ธุรกิจอสังหาริมทรัพย์เป็นหนึ่งในธุรกิจที่สร้างมลภาวะที่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม ทั้งฝุ่นและขยะที่เกิดจากกระบวนการก่อสร้างก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก ผู้ผลิตวัสดุก่อสร้าง และผู้ประกอบการอสังหาริมทรัพย์จึงจำเป็นต้องคิดค้นและพัฒนานวัตกรรมที่ลดปริมาณขยะและก๊าซเรือนกระจก อย่าง เทคโนโลยี “3D printing” เพื่อลดการใช้แรงงานและลดปริมาณของเสียในกระบวนการผลิตและก๊าซเรือนกระจก แม้ต้นทุนจะสูงกว่าการก่อสร้างแบบปกติก็ตาม
จากผลการศึกษาขององค์การสหประชาชาติ “Building Materials and the Climate: Constructing a New Future” ฉบับเดือนกันยายน ปี 2566 ระบุว่า อุตสาหกรรมก่อสร้างก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกคิดเป็นสัดส่วน 37% ของปริมาณก๊าซเรือนกระจกของโลก
ส่งผลให้ภาคอุตสาหกรรม ผู้ผลิตวัสดุก่อสร้าง และผู้ประกอบการอสังหาริมทรัพย์ต้องคิดค้นและพัฒนานวัตกรรมที่ลดปริมาณขยะและก๊าซเรือนกระจก เทคโนโลยี “3D printing” เพื่อลดการใช้แรงงาน และลดปริมาณของเสียในกระบวนการผลิตและก๊าซเรือนกระจก แม้ต้นทุนจะสูงกว่าการก่อสร้างแบบปกติในด้านค่าใช้จ่ายที่เป็นตัวเงิน แต่เมื่อคำนึงถึงผลประโยชน์ที่จะได้รับจากการที่ประหยัดเวลาในการก่อสร้างและดีต่อสภาพแวดล้อมโดยรวมแล้ว ผลได้มีมากกว่าผลเสีย ภายใต้แนวคิดในการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมอย่างยั่งยืนในกรอบของ ESG (Environment, Social and Governance)
เทคโนโลยีการพิมพ์ภาพ 3 มิติคืออะไร?
เทคโนโลยีการพิมพ์ภาพ 3 มิติ (3D printing) ในภาคอุตสาหกรรมการก่อสร้างคือ กระบวนการก่อสร้างที่ถูกควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และระบบอัตโนมัติจักรกลเพื่อสร้างโครงสร้างผ่านการเติมเนื้อวัสดุขึ้นทีละชั้นตามแบบจำลองดิจิทัล
โดยวัสดุที่ถูกนำมาใช้ในการทำ 3D Printing มีหลากหลายวัสดุด้วยกัน ไม่ว่าจะเป็นคอนกรีต โพลิเมอร์ คอมโพสิต เหล็ก เซรามิก แก้ว รวมถึงวัสดุรีไซเคิล ซึ่งวัสดุที่นิยมนำมาใช้ในงานก่อสร้างอาคารและเป็นโครงสร้างหลักในการรับน้ำหนักอาคารคือ คอนกรีต, ซีเมนต์เพสต์ (cement paste) และมอร์ตา (mortar) หรือที่เรียกว่า การพิมพ์คอนกรีต 3 มิติ (3DCP: 3D Concrete Printing)
กระบวนการพิมพ์ภาพ 3 มิติ
1. การออกแบบและการสร้างแบบจำลองดิจิทัล (digital design and modeling) เป็นเสมือนพิมพ์เขียวสำหรับกระบวนการก่อสร้าง
2. กระบวนการแบ่งส่วนผ่านซอฟต์แวร์เฉพาะทาง (slicing software preparation) ที่ใช้แบ่งส่วนแบบจำลองดิจิทัลออกเป็นเลเยอร์เพื่อให้เครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถเข้าใจชิ้นส่วนต่างๆ เช่น ความหนาของแต่ละชั้น ความเร็วในการพิมพ์ และการควบคุมวัสดุ
3. การเตรียมวัสดุ (material preparation) โดยผสมคอนกรีตในอัตราส่วนที่ถูกกำหนดไว้อย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถไหลผ่านหัวฉีดของเครื่องพิมพ์ได้อย่างเหมาะสม และยังคงรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างหลักไว้เมื่อวัสดุพร้อมก่อสร้าง
4. กระบวนการพิมพ์ (printing process) โดยฉีดเนื้อคอนกรีตทีละชั้นทับชั้นก่อนหน้าจนสิ้นสุดตามชั้นที่แบ่งส่วนไว้ซึ่งปกติจะถูกควบคุมโดย robotic arms หรือ gantry systems เมื่อคอนกรีตแต่ละชั้นเททับซ้อนกันเป็นชั้นจะมีประสิทธิภาพยึดเกาะกับชั้นก่อนหน้า เพื่อให้แน่ใจว่าจะมีการยึดเกาะที่เหมาะสมและลดช่องว่างอากาศที่อาจทำให้โครงสร้างไม่แข็งแรง
5. เสริมโครงสร้าง (reinforcement) ด้วยเหล็กเส้นหรือตาข่ายเหล็กเพื่อเพิ่มความทนทานโดยรวมให้มากขึ้น และ 6. การบ่มและการตกแต่ง (curing and finishing) เมื่อคอนกรีตที่ถูกบ่มแข็งตัวก็สามารถตกแต่งเพิ่มเติมได้ เช่น การปรับพื้นผิวให้เรียบ การทาสี หรือการเคลือบผิว
ความน่าสนใจของเทคโนโลยี 3D printing
ในปัจจุบัน เทคโนโลยี 3D printing เริ่มมีบทบาทมากขึ้นในช่วงต้นของทศวรรษ 2000 เพราะ
1. 3D printing ลดระยะเวลาในการก่อสร้าง ระยะเวลาการก่อสร้างประหยัดลงถึง 50-70% อาทิ การก่อสร้างโครงการ 3D Printed House by Apis Cor ที่เมือง Stupino ในรัสเซียปี 2016 ใช้เวลาก่อสร้างเพียง 24 ชั่วโมง ในการสร้างอาคารชั้นเดียวสไตล์กระท่อมน้ำแข็งขนาด 400 ตารางฟุต ประกอบด้วยห้องนอน ห้องน้ำ และห้องโถง
2. ความคุ้มค่าด้านต้นทุน แม้ว่าในระยะแรกการลงทุนในเทคโนโลยี 3D printing ต้องใช้ทุนที่มากกว่าปกติ แต่ส่งผลดีและคุ้มทุนในระยะยาว จากการลดการใช้แรงงานคน กระบวนการอัตโนมัติที่แม่นยำลดอัตราการสูญเสียวัสดุในกระบวนการก่อสร้าง กระบวนการก่อสร้างที่เร็วกว่า เช่น โครงการ Office of the Future in Dubai ขนาดพื้นที่ 2,691 ตารางฟุต ที่คว้าตำแหน่ง Guinness World Records
สำหรับอาคารพาณิชย์ที่สร้างด้วย 3D printing แห่งแรกของโลก ใช้ระยะเวลาในการก่อสร้างตั้งแต่โครงสร้างอาคารถึงการตกแต่งภายในเพียง 3 เดือน ใช้ผู้ปฏิบัติงาน 18 คน เป็นโครงการที่ประสบความสำเร็จในการลดต้นทุนค่าแรงงานได้มากกว่า 50% และลดวัสดุเหลือทิ้งจากงานก่อสร้างลง 30-60% เมื่อเทียบกับอาคารที่มีขนาดใกล้เคียงกัน
3. ใช้วัสดุสร้างความยั่งยืน เลือกใช้วัสดุที่จำเป็นในการใช้งานเท่านั้น ซึ่งช่วยลดได้มากถึง 50% โดยไม่กระทบต่อโครงสร้างและประสิทธิภาพในการใช้งาน มากไปกว่านั้นยังสนับสนุนการนำวัสดุทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น วัสดุรีไซเคิลมาใช้ในการก่อสร้าง อย่างการก่อสร้างอาคาร Gala House ที่เมือง Massa Lombarda ในประเทศอิตาลี โดยบริษัทออกแบบและก่อสร้าง WASP เมื่อตุลาคม ปี 2018 Gala House เป็นอาคารชั้นเดียว ขนาด 320 ตารางฟุต ใช้เวลาก่อสร้าง 10 วัน โครงสร้างหลักสร้างขึ้นจากวัสดุเหลือทิ้งตามธรรมชาติที่มาจากการผลิตข้าว ประกอบด้วยดิน 25% (ดินเหนียว 30%, ตะกอน 40% และทราย 30%) ฟางข้าวสับ 40% แกลบ 25% และปูนขาวไฮโดรลิค 10%
