×
การเปลี่ยนจากการเชื่อมด้วยวิธีการแบบใช้มือมาเป็นระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) ถือเป็นก้าก้าวสำคัญในงานเชื่อมที่ต้องการความแม่นยำ เมื่อโรงงานติดตั้งระบบอัตโนมัติเหล่านี้ มักจะสังเกตเห็นว่าจุดเชื่อมมีความแม่นยำเพิ่มขึ้น พร้อมทั้งลดข้อผิดพลาดเล็กๆ ที่มักเกิดขึ้นระหว่างงานเชื่อมแบบใช้มือ ด้วยความเป็นระบบอัตโนมัติ ทำให้รอยเชื่อมแต่ละครั้งมีความถูกต้องแม่นยำอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นสิ่งที่ผู้ผลิตต้องการอย่างมากในปัจจุบัน เพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้านคุณภาพ นอกจากนี้ การเชื่อมแบบ CNC ยังช่วยเพิ่มความเร็วในการทำงานได้อย่างมากเมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม อีกทั้งรายงานจากอุตสาหกรรมยังยืนยันว่า โรงงานที่เปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยี CNC มีเวลาการผลิตที่รวดเร็วขึ้น พร้อมทั้งคุณภาพที่ดีขึ้น เนื่องจากรอยเชื่อมในแต่ละชิ้นในล็อตใหญ่นั้เกือบเหมือนกันทุกชิ้น สำหรับภาคอุตสาหกรรมเช่น ภาคการบินและยานอวกาศ หรืออุตสาหกรรมยานยนต์ ที่แม้แต่ความไม่สม่ำเสมอเล็กน้อยก็มีความสำคัญมาก การมีระดับการควบคุมที่แม่นยำเช่นนี้ คือสิ่งที่ทำให้สายการผลิตแบบจำนวนมากดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพ
การเชื่อมแบบ CNC ช่วยสร้างประโยชน์ที่จับต้องได้เมื่อพูดถึงการรักษาความสม่ำเสมอในระหว่างกระบวนการผลิต เมื่อบริษัทต้องผลิตชิ้นส่วนที่เหมือนกันหลายพันชิ้น ระบบ CNC จะช่วยลดความแตกต่างที่เกิดขึ้นได้ระหว่างการเชื่อมที่ใช้วิธีการเชิงกลไก ตัวอย่างเช่น ในภาคอุตสาหกรรมยานยนต์และอากาศยาน ภาคส่วนเหล่านี้ไม่สามารถยอมรับความไม่สม่ำเสมอได้เลย เนื่องจากเรื่องของความปลอดภัยมีความสำคัญอย่างมาก ชิ้นส่วนต่างๆ จะต้องทำงานได้ตามแบบที่ถูกออกแบบมาอย่างแม่นยำโดยไม่มีข้อผิดพลาด การนำเทคโนโลยี CNC เข้ามาผสานรวมกับกระบวนการทำงานเชื่อม จะช่วยให้การผลิตดำเนินไปอย่างราบรื่นยิ่งขึ้นโดยรวม พร้อมทั้งรับประกันว่าผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะสามารถตอบสนองมาตรฐานสูงๆ ที่ผู้ผลิตยุคใหม่กำหนดไว้ ซึ่งแสดงถึงความใส่ใจอย่างจริงจังต่อการควบคุมคุณภาพ ประสิทธิภาพในการดำเนินงาน และการได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำทุกครั้งที่ทำการผลิต
การวิจัยที่สถาบันฟราวน์โฮเฟอร์ของเยอรมนีเกี่ยวกับการรวมเทคนิคการเชื่อมด้วยเลเซอร์และเชื่อมอาร์กไฟฟ้า นำไปสู่สิ่งที่เรียกว่ากระบวนการคอลเลอร์ (Collar Process) ซึ่งถือเป็นนวัตกรรมที่เปลี่ยนแปลงอย่างมาก สิ่งที่ทำให้วิธีการนี้มีความพิเศษคือการผสานสองวิธีการที่ต่างกันเข้าด้วยกัน คือ เลเซอร์ที่สามารถตัดลึกลงในโลหะ และอาร์กไฟฟ้าที่ช่วยเติมเต็มช่องว่างระหว่างชิ้นงาน ผลลัพธ์ที่ได้คือเวลาการเชื่อมที่เร็วขึ้นโดยไม่ลดทอนคุณภาพ หนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญของกระบวนการคอลเลอร์คือ การลดการบิดงอของวัสดุ ซึ่งมักเกิดขึ้นบ่อยครั้งเมื่อใช้อุปกรณ์การเชื่อมแบบมาตรฐาน วิธีการแบบดั้งเดิมมักทำให้ส่วนหนึ่งของวัสดุรับความร้อนมากเกินไป จนเกิดการบิดงอหรือเปลี่ยนรูปอย่างไม่สามารถควบคุมได้ ด้วยการควบคุมการกระจายความร้อนที่ดีกว่า ทำให้ผู้ผลิตได้รอยเชื่อมที่แข็งแรงและมีอายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งเรื่องนี้มีความสำคัญอย่างมากสำหรับบริษัทที่ทำงานกับชิ้นส่วนที่ละเอียดอ่อน หรือวัสดุอุตสาหกรรมหนักที่ต้องการความแม่นยำสูง
การทดสอบในสภาพแวดล้อมจริงแสดงให้เห็นว่า ระบบไฮบริดสามารถให้ประโยชน์ที่แท้จริงในหลายภาคส่วน ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์และการต่อเรือ บริษัทต่างๆ รายงานว่าความเร็วในการผลิตดีขึ้น และคุณภาพการเชื่อมมีคุณภาพสูงขึ้นอย่างมากหลังจากการนำไปใช้ ตัวเลขยังบ่งชี้เช่นกันว่า ต้นทุนลดลงอยู่ระหว่าง 15% ถึง 30% ขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้งาน ในขณะที่ระยะเวลาการผลิตก็ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ การประหยัดต้นทุนและการเพิ่มประสิทธิภาพนี้สอดคล้องกับแนวโน้มทั่วโลกที่โรงงานต่างๆ กำลังเปลี่ยนไปสู่ระบบอัตโนมัติภายใต้กรอบแนวคิดอุตสาหกรรม 4.0 สิ่งที่ทำให้เทคโนโลยีไฮบริดน่าสนใจสำหรับการผลิตอัจฉริยะคืออะไร? มันรวมจุดเด่นของเลเซอร์ที่มีความเร็วและความแม่นยำสูง เข้ากับคุณสมบัติที่ปรับตัวได้ของวิธีการเชื่อมแบบอาร์กไฟฟ้าแบบดั้งเดิม แม้ว่าจะยังมีความท้าทายอยู่บ้างในเรื่องต้นทุนการติดตั้ง แต่ผู้ผลิตจำนวนมากก็มองว่า ระบบผสมผสานเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับโรงงานผลุ่นใหม่ในอนาคต ซึ่งต้องการทั้งความแม่นยำและความยืดหยุ่นในการดำเนินงาน
อะไรที่ทำให้เครื่องเชื่อมเลเซอร์ Magic Cube โดดเด่นเป็นพิเศษ มีอยู่สามสิ่งหลักที่ต้องพูดถึง ได้แก่ ความเร็ว ความแม่นยำ และความสามารถในการเชื่อมถังที่ยอดเยี่ยม ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้เครื่องนี้กลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับบริษัทที่ทำงานในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ มาเริ่มกันที่ความเร็วก่อน การประมวลรูปแบบการเชื่อมที่รวดเร็วขึ้น หมายความว่าโรงงานสามารถผลิตสินค้าได้เร็วขึ้น โดยไม่ต้องเพิ่มพนักงานหรืออุปกรณ์เสริม เราได้เห็นโรงงานหลายแห่งสามารถลดรอบการผลิตลงได้เกือบครึ่งหนึ่ง หลังจากนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ เมื่อพูดถึงความแม่นยำ Magic Cube ทำได้เหนือกว่าวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิมอย่างชัดเจน การเชื่อมที่มีคุณภาพดีขึ้น หมายถึงข้อผิดพลาดที่ลดลงในขั้นตอนต่อไป ซึ่งช่วยประหยัดทั้งค่าใช้จ่ายและเวลาในการแก้ไขปัญหาในภายหลัง และสุดท้ายคือความสามารถเฉพาะทางในการเชื่อมถัง เครื่องนี้สามารถจัดการแผ่นโลหะหนาที่ใช้ในถังเก็บน้ำมันและตู้คอนเทนเนอร์ได้อย่างไม่มีใครเทียบ พ่อค้าคนกลางหลายคนให้การยอมรับถึงประสิทธิภาพของเครื่องนี้ในงานที่ต้องการความสมบูรณ์ของโครงสร้างเป็นสำคัญ ข้อมูลจากผู้จัดการโรงงานในโลกจริงแสดงให้เห็นว่าเครื่องจักรเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงการปรับปรุงในทางทฤษฎีเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงวิธีการทำงานของโรงงานในแต่ละวัน พร้อมผลลัพธ์ที่ดีขึ้นในทุกด้าน
