การพัฒนาและการประยุกต์ใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)​

ตอนที่ 3 : การพัฒนาและการประยุกต์ใช้ งานคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)

ในตอนที่แล้ว Mr.Smart ได้พูดถึงวิวัฒนาการของ CFRP คาร์บอนไฟเบอร์ไปแล้ว จะเห็นได้ว่าด้วยคุณสมบัติที่แข็งแรง และ เบา ไม่เป็นสนิม ทนเคมีได้ดี ทำให้คาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำไปใช้ใน วงการอุตสาหกรรมมากมาย ได้แก่

อุตสาหกรรมการบินและอากาศยาน

        อุตสาหกรรมการผลิตเครื่องบิน เริ่มนำคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)  มาใช้ในรูปของวัสดุคอมโพสิตตั้งแต่ทศวรรษที่ 1970 แล้ว  โดยระยะแรกวัสดุถูกใช้เป็น แพนปรับระดับ (elevators) ประตูล้อหน้า - ล้อหลัก (fore-main landing gear door) เป็นต้น การผลิตเครื่องบิน Boeing 787 มีส่วนประกอบของคาร์บอนไฟเบอร์(Carbon Fiber)   อยู่ 55% และแอร์บัส A 380 มีส่วนประกอบของคาร์บอนไฟเบอร์อยู่ 45% ของชิ้นส่วนทั้งหมด  ซึ่งสัดส่วนการใช้วัสดุทั้งในเครื่องบินเพื่อการพาณิชย์และเครื่องบินรบได้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

อุตสาหกรรมรถยนต์

        คาร์บอนไฟเบอร์(Carbon Fiber)   ถูกนำมาประยุกต์ใช้งานในรถ เริ่มต้นกับโครงสร้างตัวถังของรถแข่ง ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่ และมีน้ำหนักมากที่สุด ตัวถังคาร์บอนไฟเบอร์ในวงการ Motorsport อยู่ในขั้นตอนวิจัยและพัฒนาอย่างลับๆ ของทีมแข่ง “ รถสูตร 1 ” ระดับชั้นนำ มานานกว่า 10 ปี ได้แก่ BMW, McLaren, Scuderia Ferrari เป็นต้น

ปัจจุบันบริษัท BMW ได้นำคาร์บอนไฟเบอร์มาผลิตเป็นเชิงพาณิชย์แล้วในรุ่น BMW  i3 และมีค่ายรถยนต์อีกหลายแบรนด์ที่เริ่มนำมาใช้เป็นส่วนประกอบต่างๆของรถยนต์เช่นกัน จากสิ่งที่เราเห็นและรู้จักกันก่อนหน้านี้คือ ที่กันชน ฝากระโปรงรถ ประตูและอุปกรณ์ตกแต่งรถภายในส่วนต่างๆ ล้วนแต่ทำมาจากคาร์บอนไฟเบอร์

อุตสาหกรรมรถยนต์โดยเฉพาะรถแข่งพยายามออกแบบและสร้างตัวถังรถแข่งให้มี น้ำหนักเบา แต่ขณะเดียวกันตัวถังรถก็จำเป็นต้องมีทั้งความแข็งแรงสูง เพื่อความปลอดภัยของนักขับ ดังนั้นรถแข่งทั้งหลายจึงจำเป็นต้องใช้วัสดุอย่างคาร์บอนไฟเบอร์ นอกจากนี้คาร์บอนไฟเบอร์ยังถูกนำไปประยุกต์ใช้ในยานยนต์อีกหลายด้าน เช่น ใช้ในรถไฟความเร็วสูง เป็นต้น

อุตสาหกรรมการต่อเรือ

        รูปแบบของการผลิตเรือก็เปลี่ยนไป สามารถใช้งานได้จริง เพราะCFRP คาร์บอนไฟเบอร์  สามารถขึ้นรูปแบบได้ง่ายตามที่วิศกรต้องการออกแบบ ทำให้เรือมีประสิทธิภาพในการแล่นได้เร็วขึ้น ธุรกิจการต่อเรือด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ ก็เป็นอุตสาหกรรมอีกประเภทหนึ่งที่ทำรายได้เป็นอย่างมาก ซึ่งในแถบยุโรปและประเทศชายฝังทะเล  เรือยอร์ชเป็นสิ่งที่ต้องการมากของนักเล่นเรือและผู้อยู่อาศัยตามชายฝังทะเล ซึ่งเรือที่มีการออกแบบที่ล้ำยุคทันสมัย มีประสิทธิภาพ รูปร่างสวยงามและเหมาะกับการใช้งานตามที่ต้องการมากขึ้น ซึ่งจะไม่เหมือนกับสมัยก่อนที่ต้องใช้ไม้หรือวัสดุที่ทำจากเหล็ก วัสดุดังกล่าวมีความสามารถเฉพาะในการก่อสร้างทำให้ยากต่อการตอบสนองของการออกแบบและมีน้ำหนักมากจึงทำให้เกิดภาระของเครื่องจักรที่ต้องทำงานมากขึ้นและเครื่องยนต์ ก็ต้องมีขนาดที่ใหญ่ตามไปด้วย จึงเป็นการทำให้สูญเสียพลังงานโดยเปล่าประโยชน์ และข้อดีของคาร์บอนไฟเบอร์ จะไม่ผุเหมือนเหล็กที่ต้องแช่อยู่ในน้ำทะเลและต้องมีการดูแลบำรุงรักษาอย่างมาก

