วิศวะ MIT ทำโครงถักจากพลาสติกรีไซเคิล เคลมรับน้ำหนักโครงสร้างได้เกือบ 2 ตัน

ทีมวิศวกรจาก MIT พัฒนากระบวนการใช้พลาสติกรีไซเคิลที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพื่อสร้างคาน (Beams), โครงถักหรือโครงทรัส (Truss Structure) และองค์ประกอบทางโครงสร้างอื่น ๆ โดยโครงถักที่ผลิตได้สามารถรับน้ำหนักได้ถึง 4,000 ปอนด์ หรือกว่า 1,800 กิโลกรัม

โครงทรัส (Truss Structure) คืออะไร ?

โครงสร้างถัก หรือทรัส (Truss Structure) เป็นการวางคานรับน้ำหนักโครงสร้างด้วยการเชื่อมต่อคล้ายการถักด้วยการประกอบคานเป็นรูปทรงเลขาคณิต เช่น สามเหลี่ยม เพื่อให้เกิดการกระจายน้ำหนักและรับน้ำหนักโครงสร้างต่าง ๆ ได้ดี ยกตัวอย่างเช่น โครงสร้างสะพานพระพุทธยอดฟ้าก็เป็นสะพานถัก (Truss bridge) หรือหลังคาขนาดใหญ่ เช่น โดม หรือโกดัง ก็นิยมใช้โครงสร้างถักรับน้ำหนัก

ปัจจุบัน วัสดุที่ใช้เป็นโครงถักมักนิยมใช้ ไม้ เหล็กรูปพรรณ เหล็กชุบกัลวาไนซ์ ขึ้นอยู่กับลักษณะของโครงสร้างที่ต้องการนำไปใช้งาน เช่น หากเป็นโครงหลังคาบ้านที่มีช่วงกว้างไม่มาก จะใช้โครงถักเหล็กกัลวาไนซ์ หรือโครงถักไม้ 

โครงทรัสจากพลาสติกรีไซเคิลโดย MIT

อย่างไรก็ตาม ทีมนักวิจัย MIT มองว่า ความต้องการที่อยู่อาศัยทั่วโลกกำลังพุ่งสูงในขณะที่ปริมาณไม้ที่มีอุตสาหกรรมจะขาดแคลนในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ดังนั้น หากสามารถนำพลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง เช่น ขวดน้ำ (PET) และภาชนะบรรจุอาหาร มารีไซเคิลเป็นโครงทรัสได้ ก็จะสามารถบรรเทาทั้งวิกฤตวัสดุก่อสร้างของการสร้างอยู่อาศัยและแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมจากความต้องการไม้ที่มากเกินไปได้ด้วย

ด้วยเหตุนี้ ทีมวิจัยจาก MIT ได้ทดสอบพิมพ์โครงทรัสที่ผลิตจากเม็ดโพลิเมอร์ (PET) ที่รีไซเคิลมาแล้ว ผสมกับใยแก้ว (Glass fibers) เพื่อเพิ่มความทนทาน รวม 4 ตัว แต่ละตัวยาว 8 ฟุต (2.44 เมตร) สูง 1 ฟุต (30 เซนติเมตร) และหนาประมาณ 1 นิ้ว (2.54 เซนติเมตร) และนำมาจัดเรียงในรูปแบบโครงพื้นปูด้วยไม้อัดตามมาตรฐานทั่วไปให้มีพื้นที่ 4 x 8 ฟุต เพื่อทดสอบการรับน้ำหนัก

ซึ่งผลการทดสอบในการรับน้ำหนักพบว่า โครงทรัสจากพลาสติกรีไซเคิลที่พิมพ์ออกมา สามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า 4,000 ปอนด์ หรือมากกว่า 1,800 กิโลกรัม ก่อนที่โครงทรัสจะเริ่มบิดเบี้ยวและแตกหัก และยังสูงกว่ามาตรฐานการก่อสร้างหลักที่กำหนดโดยกระทรวงการเคหะและผังเมือง (Housing and Urban Development: HUD) ของสหรัฐฯ อีกด้วย

จุดเด่นโครงทรัสจากพลาสติกรีไซเคิลโดย MIT

จุดเด่นของโครงทรัสอยู่ที่น้ำหนักที่พิมพ์ออกมาแต่ละชิ้นมีน้ำหนักประมาณ 13 ปอนด์ หรือประมาณ 5.9 กิโลกรัม ซึ่งเบากว่าโครงทรัสไม้ที่มีขนาดเท่ากัน นอกจากนี้ โครงทรัสจากพลาสติกรีไซเคลิยังสามารถพิมพ์ขึ้นรูปได้ในเวลาไม่ถึง 13 นาที ด้วยเครื่องพิมพ์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ทำให้สามารถก่อสร้างได้เร็วมากขึ้นอย่างมีนัยยะสำคัญ

เป้าหมายต่อไปคือการทดสอบการขึ้นรูปโครงทรัสด้วยเม็ดพลาสติกที่เป็นขยะซึ่งยังไม่ได้หลอมหรือทำความสะอาด เช่น ขวดน้ำอัดลมใช้แล้วที่ยังมีคราบของเหลวตกค้าง ซึ่งถ้าหากสามารถทำได้โดยไม่ส่งผลต่อคุณภาพโครงทรัส ก็จะทำให้ต้นทุนการผลิตลดลง จนสามารถแข่งขันด้านราคากับโครงทรัสจากไม้ได้

ทั้งนี้ งานวิจัยดังกล่าวตีพิมพ์และนำเสนอในการประชุมวิชาการด้านวัสดุศาสตร์ที่เรียก Solid Freeform Fabrication ประจำปี 2025 และนำเสนอรายงานข่าวในช่วงต้นเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมา