุคทศวรรษที่ 70 หรือกว่า 40 ปีมาแล้ว เมื่อเทคโนโลยีและการออกแบบโดยใช้โครงสร้างที่ประกอบขึ้นจากโลหะแผ่น นำมาปั๊มขึ้นรูป และเชื่อมต่อกันจนเป็นโครงสร้างชิ้นเดียว ที่เรียกกันว่า “โมโนคอก” หรือ โครงแบบ ยูนิทารี ได้เข้ามาเป็นกระแสหลักในการออกแบบ ตามแนวคิดที่จะลดต้นทุนการผลิตและลดน้ำหนักของรถยนต์ เพื่อให้สอดคล้องกับกระแสลดการบริโภคเชื้อเพลิงในยุค 70

 

เทคนิคนี้ได้ถูกแทนที่รูปแบบการผลิตที่แยกโครงรถ (แชสซีส์) กับตัวถัง โดยแชสซีส์ทำหน้าที่โครงสร้าง เป็นจุดยึดให้กับเครื่องยนต์ และระบบรองรับ มีข้อดีตรงที่ง่ายต่อการดัดแปลงตัวถัง เนื่องจากตัวถังรถไม่ได้รับแรงทางวิศวกรรมมากเท่ากับแบบโมโนคอก ปัจจุบันเหลือเพียงรถกระบะเท่านั้นที่ยังใช้โครงสร้างชนิดนี้

นับตั้งแต่ยุคทศวรรษที่ 90 เราเริ่มจะเห็น การบุกเบิกใช้เทคโนโลยีการผลิตจากวัสดุคอมโพสิท อาทิ คาร์บอนไฟเบอร์ เข้ามาทดแทนชิ้นส่วนโลหะในรถยนต์สมรรถนะสูง โดยมีข้อได้เปรียบเรื่องน้ำหนักเบา ที่ส่งผลโดยตรงกับสมรรถนะ รวมไปถึงค่าใช้จ่ายด้าน “แม่พิมพ์” ที่มีราคาต่ำกว่าที่ใช้กับโลหะ แถมยังมีความประหยัดเชื้อเพลิงอีกด้วย

แม้จะมีต้นทุนค่าวัตถุดิบสูงกว่าโลหะอย่างมาก รวมถึงผลิตได้ช้ากว่า เนื่องจากต้องใช้ขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนกว่า และต้องใช้แรงงานฝีมือหลายขั้นตอน ต่างจากการผลิตด้วยแผ่นโลหะ (เป็นสาเหตุให้ราคาต่อชิ้นสูง) รวมไปถึงการซ่อมแซมเมื่อเกิดอุบัติเหตุก็ทำได้ยาก และเน้นไปที่การเปลี่ยนชิ้นส่วนเท่านั้น แต่ก็สอดคล้องกับการผลิตจำนวนน้อย เพราะรถแพงย่อมจะขายน้อยกว่ารถราคาถูกกว่าเป็นธรรมดา จะเห็นได้จากรถสปอร์ทที่ขายเป็นจำนวนมากอย่าง โพร์เช นั้น ตัวถังทำจากโลหะ แต่ ลัมโบร์กินี อเวนตาโดร์ เลือกใช้คาร์บอนไฟเบอร์ เรียกว่าใช้วัสดุ และกระบวนการผลิตสอดคล้องกับราคาและยอดจำหน่ายของรถ และหากเกิดอุบัติเหตุก็ไม่ต้องคิดมาก เปลี่ยนชิ้นส่วนกันไปเลย

นวัตกรรมการผลิตที่มุ่งเน้นไปที่ยนตรกรรมน้ำหนักเบา ยังไม่จบอยู่แค่นั้น เพราะทีมงานของ EDAG บริษัทที่ปรึกษาผู้เชี่ยวชาญด้านการพัฒนาวิศวกรรมยานยนต์น้ำหนักเบา จากประเทศเยอรมนี ได้นำเสนอแนวคิดที่มีชื่อว่า “เจเนซิส” หรือ “ปฐมบท” เป็นตัวอย่างของโครงรถที่สร้างขึ้นด้วยการขึ้นรูปแบบใหม่ด้วยเทคโนโลยี “ราพีด พโรโทไทพ์” (RAPID PROTOTYPE) ที่ยังไม่แพร่หลายในวงการยานยนต์ แต่ได้มีการนำมาใช้แล้วในหลายวงการ อาทิ วงการแพทย์ และวงการอากาศยาน

แนวคิดของเทคโนโลยีใหม่ที่แปลตรงตัวได้ว่า “การขึ้นต้นแบบอย่างรวดเร็ว” เป็นการปฏิวัติรูปแบบการผลิตสำหรับการผลิตจำนวนน้อยอย่างแท้จริง

ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจคำว่า “ต้นแบบ” หรือ พโรโทไทพ์ ให้ตรงกัน คำว่า “ต้นแบบ” หมายความถึง ชิ้นงานแรก ที่จะเป็นบรรทัดฐานด้าน “รูปทรง” ในการผลิตชิ้นต่อๆ ไป แต่อาจไม่สามารถนำมาใช้งานได้เหมือนกับชิ้นงานจริง

สำหรับในกรณีนี้ การผลิตแบบ ราพีด พโรโทไทพ์ ไม่ได้หมายถึงการขึ้น “ต้นแบบอย่างรวดเร็ว” เพียงเท่านั้น แต่มันคือ การขึ้นรูปสิ่งที่สลับซับซ้อนจนไม่สามารถสร้างขึ้นได้ด้วยเทคนิคอื่นๆ และยังนำไปใช้งานได้ในทันทีอีกด้วย ด้วยเทคนิคนี้วิศวกรและนักออกแบบไม่จำเป็นต้องมีแม่พิมพ์ หรือพึ่งพาเครื่องจักรกลใดๆ เพียงมีข้อมูลการออกแบบดิจิทอล 3 มิติ จาคอมพิวเตอร์ ก็สามารถนำเอาไปขึ้นรูปชิ้นงานภายในเครื่อง ราพีด พโรโทไทพ์ ได้ทันที

หลักการทำงานของเทคโนโลยีนี้ คือ การ “สร้าง” ชิ้นงานทีละชั้นบางๆ “ทับซ้อน” กันไปเรื่อยๆ อันเป็นการรวมเอาหลายๆ เทคนิคเข้าด้วยกัน อาทิ เทคโนโลยี SLS (SELECTIVE LASER SINTERING), SLM (SELECTIVE LASER MELTLING), SLA (STEREOLITHOGRAPHY) และ FDM (FUSE DEPOSITION MODELLING) ที่รู้จักกันแพร่หลายในชื่อ 3D พรินเตอร์

รวมๆ แล้ว คือ การใช้แสงเลเซอร์ หรือกาวในการทำให้วัตถุดิบที่เป็นผงละเอียด หรือเป็นของเหลวประสานและแข็งตัวเป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งเทคนิคต่างๆ ที่ว่ามานี้ปัจจุบันสามารถทำได้กับวัสดุที่เป็น “ผงโลหะ” ได้แล้ว ไม่ได้จำกัดอยู่แค่เพียงเรซิน หรือวัสดุโพลีเมอร์ อย่างแต่ก่อน

แม้จะชื่อ “ราพีด” ที่แปลว่า เร็ว แต่จริงๆ แล้วดูเหมือนจะ “ช้า” ผลงานที่ได้คือ ชิ้นงานโลหะที่ “ไร้ข้อจำกัดด้านรูปทรง” ที่ไม่สามารถทดแทนได้ด้วยวิธีการผลิตแบบใดๆ หรือหากทำได้ด้วยวิธีการอื่นก็จะใช้เวลายาวนานกว่า

โครงของ เจเนซิส นี้ได้แรงบันดาลใจมาจากโครงสร้างและรูปทรงของ “เต่าทะเล” โดยส่วนโครงสร้างที่ดูเป็นรูปโครงถักนั้น เป็นแนวคิดที่ได้แรงบันดาลใจมาจากโครงสร้างภายในของกระดูก ส่วนผิวนั้นก็มาจากโครงสร้างกระดองของเต่า ทั้งหมดนี้ได้รับการออกแบบให้เน้นถึงโครงสร้างที่รับแรงเฉพาะเจาะจง สามารถกำหนดจุดหนาและบางให้เหมาะสมกับการรับแรงได้อย่างอิสระ และเป็นอิสระจากข้อจำกัดของเทคนิคการผลิตที่ต้องพึ่งพาเครื่องไม้เครื่องมือแบบดั้งเดิม

