โรงเรียนแบบพิมพ์ 3 มิติแห่งแรกของโลก

เทคโนโลยีการพิมพ์แบบ 3 มิติเข้ามามีบทบาทในวงการก่อสร้างมากขึ้นเรื่อย ๆ เพราะช่วยลดปัญหาการขาดแคลนแรงงานที่มีฝีมือและได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพ ขณะเดียวกันก็ใช้เวลาในการผลิตต่อชิ้นเพียงไม่นาน สามารถต่อยอดสร้างสรรค์เป็นสิ่งก่อสร้างได้มากมาย ตั้งแต่ขนาดเล็ก ขนาดกลาง ไปจนถึงขนาดใหญ่ เราจึงได้เห็นการเปิดตัวชุมชนแห่งแรกของโลกที่บ้านทุกหลังสร้างขึ้นจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติไปก่อนหน้านี้ และเร็ว ๆ นี้กำลังจะมีโรงเรียนแบบพิมพ์ 3 มิติ แห่งแรกของโลกตามมาติด ๆ

การสร้างโรงเรียนสักแห่งอาจไม่ใช่เรื่องง่าย โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ขาดแคลนทรัพยากรหรือมีทรัพยากรน้อย แต่ปัจจุบันด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์แบบ 3 มิติ ซึ่งกำลังเป็นเทรนด์ก่อสร้างยุคใหม่ สามารถตอบโจทย์ได้อย่างลงตัว ช่วยให้เด็ก ๆ ในพื้นที่ห่างไกลสามารถเข้าถึงการศึกษาได้ง่ายขึ้น และยังลดผลกระทบสิ่งแวดล้อมได้อีกด้วย

โรงเรียนแบบพิมพ์ 3 มิติ (3D printing) แห่งแรกของโลกจะสร้างขึ้นในวิทยาเขตของมหาวิทยาลัย Ecole de Management et d'Innovation Technologique (EMIT) ในเมืองเฟียนาแรนต์เซา (Fianarantsoa) ประเทศมาดากัสการ์ เพื่อแก้ไขปัญหาในพื้นที่ที่ต้องการการศึกษาหรือในชุมชนที่ขาดแคลนทรัพยากร ซึ่งมีส่วนช่วยให้เด็กได้รับการศึกษาที่ดีมากขึ้น ด้วยระยะเวลาการก่อสร้างที่รวดเร็วและกระบวนการที่สามารถทำซ้ำได้อย่างง่ายดาย โมเดลการสร้างโรงเรียนในลักษณะนี้อาจกลายเป็นรูปแบบใหม่สำหรับการจัดหาพื้นที่ทางการศึกษาที่มีความจำเป็นในชุมชนที่มีทรัพยากรน้อย

โรงเรียนแห่งนี้เป็นโครงการนำร่องที่เรียกว่า 'hut v1.0' สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีผนังพิมพ์ 3 มิติที่พัฒนาขึ้นโดยบริษัท Hyperion Robotics โดยมีการนำวัสดุที่หาได้จากท้องถิ่นมาประกอบทำประตู หลังคาและหน้าต่าง ออกแบบโดย Studio Mortazavi บริษัทรับออกแบบสถาปัตยกรรม ร่วมกับ Thinking Huts องค์กรไม่แสวงหาผลกำไร ซึ่งมีเป้าหมายในการสร้างโรงเรียนแบบพิมพ์ 3 มิติ เพื่อเพิ่มการเข้าถึงการศึกษาในประเทศต่าง ๆ ทั่วโลก โดยลดต้นทุนในการใช้จ่าย และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อเทียบกับการสร้างอาคารด้วยคอนกรีตแบบเดิม เพราะมีการนำคอนกรีตและปูนซีเมนต์มาใช้น้อยลง

สถาปนิก เอมีร์ มอร์ตาซาวี (Amir Mortazavi) กล่าวว่า เทคโนโลยีการพิมพ์แบบ 3 มิตินี้ ทำให้การก่อสร้างอาคารเสร็จอย่างรวดเร็ว ขณะเดียวกันก็ช่วยจัดการกับปัญหาการขาดแคลนแรงงานในท้องถิ่นด้วย

“เราสามารถสร้างโรงเรียนเหล่านี้ได้ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งสัปดาห์ รวมงานฐานราก งานไฟฟ้า และงานประปาทั้งหมด ซึ่งโดยทั่วไปต้องใช้เวลาหลายเดือน”

การออกแบบของโรงเรียน 3 มิติแห่งแรกของโลกแห่งนี้มีพื้นฐานแนวคิดมาจากโครงสร้างของรังผึ้ง โดยแยกออกเป็นโหนด แต่ละโหนดจะเป็นห้องเดี่ยวแบบเปิด มีห้องน้ำเล็ก ๆ 2 ห้อง ช่องระบายอากาศใกล้เพดาน ทางเข้า 2 ด้าน สามารถสร้างรวมกันเป็นหลาย ๆ โหนดได้ง่าย คล้ายรูปร่างของรังผึ้งที่มาเรียงต่อกัน เพื่อวัตถุประสงค์ทางการศึกษาที่แตกต่างกัน ทำให้สามารถมีห้องเรียนสำหรับกลุ่มอายุต่าง ๆ ห้องแล็บ ห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ ห้องพักครู ห้องพักสำหรับนักเรียน ห้องดนตรี และอื่น ๆ ได้อีกหลายห้อง

สำหรับโครงการนำร่อง hut v1.0 นี้จะสร้างเป็นโหนดเดียวก่อน โดยสถาปนิกมอร์ตาซาวีกล่าวเสริมว่า อาคารเรียนแบบพิมพ์ 3 มิติแห่งนี้จะสร้างพร้อมกับมหาวิทยาลัย เพื่อให้การออกแบบและเทคนิคการผลิตเป็นไปในทิศทางเดียวกัน คาดว่าจะมีการขยายโหนดใหม่หลังจากเฟสแรกนี้เสร็จสิ้น

เช่นเดียวกับโครงการสร้างบ้าน 3 มิติของบริษัท ICON ในประเทศเม็กซิโก เพื่อช่วยเหลือกลุ่มคนที่มีรายได้น้อยในประเทศให้มีบ้านอยู่อาศัยเป็นของตัวเอง ในการก่อสร้างโรงเรียน 3 มิติที่ประเทศมาดากัสการ์ เครื่องพิมพ์จะใช้วิธีบีบส่วนผสมซีเมนต์ออกมาแล้วทำเป็นชั้น ๆ เพื่อขึ้นรูป เสร็จแล้วปล่อยให้แห้ง หลังจากโครงอาคารแห้งแล้ว จะมีทีมช่างเข้าไปประกอบส่วนอื่น ๆ ภายในอาคารต่อ ใช้เวลาเพียงไม่กี่วันก็พร้อมเข้าใช้งานได้ทันที เทคโนโลยีการพิมพ์แบบ 3 มิตินี้จะมีราคาถูกกว่าการก่อสร้างแบบเดิม รวมถึงใช้งานได้ง่ายกว่า ทั้งในสถานที่ที่ยากต่อการเข้าถึงหรือขาดแคลนแรงงานฝีมือ

ความน่าสนใจอีกอย่างหนึ่งคือ โรงเรียนแบบพิมพ์ 3 มิติสามารถทำซ้ำได้ ซึ่งหมายความว่าเพียงมีเครื่องพิมพ์ และฝึกอบรมการใช้งานให้กับทีมช่าง พวกเขาก็สามารถพิมพ์โรงเรียน 3 มิติแห่งใหม่เพิ่มขึ้นได้ตามต้องการ ในฐานะสถาปนิกผู้ออกแบบ มอร์ตาซาวีหวังว่าการออกแบบของเขาจะทำให้เกิดโรงเรียนแบบ 3 มิติทั่วประเทศมาดากัสการ์และที่อื่น ๆ ต่อไป

“เราสามารถใช้โรงเรียนแห่งนี้เป็นกรณีศึกษาได้ ก่อนจะต่อยอดไปยังประเทศอื่น ๆ ทั่วโลก และฝึกอบรมทีมช่างในท้องถิ่นให้สามารถใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติได้ เพื่อสร้างโรงเรียนและช่วยให้เด็ก ๆ เข้าถึงการศึกษาได้มากขึ้น”

นวัตกรรมการพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรมก่อสร้างยังจะไม่จบลงเพียงเท่านี้ มีการคาดการณ์กันว่าใน 3-4 ปีข้างหน้าเทคโนโลยีการพิมพ์ 4 มิติจะเข้ามามีบทบาท โดยเทคโนโลยีดังกล่าวเป็นนวัตกรรมการผลิตใหม่ที่ผู้ใช้สามารถที่จะโปรแกรมหรือกำหนดรูปร่าง (shape) และคุณสมบัติ (properties) การทำงานให้เป็นไปตามที่ต้องการได้ โดยวัสดุที่ใช้ในกลุ่มนี้เรียกว่าว่า Smart Materials หรือวัสดุอัจฉริยะ ซึ่งสามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นตามรูปแบบที่มีการกำหนดไว้ก่อนล่วงหน้า

ในอนาคตอันใกล้นี้เราคงจะได้เห็นสิ่งก่อสร้างแบบ 3 มิติที่น่าทึ่งทยอยตามมาอีกมากมาย นับได้ว่านวัตกรรมการพิมพ์ 3 มิติเป็นการก้าวไปอีกขั้นของวงการก่อสร้างที่สามารถสร้างสรรค์ชิ้นงานรองรับการใช้ชีวิตและอยู่ได้จริง

ภาพ :  Studio Mortazavi/Thinking Huts

ที่มา :
บทความ “The schools of the future can be built in less than a week” โดย Nate Berg จาก fastcompany.com
บทความ “เทคโนโลยีพิมพ์ 3 มิติ เทรนด์ก่อสร้างยุคใหม่” จาก posttoday.com
บทความ “เปิดชุมชนแห่งแรกของโลกบ้านทุกหลังสร้างด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติใช้เวลา 24 ชั่วโมงเสร็จ 2 หลัง” จาก omni-recipes.com
บทความ “3D Printing พลิกโลกอุตสาหกรรม” จาก bangkokbanksme.com

เรื่อง : รติรัตน์ นิมิตรบรรณสาร