อุตสาหกรรมด้านการกีฬา

        กีฬา เป็นอีกหนึ่งอุตสาหกรรมที่นำคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)  มาใช้เสริมประสิทธิภาพให้อุปกรณ์ ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1970 เนื่องจากสามารถลดน้ำหนักของอุปกรณ์ให้เบาลงได้ ขณะที่ให้ความแข็งแรงสูง ระยะแรกอุปกรณ์กีฬาที่คาร์บอนไฟเบอร์มาใช้งานมักไม่ค่อยได้รับความสนใจ เนื่องจากทำให้อุปกรณ์กีฬามีราคาแพงมาก แต่ปัจจุบันอุปกรณ์กีฬาที่มีคาร์บอนไฟเบอร์เป็นส่วนประกอบมีราคาถูกลง ทำให้แม้แต่นักกีฬาสมัครเล่นต่างหันมาใช้อุปกรณ์ที่มีคาร์บอนไฟเบอร์มากขึ้น สำหรับการเล่นกีฬาในประเภทต่างๆ เช่น เฟรมรถจักรยาน  ไม้เทนนิส  ไม้แบดบินตัน ไม้กอล์ฟ เป็นต้น

อุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์

        ธุรกิจอีกประเภทหนึ่งที่จะปฏิเสธเสียไม่ได้ อุปกรณ์ที่ตกแต่งภายในบ้านเรือน ทำให้เป็นเรื่องใกล้ตัวมากขึ้นและสามารถตอบสนองแก่ผู้ออกแบบสินค้าที่มีดีไซน์ที่สามารถนำมาใช้งานได้จริง

อุตสาหกรรมอื่นๆ

        คาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)  ยังถูกนำไปใช้เป็นวัสดุเสริมแรงสำหรับการผลิตถังบรรจุก๊าซความดันสูง เช่น ถังบรรจุก๊าซไฮโดรเจน ถังก๊าซเอ็นจีวี  เป็นต้น​

ที่มาแหล่งข้อมูล :
http://www.dstd.mi.th/board/index.php?topic=2074.0​
http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_fiber
http://www.engr.utk.edu/mse/Textiles/CARBON%20FIBERS.htm
http://www.carbonfiber.gr.jp/english/faq/faq.html
http://www.chem.wisc.edu/~newtrad/CurrRef/BDGTopic/BDGtext/BDGGraph.html
http://www.mtec.or.th/index.php?option=com_content&task=view&id=122&Itemid=36
http://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_787

Concrete Repair​ing​

• ซ่อมแซมโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กของเสาสะพานข้ามคลอง
  
• รู้จักและเข้าใจพฤติกรรมรอยร้าวของคอนกรีต
  
• เสริมกำลังเสาด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber Reinforce Polymer : CFRP)
  
• เสริมกำลังโครงสร้างอาคาร เปลี่ยนแปลงจากพื้นที่สำนักงาน (Post tension) เป็นพื้นที่ Data center ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP)
  
• เสริมกำลังโครงสร้างคานที่รับกำลังได้ต่ำกว่าที่ออกแบบไว้ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์(CFRP)
  
• มาทำความรู้จัก “ คาร์บอนไฟเบอร์ ” (Carbon Fiber) กันครับ
  
• การแก้ไขปัญหาคานแบน (Band-Beam) ที่ไม่เสริมเหล็กล่างหรือเหล็กปลอก ด้วยวัสดุ CFRP
  
• เส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร​
• การพัฒนาและการประยุกต์ใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)​
• เทคนิคการออกแบบงานเสริมกำลังพื้น "ระบบพื้นคอนกรีตอัดแรง" (Post-Tensioned) เพื่อแก้ปัญหาลวดอัดแรงขาด ด้วยวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ (SmartFiber Sheet UT70-30)​
• การซ่อมรอยร้าวพื้นคอนกรีตด้วย Epoxy Injection
• กำแพงกันระเบิด โดย คาร์บอนไฟเบอร์ และ Pure Polyurea Spray
• ประโยชน์ของวัสดุ FRP ในการก่อสร้างและโครงสร้างต้านแผ่นดินไหว​
• การเสริมกำลังโครงสร้างเสาคอนกรีตเสริมเหล็กด้วย CFRP เพื่อต้านทานแผ่นดินไหว​
• รอยร้าวที่เกิดจากโครงสร้างรับน้ำหนักบรรทุกเกินกำลัง ซ่อมแซมเสริมกำลังอย่างไร?​
• การเสริมกำลังรอยร้าวบนพื้นยื่นที่เกิดจากการเสริมเหล็กไม่เพียงพอ ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์และการซ่อมแซมรอยร้าวที่เกิดจากการหดตัวแบบแห้งของคอนกรีต (Dry Shrinkage)
• ความหมายและคำนิยามของคำศัพท์ที่ใช้ในงานเสริมกำลังด้วย คาร์บอนไฟเบอร์(CFRP Strengthening Vocabulary)
  
• กรณีศึกษา : อาคารจอดรถ 8 ชั้น มหาวิทยาลัยแห่งหนึ่ง
  
• ตอนที่ 2 : วิวัฒนาการของคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)
  
• การเสริมกำลังสะพานคอนกรีตด้วยคาร์บอนไฟเบอร์
  
• การออกแบบเสริมความแข็งแรงของพื้นไร้คานท้องเรียบระบบ Unbonded Post-tensioned ลวดเกลียว(Strand) ขาดและหลุดออกมาจากสมอ
  ยึดลวด (Anchorage) ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)
  
• การออกแบบเสริมกำลังของพื้นโรงพยาบาลเพื่อรับเครื่องมือแพทย์​
  
• งานเสริมความแข็งแรงพื้น ที่ลวดอัดแรงขาดด้วยคาร์บอนไฟเบอร์( Carbon Fiber ) SmartFiber Strip TL512​