ด้วยการใช้วัสดุธรรมชาติทั้งหมด ทำให้โครงสร้างของ Gaia สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้อย่างสมบูรณ์ ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างมาก โดยที่โครงสร้างยังมีความแข็งแรงในระหว่างที่ยังใช้งานอยู่
4. มีอิสระด้านการออกแบบและก่อสร้างเมื่อเทียบกับวิธีการก่อสร้างแบบเดิมคือ ความยืดหยุ่นในการออกแบบอาคารและไม่ต้องเผชิญกับการก่อสร้างที่ซับซ้อน เนื่องจากเป็นระบบการทำงานที่ใช้ข้อมูลดิจิทัลและระบบอัตโนมัติที่สามารถบูรณาการเข้ากับระบบ BIM (Building Information Modeling) สามารถส่งผ่านข้อมูลดิจิทัลเหล่านี้เข้าสู่กระบวนการคำนวณค่าที่เหมาะสมของวัสดุเพื่อโครงสร้างที่แข็งแรงตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน เพื่อเข้าสู่กระบวนการก่อสร้างด้วยระบบอัตโนมัติที่สามารถเข้าใจรูปทรงอาคารที่ซับซ้อนจากแบบจำลอง และสร้างออกมาได้อย่างถูกต้อง ปราศจากความกังวลเรื่องความถูกต้องของแบบจำลอง การคำนวณความแข็งแรงของโครงสร้าง หรือความเป็นไปได้ในงานก่อสร้างที่ซับซ้อน
5. สร้างสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยในพื้นที่ก่อสร้าง ด้วยระบบอัตโนมัติของเทคโนโลยี 3D printing ช่วยลดความจำเป็นของการใช้แรงงานคนในสภาพแวดล้อมที่เสี่ยงอันตราย ป้องกันความประมาทและภาวะเหนื่อยล้าจากการทำงาน ส่งเสริมคุณภาพชีวิตและสุขภาพโดยรวมของผู้ปฏิบัติงาน ลดอันตรายจากการสัมผัสผงโลหะ การใช้ไฟ การใช้เลเซอร์กำลังสูง การสูดดมอนุภาคขนาดเล็กพิเศษ สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) และสารเคมีอันตรายอื่นๆ
แม้ว่าเทคโนโลยี 3D printing จะถูกพัฒนาและมีความก้าวหน้าเป็นอย่างมากในต่างประเทศ แต่สำหรับประเทศไทยเทคโนโลยีนี้ถือเป็นเรื่องใหม่ ยังไม่เป็นที่แพร่หลาย โดยกลุ่มปูนซีเมนต์ไทย (SCG) เป็นบริษัทแรกที่นำนวัตกรรมนี้มาใช้ในประเทศไทย และอาคารที่ใหญ่ที่สุดที่ใช้เทคโนโลยีนี้ในประเทศไทยคือ ศูนย์การแพทย์จังหวัดสระบุรี จากการพิมพ์คอนกรีต 3 มิติแห่งแรกของโลกด้วยเครื่องพิมพ์ BOD2 จาก COBOD ซึ่งศูนย์การแพทย์มีขนาด 345 ตร.ม. ซึ่งเป็นอาคารที่สร้างด้วย 3D printing ที่ใหญ่ที่สุดในกลุ่มประเทศอาเซียน
จากพัฒนาการของเทคโนโลยี 3D printing ที่ผ่านมาผมเชื่อว่าเทคโนโลยีนี้จะเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับผู้ประกอบการอสังหาฯ ที่จะนำมาใช้ในกระบวนการก่อสร้างภายใต้แนวคิดอย่างยั่งยืน เพื่อพัฒนาที่อยู่อาศัยที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และสร้างสุขอนามัยที่ดีในการอยู่อาศัย และผมเชื่อว่าเราจะได้เห็นการออกแบบโครงการที่อยู่อาศัยที่ใช้เทคโนโลยี 3D printing ในประเทศไทยในเร็วๆ นี้ ใครจะเป็นเจ้าแรกเราก็ต้องจับตาดูกันต่อไปครับ
บทความโดย : ประพันธ์ศักดิ์ รักษ์ไชยวรรณ กรรมการผู้จัดการ บริษัท แอล ดับเบิลยู เอส วิสดอม แอนด์ โซลูชั่นส์ จำกัด
เรื่องราวอื่นๆ ที่น่าสนใจ : จับตา “AI” เปลี่ยนแปลงเศรษฐกิจโลก