การเพิ่มความสามารถ IoT เข้ากับเครื่องเชื่อมเลเซอร์ Magic Cube ถือเป็นก้าวสำคัญในการก้าวไปสู่การดำเนินงานของโรงงานอัจฉริยะ โดยเฉพาะในแง่ของการรักษาประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ ให้เป็นไปอย่างราบรื่น ด้วยข้อมูลแบบเรียลไทม์ที่ส่งสัญญาณมาจากเซ็นเซอร์ที่ถูกติดตั้งไว้ภายในระบบ ช่างเทคนิคจึงสามารถสังเกตสัญญาณบ่งชี้ถึงการสึกหรอหรือความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ ช่วยลดการหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้ซึ่งสร้างความหงุดหงิดเป็นอย่างมาก เมื่อเทียบกับวิธีการบำรุงรักษารูปแบบเดิมที่ต้องตรวจสอบเครื่องจักรตามช่วงเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ไม่ว่าสภาพการใช้งานจริงจะเป็นอย่างไร วิธีการใหม่นี้ช่วยประหยัดทั้งค่าใช้จ่ายและปัญหาที่ตามมา โรงงานที่เปลี่ยนมาใช้วิธีการนี้รายงานว่ามีประสิทธิภาพการผลิตที่ดีขึ้นในแต่ละวัน งบประมาณในการบำรุงรักษาก็ลดลง ในขณะที่เครื่องจักรสามารถทำงานต่อเนื่องได้นานขึ้นระหว่างการซ่อมบำรุง เมื่อผู้ผลิตเริ่มนำวิธีการเชื่อมต่อเหล่านี้มาใช้มากขึ้น เราอาจได้เห็นระดับของการทำงานอัตโนมัติที่สูงขึ้นทั่วทั้งสถานประกอบการ ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดอุตสาหกรรม 4.0 ที่มุ่งเน้นการเปลี่ยนแปลงการผลิตแบบดั้งเดิมผ่านนวัตกรรมดิจิทัลอย่างแท้จริง
การดำเนินการให้สิ่งต่าง ๆ ถูกต้องมีความสำคัญอย่างมากทั้งในภาคอุตสาหกรรมยานยนต์และอากาศยาน นั่นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมการเชื่อมด้วยเลเซอร์จึงกลายเป็นสิ่งสำคัญอย่างมากในการตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพที่เข้มงวดเหล่านี้ ผู้ผลิตรถยนต์ต่างเห็นถึงข้อได้เปรียบที่ชัดเจนเมื่อเปลี่ยนมาใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ เนื่องจากมันช่วยทำให้กระบวนการทำงานเชื่อมมีความรวดเร็วและแข็งแรงทนทานมากยิ่งขึ้นโดยรวม ตัวอย่างเช่นในสายการผลิกรถยนต์สมัยใหม่ เลเซอร์ช่วยในการเชื่อมวัสดุที่มีน้ำหนักเบาโดยไม่ลดทอนคุณภาพ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อปริมาณเชื้อเพลิงที่รถใช้ในการขับขี่ รายงานจากอุตสาหกรรมชี้ให้เห็นว่า การเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีเลเซอร์สามารถช่วยลดเวลาการผลิตได้ราว 30% ในหลายกรณี ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่แท้จริงของวิธีการนี้ และน่าสนใจว่าในช่วงหลังมีความร่วมมือกันระหว่างบริษัทรถยนต์และห้องปฏิบัติการวิจัยต่าง ๆ มากขึ้น ความร่วมมือนี้นำไปสู่นวัตกรรมที่ก้าวล้ำซึ่งถูกพัฒนาขึ้นเฉพาะเพื่อตอบโจทย์ความต้องการในการผลิตเครื่องบิน ทำให้มั่นใจได้ว่าอากาศยานสามารถปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัยที่เข้มงวดในด้านความแข็งแรงของโครงสร้างและการใช้งานยาวนานตลอดหลายปีที่ผ่านมา
ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังเปลี่ยนวิธีการผลิตท่อส่งก๊าซและน้ำมัน ทำให้ท่อเหล่านี้มีความปลอดภัยและแข็งแรงมากยิ่งขึ้นสำหรับการขนส่งพลังงานในระยะทางที่ไกล บริษัทพลังงานปัจจุบันต่างพึ่งพาเทคนิคการเชื่อมใหม่ๆ เหล่านี้ เพื่อสร้างรอยต่อที่ไม่รั่วซึม ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งเมื่อต้องจัดการกับระบบภายใต้แรงดันสูงที่ใช้ในการลำเลียงเชื้อเพลิงหรือกระแสไฟฟ้าผ่านเครือข่ายการจัดส่ง นอกจากนี้ ยังสามารถยกตัวอย่างเช่น แพลตฟอร์มน้ำมันนอกชายฝั่งอีกแห่งหนึ่ง ที่เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้เปลี่ยนแปลงวิธีการทำงานอย่างสิ้นเชิง โครงสร้างเหล่านี้ต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในทะเล แต่รอยเชื่อมสามารถทนทานต่อการกัดกร่อนจากน้ำเค็มและการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องจากคลื่นได้อย่างน่าประทับใจ ตัวเลขยังสามารถบอกเล่าเรื่องราวได้เช่นกัน - ช่างเชื่อมใช้เวลาน้อยลงในแต่ละรอยต่อ และบริษัทสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายด้านแรงงานพร้อมทั้งได้ผลงานที่มีคุณภาพดีขึ้น การเชื่อมต่อที่แข็งแรงยิ่งขึ้น หมายถึงปัญหาในการบำรุงรักษาที่ลดลงในระยะยาว เมื่อผู้ดำเนินการยังคงมีการทดสอบขีดจำกัดในการเจาะน้ำลึกและสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอื่น ๆ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ยังคงเปิดประตูสู่ความสำเร็จทางวิศวกรรมที่เคยคิดว่าเป็นไปไม่ได้ในอุตสาหกรรมพลังงาน
การพิจารณาว่าจะนำระบบการเชื่อมเลเซอร์แบบอัตโนมัติมาใช้หรือไม่นั้น หมายถึงการคิดถึงเงินลงทุนเริ่มต้นที่ต้องจ่ายออกไปกับสิ่งที่จะได้รับกลับมาในระยะยาว แน่นอนว่าการเริ่มต้นใช้งานระบบที่มีเทคโนโลยีสูงเหล่านี้ต้องใช้เงินลงทุนก้อนโตในช่วงแรก แต่บริษัทส่วนใหญ่กลับพบว่าสามารถคืนทุนได้ในที่สุด มีงานวิจัยบางชิ้นแสดงให้เห็นว่า บริษัทที่เปลี่ยนมาใช้ระบบนี้มีปริมาณของเสียลดลง และต้องจ่ายค่าแรงงานน้อยลง เนื่องจากข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นมีจำนวนลดลงอย่างมาก การทำงานที่แม่นยำของเครื่องเลเซอร์ทำให้คนงานไม่ต้องเข้ามาแก้ไขปัญหาตลอดเวลา นอกจากนี้ เครื่องจักรเหล่านี้ยังสามารถทำงานต่อเนื่องได้ไม่หยุดเป็นวันๆ โดยไม่เกิดปัญหาความล้มเหลวเหมือนเครื่องจักรรุ่นเก่าที่เคยใช้กัน ความน่าเชื่อถือในระดับนี้มีผลสะสมที่ชัดเจนเมื่อพิจารณาตัวเลขการผลิตแต่ละเดือนและเงินที่ประหยัดได้จริง
การใช้ระบบอัตโนมัติในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ช่วยลดขั้นตอนเสริมที่ผู้ผลิตมักต้องทำหลังจากกระบวนการเชื่อมตามปกติ ซึ่งขั้นตอนเหล่านี้ทำให้ต้องใช้เวลาและงบประมาณเพิ่มเติมในการผลิต โรงงานต่างเห็นว่าสายการผลิตสามารถดำเนินไปได้รวดเร็วขึ้นมากเมื่อกำจัดข้อกำหนดในการแปรรูปขั้นสุดท้ายเหล่านี้ออกไป และยังช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายด้านแรงงานอีกด้วย ความแม่นยำถือเป็นอีกหนึ่งข้อได้เปรียบสำคัญ เนื่องจากช่วยลดปริมาณวัสดุที่เสียทิ้งโดยรวม