หลังจาก เจเนซิส แล้ว EDAG ก็ได้เผยภาพของรถที่สร้างขึ้นจากแนวคิด “ราพีด พโรโทไทพ์” ซึ่งจะเปิดตัวในปี 2015 นี้ โดยเป็นรถแนวคิดที่มีชื่อว่า ไลท์ โคคูน (LIGHT COCOON) แปลได้คร่าวๆ ว่า “ดักแด้แสง” ได้แรงบันดาลใจจาก โครงโปร่งแสงที่ห่อหุ้มผู้โดยสาร อันเป็นการแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบของเทคโนโลยี ราพีด พโรโทไทพ์

เปลือกภายนอกของ ไลท์ โคคูน หุ้มด้วยวัสดุ “ผ้า” ที่โปร่งแสง แต่ก็แข็งแกร่ง ทนต่อสภาวะอากาศที่รุนแรงได้ มีชื่อทางการค้าว่า เทกซาพอร์ ซอฟท์เชลล์ (TEXAPORE SOFTSHEEL) วิจัย และผลิตโดย บริษัทเสื้อผ้าสำหรับกิจกรรมกลางแจ้ง “แจค โวลฟ์สกิน” ของเยอรมนี มาห่อหุ้มเป็นเปลือกนอกของรถ แทนที่วัสดุดั้งเดิมอย่างโลหะ หรือวัสดุสังเคราะห์ที่เราคุ้นเคย

วัสดุชนิดใหม่นี้เบาอย่างเหลือเชื่อ น้ำหนักเพียง 19 กรัม/ตารางเมตร หรือเบากว่ากระดาษถ่ายเอกสารถึง 4 เท่า แต่กลับทนทานต่อสภาวะอากาศ เป็นการตอกย้ำการลดน้ำหนักของยานพาหนะลง เพื่อผ่านไปสู่ยุคของพลังงานไฟฟ้า เนื่องจากการออกแบบจะเน้นให้ทุกๆ กิ่งก้านมีขนาด และความหนาสอดคล้องกับลักษณะรูปแบบแรงที่ต้องรับ ไม่มีส่วนเกิน หรือขาด

ในเวลากลางคืน ไลท์ โคคูน สามารถเปิดแสงเรืองออกจากด้านในรถ ผ่านทางพื้นผิวของวัสดุ เทกซาพอร์ ซอฟท์เชลล์ อันจะเผยให้เห็นถึงโครงสร้างของรถที่มีรูปแบบทางเรขาคณิต ที่ดูซับซ้อนแต่มีแบบแผน เรียกว่า “โวโรนอย ไดอแกรม” (VORONOI DIAGRAM) อันเป็นรูปทรงเรขาคณิตที่พบได้ในธรรมชาติ อาทิ เส้นใยของใบไม้และโครงกระดูก นอกจากจะสวย และน้ำหนักเบาแล้ว ยังมอบความปลอดภัยในยามค่ำคืนที่เหนือกว่าตัวถังทึบแสงแบบเดิมๆ

หากพูดถึงการผลิตเป็นจำนวนมาก เทคนิคการผลิตแบบใหม่นี้อาจยังเป็นฝันที่ไกลเกินเอื้อม แต่มันได้เผยให้เห็นได้ถึงนวัตกรรมสำหรับรถยนต์ระดับสูงที่เน้นความเฉพาะตัว ซึ่งง่ายต่อการปรับแต่งรูปแบบให้สอดคล้องกับความต้องการของเจ้าของรถด้วยเทคโนโลยีการผลิต ราพีด พโรโทไทพ์ ไม่แตกต่างไปจากการตัดสูทชั้นดีที่มีความลงตัวกับเจ้าของ ชนิดที่สูทสำเร็จรูปไม่มีทางเทียบได้

อย่างไรก็ตาม ในข้อได้เปรียบ ก็มีข้อเสียเปรียบ นั่นคือ ด้วยรูปแบบเฉพาะตัว และราคาที่สูง เราคงไม่อาจเห็นรถยนต์ที่ใช้เทคนิคการผลิตนี้ในเวลาอันสั้น แต่อย่างน้อย บางชิ้นส่วนที่มีรูปทรงซับซ้อน จะสามารถปรับปรุงสมรรถนะให้สูงขึ้นได้ ด้วยการขึ้นรูปชนิด “ครั้งเดียวจบ”



------------------------------
เรื่องโดย : ภัทรกิติ์ โกมลกิติ
นิตยสาร FORMULA ฉบับเดือน มีนาคม ปี 2558
คอลัมน์ : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/EJbXK

Follow autoinfo.co.th