ຜະລິດຕະພັນແຟມທີ່ເຮັດຈາກວັດສະດຸປະກອບຂັ້ນສູງ - ວິທີແກ້ໄຂດ້ານໂຄງສ້າງທີ່ເບົາ ແລະ ແຫນ້ນຄົງ ສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ທັນສະໄໝ

ຄວາມສາມາດໃນການປຽບທຽບຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ນ້ຳໜັກຂອງຜະລິດຕະພັນເຟຣມທີ່ເຮັດຈາກວັດຖຸປະກອບ (composite frame) ແມ່ນເປັນການຄົ້ນພົບທີ່ເປັນມູນຖານໃນດ້ານວິສະວະກຳວັດຖຸ ເຊິ່ງປ່ຽນແປງວິທີການທີ່ນັກອອກແບບເຂົ້າໃຈບັນຫາດ້ານໂຄງສ້າງໃນຫຼາຍໆອຸດສາຫະກຳ. ຄຸນລັກສະນະທີ່ປະຫວັດສາດນີ້ເກີດຈາກຄວາມສາມາດທີ່ເປັນເອກະລັກໃນການຈັດຕັ້ງເສັ້ນໄຍທີ່ເຮັດໃຫ້ແຂງແຮງຢູ່ໃນທິດທາງທີ່ຮັບແຮງຫຼັກຢ່າງແນ່ນອນ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄຸນລັກສະນະຄວາມແຂງແຮງທີ່ມີທິດທາງຊັດເຈນ ແລະ ສາມາດປັບແຕ່ງໃຫ້ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງການນຳໃຊ້ໃນແຕ່ລະກໍລະນີດ້ວຍຄວາມຖືກຕ້ອງທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນ. ຕ່າງຈາກວັດຖຸດັ້ງເດີມທີ່ມີຄຸນລັກສະນະທີ່ເທົ່າທຽມກັນໃນທຸກທິດທາງ, ຜະລິດຕະພັນເຟຣມທີ່ເຮັດຈາກວັດຖຸປະກອບສາມາດອອກແບບໃຫ້ມີຄວາມແຂງແຮງສູງສຸດຢູ່ບ່ອນທີ່ຕ້ອງການຢ່າງແທ້ຈິງ ແລະ ຫຼຸດນ້ຳໜັກໃຫ້ໜ້ອຍທີ່ສຸດໃນບ່ອນທີ່ຮັບແຮງຕ່ຳ. ຜົນກະທົບທາງດ້ານການນຳໃຊ້ຈິງຈາກຄວາມໄດ້ປຽບດ້ານຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ນ້ຳໜັກນີ້ໄປຫຼາຍກວ່າການແທນທີ່ງ່າຍດາຍຂອງວັດຖຸດັ້ງເດີມ ແລະ ເປີດໂອກາດໃຫ້ເກີດການອອກແບບໃໝ່ທັງໝົດ ເຊິ່ງເຄີຍເປັນໄປບໍ່ໄດ້ກັບວັດຖຸດັ້ງເດີມ. ໃນການນຳໃຊ້ດ້ານອາວະກາດ, ຜະລິດຕະພັນເຟຣມທີ່ເຮັດຈາກວັດຖຸປະກອບຊ່ວຍໃຫ້ຜູ້ຜະລິດເຮືອບິນສາມາດຫຼຸດນ້ຳໜັກໂຄງສ້າງລົງເຖິງຫຼາຍພັນປອນດ໌ ໂດຍຍັງຮັກສາປັດໄຈຄວາມປອດໄພທີ່ຕ້ອງການສຳລັບການບິນເພື່ອການຄ້າ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມີການປະຢັດເຊື້ອເພິງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ ແລະ ເພີ່ມຄວາມສາມາດໃນການບັນທຸກໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນໃນທັງໝົດຂອງອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງເຮືອບິນ. ວິສະວະກອນດ້ານຍານະຍົນນຳໃຊ້ຄວາມສາມາດດ້ານຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ນ້ຳໜັກນີ້ເພື່ອສ້າງໂຄງສ້າງຍານະຍົນທີ່ປັບປຸງຄວາມເລີ່ມເຄື່ອນ, ການຫຼຸດຄວາມໄວ, ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການບັງຄັບທິດທາງ ໃນເວລາດຽວກັນກໍເຮັດໃຫ້ປະຢັດເຊື້ອເພິງ ແລະ ຫຼຸດການປ່ອຍມົນລະພິດ. ອຸດສາຫະກຳການກໍ່ສ້າງໄດ້ຮັບປະໂຫຍດຈາກຜະລິດຕະພັນເຟຣມທີ່ເຮັດຈາກວັດຖຸປະກອບ ເຊິ່ງສາມາດຂ້າມໄດ້ໃນໄລຍະທາງທີ່ຍາວຂຶ້ນດ້ວຍຊິ້ນສ່ວນໂຄງສ້າງທີ່ເລັກລົງ ເຮັດໃຫ້ເກີດພື້ນທີ່ພາຍໃນທີ່ເປີດກວ້າງຂຶ້ນ ແລະ ຫຼຸດການຮັບແຮງທີ່ເກີດຈາກຮາກຖານ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ປະຢັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນຂະບວນການກໍ່ສ້າງ. ດ້ານການນຳໃຊ້ໃນທະເລສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມໄດ້ປຽບດ້ານຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ນ້ຳໜັກຊ່ວຍໃຫ້ອອກແບບເຮືອທີ່ໃຫຍ່ຂຶ້ນ ມີຄວາມໄວ ແລະ ປະສິດທິພາບທີ່ດີຂຶ້ນ ແລະ ຫຼຸດຄວາມໜາຂອງເຮືອທີ່ເປັນຂໍ້ຈຳກັດຕໍ່ຄວາມຫຼາກຫຼາຍໃນການອອກແບບຕາມປົກກະຕິ. ການປະຕິວັດດ້ານປະສິດທິພາບນີ້ຍັງຂະຫຍາຍໄປສູ່ອຸດສາຫະກຳສິນຄ້າກິລາ, ພະລັງງານລົມ, ແລະ ອຸດສາຫະກຳສິ່ງອຳນວຍຄວາມສະດວກພື້ນຖານ ໂດຍທີ່ການຫຼຸດນ້ຳໜັກແຕ່ລະປອນດ໌ຈະເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບທັງລະບົບດີຂຶ້ນ ແລະ ຫຼຸດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດຳເນີນງານ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຕັດສິນໃຈມີຄວາມຄຸ້ມຄ່າຢ່າງຊັດເຈນ.

ລັກສະນະຄວາມທົນທານທີ່ເປີດເຜີຍອອກມາຢ່າງເຫຼືອເຊື່ອຂອງຜະລິດຕະພັນແຖບປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸປະກອບ (composite frame) ໄດ້ປ່ຽນແປງການຄຳນວນຕົ້ນທຶນໃນທັງໝົດຂອງວັฏຈັກຊີວິດ (lifecycle cost calculations) ແລະ ການວາງແຜນການບໍາຮັກສາຢ່າງເລິກເຊິ່ງໃນການນຳໃຊ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍຮູບແບບ, ໂດຍໃຫ້ການດຳເນີນງານທີ່ບໍ່ຕ້ອງບໍາຮັກສາເລືອຍໆ (maintenance-free operation) ເຊິ່ງໄດ້ກຳຈັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ເກີດຂື້ນເລືອຍໆທີ່ເກີດຈາກລະບົບວັດສະດຸແບບດັ້ງເດີມ. ຄວາມທົນທານທີ່ເຫຼືອເຊື່ອນີ້ເກີດຈາກຄຸນສົມບັດທີ່ຕ້ານການກັດກິນໂດຍທຳມະຊາດຂອງວັດສະດຸປະກອບ ເຊິ່ງບໍ່ເກີດການເກີດເຫຼັກເປີດ (oxidize), ກິນເຫຼັກ (rust), ຫຼື ສຳເລັດການເສື່ອມສະພາບທາງເຄມີ (chemically degrade) ເມື່ອຖືກສຳຜັດກັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ ເຊັ່ນ: ການສຳຜັດກັບນ້ຳເກືອ, ການສຳຜັດກັບເຄມີ, ການສຳຜັດກັບລັງສີ UV, ແລະ ການປ່ຽນແປງອຸນຫະພູມຢ່າງຮຸນແຮງ. ຕ່າງຈາກແຖບທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການກວດສອບເປັນປະຈຳ, ການປັບປຸງຊັ້ນປ້ອງກັນໃໝ່, ແລະ ການປ່ຽນແທນໃນທີ່ສຸດເນື່ອງຈາກຄວາມເສີຍຫາຍຈາກການກັດກິນ, ຜະລິດຕະພັນແຖບປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸປະກອບຈະຮັກສາຄຸນສົມບັດທາງໂຄງສ້າງ ແລະ ລັກສະນະພາຍນອກໄວ້ໄດ້ເປັນເວລາຫຼາຍສິບປີໂດຍບໍ່ຕ້ອງມີການເຂົ້າໄປເຮັດຫຍັງ. ວິທີຈັດເລີຍຂອງໂມເລກຸນ (molecular structure) ຂອງຜະລິດຕະພັນແຖບປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸປະກອບທີ່ຖືກອອກແບບຢ່າງເໝາະສົມ ສ້າງເປັນເຂດກັ້ນທີ່ຕ້ານການເຂົ້າໄປຂອງຄວາມຊື້ນ ແລະ ການກັດກິນທາງເຄມີ ເຊິ່ງຮັກສາຄວາມເປັນປະກົດຂອງເສັ້ນໃຍທີ່ເຮັດໆໃຫ້ແຂງແຮງ (reinforcing fibers) ແລະ ວັດສະດຸທີ່ເປັນພື້ນຖານ (matrix materials) ໄວ້ຢ່າງຖາວອນໃຕ້ສະພາບການໃຊ້ງານທີ່ປົກກະຕິ. ຄວາມໄດ້ປຽດທີ່ເກີດຈາກຄວາມທົນທານນີ້ເປັນທີ່ມີຄຸນຄ່າຢ່າງເປັນພິເສດໃນສະພາບແວດລ້ອມທາງທະເລ ໂດຍທີ່ການສຳຜັດກັບນ້ຳເກືອຈະທຳລາຍໂຄງສ້າງທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກຢ່າງໄວວ່າ, ຈຶ່ງຕ້ອງມີການບໍາຮັກສາທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງ ແລະ ການປ່ຽນແທນກ່ອນເວລາ ເຊິ່ງສິ່ງທີ່ເປັນທາງເລືອກທີ່ເຮັດຈາກວັດສະດຸປະກອບຈະກຳຈັດໄດ້ທັງໝົດ. ການນຳໃຊ້ໃນດ້ານອຸດສາຫະກຳກໍໄດ້ຮັບປະໂຫຍດຈາກຜະລິດຕະພັນແຖບປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸປະກອບທີ່ສາມາດຕ້ານການສຳຜັດກັບເຄມີທີ່ເປັນອັດຕານິຍົມ (acids), ເຄມີທີ່ເປັນດ່າງ (bases), ຕົວທີ່ລະລາຍ (solvents), ແລະ ເຄມີອື່ນໆທີ່ມີຄວາມຮຸນແຮງ ເຊິ່ງຈະກັດກິນແຖບທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກພາຍໃນເວລາບໍ່ກີ່ເຖິງເດືອນ ຫຼື ປີຫຼັງຈາກການຕິດຕັ້ງ. ຄວາມຕ້ານການເສື່ອມສະພາບຈາກການເຄື່ອນໄຫວເປັນຈັງຫວະ (fatigue resistance) ຂອງຜະລິດຕະພັນແຖບປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸປະກອບນັ້ນສູງກວ່າແຖບທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກຫຼາຍເທົ່າ, ເຊິ່ງປ້ອງກັນການເກີດແລະການແຜ່ຂະຫຍາຍຂອງແຕກຫັກ (crack initiation and propagation) ທີ່ຈະນຳໄປສູ່ການລົ້ມສະລາຍຢ່າງຮຸນແຮງ (catastrophic failure) ໃນໂຄງສ້າງທີ່ຖືກເຄື່ອນໄຫວເປັນຈັງຫວະ ເຊັ່ນ: ສະພານ, ເຄື່ອງຍົກ (cranes), ແລະ ສ່ວນປະກອບຂອງເຄື່ອງຈັກທີ່ເຄື່ອນໄຫວ. ຄວາມສະຖຽນທາງ UV (UV stability) ທີ່ຖືກອອກແບບເຂົ້າໄປໃນຜະລິດຕະພັນແຖບປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸປະກອບໃນປັດຈຸບັນ ສາມາດປ້ອງກັນການເສື່ອມສະພາບຈາກການສຳຜັດກັບແສງຕາເວັນ (solar exposure) ທີ່ສົ່ງຜົນຕໍ່ວັດສະດຸຫຼາຍຊະນິດໃນເວລາດົນນານ, ໂດຍຮັກສາລັກສະນະພາຍນອກ ແລະ ຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກໄວ້ໄດ້ເຖິງແມ່ນຈະຖືກນຳໄປໃຊ້ຢູ່ນອກບ້ານເປັນເວລາດົນ. ຄຸນສົມບັດທີ່ສະຖຽນທາງອຸນຫະພູມ (temperature stability) ຮັບປະກັນວ່າຜະລິດຕະພັນແຖບປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸປະກອບຈະຮັກສາຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຂະໜາດ (dimensional accuracy) ແລະ ຄຸນສົມບັດທາງໂຄງສ້າງໄວ້ໄດ້ໃນໄລຍະອຸນຫະພູມທີ່ກວ້າງຂວາງ ໂດຍບໍ່ມີການຂະຫຍາຍ ແລະ ຫຼຸດລົງ (expansion and contraction cycles) ທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເຄັ່ງຕຶດ (stress concentrations) ແລະ ການລົ້ມສະລາຍຂອງຂໍ້ຕໍ່ (joint failures) ໃນລະບົບທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກ.

ຄວາມຫຼາກຫຼາຍດ້ານການອອກແບບ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການບູລະນາການຜະລິດຂອງຜະລິດຕະພັນໂຄງສ້າງປະກອບ (composite frame) ໄດ້ປະຕິວັດຂະບວນການພັດທະນາຜະລິດຕະພັນ ໂດຍການຂຈັດຂໍ້ຈຳກັດດັ້ງເດີມທີ່ເກີດຈາກຂໍ້ຈຳກັດຂອງການຜະລິດດ້ວຍເຫຼັກ ແລະ ເປີດໂອກາດໃຫ້ສາມາດອອກແບບຮູບຮ່າງທີ່ສັບສົນເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບ ໃນເວລາດຽວກັນກໍ່ຫຼຸດຈຳນວນຊິ້ນສ່ວນ ແລະ ຄວາມຕ້ອງການໃນການປະກອບ. ຄວາມເສລີດ້ານການອອກແບບນີ້ເກີດຈາກຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸປະກອບທີ່ສາມາດຂຶ້ນຮູບໄດ້ໃນຂະນະທີ່ຜະລິດ ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ວິສະວະກອນສາມາດສ້າງໂຄງສ້າງທີ່ບູລະນາການເຂົ້າດ້ວຍກັນ ໂດຍປະກອບດ້ວຍຫຼາຍໆໜ້າທີ່ຢູ່ໃນຊິ້ນສ່ວນດຽວ ແທນທີ່ຈະຕ້ອງໃຊ້ລະບົບທີ່ປະກອບດ້ວຍຊິ້ນສ່ວນຕ່າງໆທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນດ້ວຍຂໍ້ຕໍ່ ແລະ ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ອື່ນໆ ທີ່ອາດເກີດເປັນຈຸດລົ້ມເຫຼວໄດ້. ຂະບວນການຜະລິດຜະລິດຕະພັນໂຄງສ້າງປະກອບສາມາດສ້າງສ່ວນທີ່ເປັນກົງກົງ (hollow sections), ຄວາມໜາຂອງຜະນັງທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້, ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ບູລະນາການເຂົ້າດ້ວຍກັນ, ແລະ ຮູບຮ່າງທີ່ມີຄວາມເຄື່ອງຈັກສັບສົນ ເຊິ່ງຖ້າໃຊ້ວັດສະດຸດັ້ງເດີມຈະຕ້ອງໃຊ້ການກັດແຕ່ງທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງ ຫຼື ບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້ເລີຍ. ຄວາມສາມາດໃນການບູລະນາການນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດ, ເວລາໃນການປະກອບ, ແລະ ຄວາມຕ້ອງການດ້ານການຄວບຄຸມຄຸນນະພາບ ໃນເວລາດຽວກັນກໍ່ຍັງປັບປຸງຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ທັງໝົດຂອງລະບົບ ໂດຍການຂຈັດຂໍ້ຕໍ່ເຊີງກົນຈັກທີ່ເປັນຈຸດລົ້ມເຫຼວທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນວິທີການກໍ່ສ້າງດັ້ງເດີມ. ຄວາມຫຼາກຫຼາຍດ້ານເຄື່ອງມືໃນການຜະລິດວັດສະດຸປະກອບເຮັດໃຫ້ສາມາດປະກອບຕົ້ນແບບໄດ້ຢ່າງໄວວາ ແລະ ສາມາດປັບປຸງການອອກແບບໄດ້ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເວລາໃນການພັດທະນາຜະລິດຕະພັນຫຼຸດລົງ ເມື່ອທຽບກັບຂະບວນການຜະລິດດ້ວຍເຫຼັກທີ່ຕ້ອງໃຊ້ເຄື່ອງມືທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງໃນທຸກໆການປັບປຸງການອອກແບບ. ຄວາມສາມາດໃນການຝັງເຊັນເຊີ, ເສັ້ນລວມ, ຫຼື ອົງປະກອບທີ່ເຮັດວຽກອື່ນໆ ເຂົ້າໄປໃນຜະລິດຕະພັນໂຄງສ້າງປະກອບໃນຂະນະທີ່ຜະລິດ ສ້າງເປັນໂຄງສ້າງອັຈຈະລິຍະ (smart structures) ທີ່ມີຄວາມສາມາດໃນການຕິດຕາມທີ່ບູລະນາການເຂົ້າດ້ວຍກັນ ເຊິ່ງໃຫ້ຂໍ້ມູນການປະຕິບັດທີ່ແທ້ຈິງໃນເວລາຈິງ ແລະ ຂໍ້ມູນການບຳລຸງຮັກສາທີ່ຄາດການໄດ້. ຄຸນນະພາບຂອງພື້ນຜິວທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ດ້ວຍຜະລິດຕະພັນໂຄງສ້າງປະກອບ ຂຈັດການປະມວນຜົນເພີ່ມເຕີມທີ່ຈຳເປັນຕໍ່ຊິ້ນສ່ວນທີ່ເຮັດດ້ວຍເຫຼັກ ເຊິ່ງໃຫ້ພື້ນຜິວທີ່ເລືອນລ້ານ ມີຄວາມສາມາດໃນການຈັບສີທີ່ດີເລີດ ແລະ ມີຄວາມດຶງດູດດ້ານອາລົມ ໂດຍກົງຈາກຂະບວນການຜະລິດ. ຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃນການບັນຈຸສີເຂົ້າໄປໃນວັດສະດຸປະກອບ ໃຫ້ຜະລິດຕະພັນໂຄງສ້າງປະກອບສາມາດປະກອບດ້ວຍສີທີ່ຖືກປົນເຂົ້າໄປທັ້ງຄວາມໜາຂອງວັດສະດຸ ແທນທີ່ຈະອີງໃສ່ການເຄືອບພື້ນຜິວ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ສີທີ່ໄດ້ມີຄວາມຖາວອນ ແລະ ບໍ່ສາມາດລອກ, ຂີດຂ່ວນ, ຫຼື ຈືດຈາງໄປຕາມເວລາ. ຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍຂະບວນການຜະລິດວັດສະດຸປະກອບສາມາດຮອງຮັບທັງການຜະລິດໃນປະລິມານຫຼາຍ ແລະ ການຜະລິດທີ່ເປັນເອກະລັກ (custom one-off) ໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບເທົ່າກັນ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມີຄວາມຫຼາກຫຼາຍທີ່ວັດສະດຸດັ້ງເດີມບໍ່ສາມາດທຳໄດ້ໃນທຸກໆຄວາມຕ້ອງການຂອງຕະຫຼາດ ແລະ ປະລິມານການຜະລິດ.