เมื่อรอยเชื่อมมีคุณภาพตามมาตรฐานที่กำหนดไว้ตั้งแต่แรกเริ่ม ก็ไม่มีความจำเป็นต้องกลับไปทำซ้ำหรือปรับแต่งในขั้นตอนต่อมา ร้านผลิตหลายแห่งพบว่าประสิทธิภาพในการผลิตเพิ่มสูงขึ้นอย่างชัดเจนหลังเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ตัวอย่างเช่นโรงงานอุตสาหกรรมยานยนต์บางแห่งสามารถเปลี่ยนแผ่นโลหะให้กลายเป็นชิ้นส่วนสมบูรณ์และจัดส่งได้ภายในไม่กี่ชั่วโมงแทนที่จะใช้เวลาหลายวัน โดยยังคงควบคุมต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อพิจารณาตัวเลขจากอุตสาหกรรมต่างๆ ก็ยิ่งชัดเจนขึ้นว่าทำไมบริษัทจำนวนมากถึงตัดสินใจลงทุนในระบบเลเซอร์แบบอัตโนมัติเหล่านี้สำหรับโรงงานการผลิตในปัจจุบัน
ร้านเชื่อมโลหะเริ่มเห็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ด้วยความช่วยเหลือของปัญญาประดิษฐ์ ระบบอัจฉริยะสามารถเรียนรู้จากข้อมูลที่รวบรวมระหว่างการเชื่อมจริง จากนั้นจึงปรับตั้งค่าตามชนิดของโลหะที่นำมาใช้ในการเชื่อมรวมถึงอุณหภูมิในโรงงานอีกด้วย สิ่งนี้มีความหมายว่าอย่างไร? คุณภาพของการเชื่อมโดยรวมดีขึ้น และลดการสูญเสียทางการเงินจากงานแก้ไขใหม่หรือข้อผิดพลาด ยังมีเทคโนโลยีการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine learning) ที่น่าสนใจออกมาอีกด้วย เช่น โปรแกรมที่ให้หุ่นยนต์สามารถคิดเลือกวิธีการเชื่อมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละงาน คนในอุตสาหกรรมเชื่อว่าเรากำลังมุ่งหน้าสู่การก้าวกระโดดครั้งสำคัญในด้านระบบอัตโนมัติของการเชื่อมภายในไม่กี่ปีข้างหน้า แม้ว่ายังมีอีกหลายสิ่งที่ต้องแก้ไขก่อนที่เทคโนโลยีเหล่านี้จะกลายเป็นมาตรฐานในโรงงานทั่วโลก แต่ผู้ที่เริ่มใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ตั้งแต่เนิ่นๆ ก็เห็นการปรับปรุงที่สำคัญในกระบวนการทำงานของตนเองแล้ว
องค์การนาซ่าได้ร่วมมือกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยรัฐโอเรกอน เพื่อค้นหาวิธีการทําการปั่นในสภาพแวดล้อมของแรงโน้มถ่วงเล็กๆ ซึ่งเป็นสิ่งที่จําเป็นสําหรับการสร้างสิ่งของในระหว่างภารกิจอวกาศที่ยาวนาน เมื่อคนเชื่อมพยายามทํางานโดยไม่ต้องใช้แรงโน้มถ่วงลากทุกอย่างลง พวกเขาเจอปัญหาทุกชนิด เพราะโลหะหลอมหลอมพัดพุ่งไปมาแทนที่จะไหลผ่านอย่างถูกต้อง ทีมงานกําลังทดสอบวิธีการที่แตกต่างกัน เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ เพื่อให้นักบินอวกาศสามารถสร้างที่อยู่อาศัย หรือซ่อมแซมอุปกรณ์ได้ ในขณะที่ลอยอยู่ในอวกาศ สิ่งที่ทําให้การวิจัยนี้น่าสนใจ คือเทคนิคที่พัฒนาออกมาหลายอย่าง อาจกลับมาถึงโลกด้วย ลองนึกถึงโรงงานที่ทํางานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ที่วิธีการประเพณีไม่ทํางานได้ดี นวัตกรรมพื้นฐานอวกาศเหล่านี้ อาจช่วยปรับปรุงกระบวนการผลิต ในสถานที่ เช่น สนามเจาะน้ํามันในทะเลลึก หรือสถานที่ก่อสร้างในภูมิภาคเหนือ ในขณะที่นาซ่ายังคงขยายขอบเขต ในการสํารวจอวกาศ เราอาจเห็นผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ ที่มีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมตรงนี้บนโลกของเรา
