อุตสาหกรรมยานยนต์มีส่วนช่วยภาวะโลกร้อนได้อย่างไร

     ปัจจุบันอุตสาหกรรมยานยนต์เจริญเติบโตอย่างต่อเนื่องตามภาวะการเจริญเติบโตของเศรษกิจโลก ผู้ประกอบรถยนต์รายใหญ่ของโลกหลายรายขยายฐานการลงทุนในภูมิภาคต่างๆมากขึ้น เกิดการจ้างงานและกระตุ้นภาวะเศรษกิจให้การเติบโตอย่างรวดเร็ว ภาวะการแข่งขันก็เพิ่มดีกรีความเข้นข้นขึ้นด้วยเช่นกัน เห็นได้ชัดในทีวีที่รถยนต์หลายยี่ห้อต่างเข็นสปอตโฆษณาออกมากระตุ้นความสนใจผู้บริโภคแทบไม่เว้นแต่ละวันเลยทีเดียว ความต้องการของผู้บริโภคเองก็มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงตามกระแสเทคโนโลยีและมีมาตรฐานสูงขึ้น ซึ่งบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ก็ต้องปรับตัวให้ทันเช่นกัน เช่นการนำเอาเทคโนโลยีขั้นสูงใหม่ๆมาใช้ในการผลิตมากขึ้นเพื่อให้สามารถผลิตได้ทันกับความต้องการหรือกระแสความนิยมของผู้บริโภค ซึ่งสามารถตอบสนองต่อความต้องการของผู้บริโภคได้ทั้งด้านรูปลักษณ์ที่โดดเด่นสะดุดตา ตอบสนองอย่างรวดเร็วทันใจด้วยเครื่องยนต์สมรรถนะสูง ประหยัดพลังงานยิ่งขึ้น ยิ่งในสภาวะที่ราคาน้ำมันถีบตัวสูงขึ้นทุกขณะนี้ บริษัทรถยนต์ต่างทุ่มงบประมาณในการพัฒนาสมรรถนะเครื่องยนต์ให้ประหยัดน้ำมันมากขึ้น จนแทบเรียกได้ว่าเป็นจุดขายที่ผู้ซื้อรถให้ความสำคัญในระดับต้นๆทีเดียว จุดขายอีกด้านที่กำลังมาแรงไม่น้อยคือ ต้องสามารถใช้พลังงานทดแทนหรือพลังานทางเลือกอื่นจากน้ำมันได้ เช่น ก๊าซโซฮอล ก๊าซ NGV หรือ LPG เซลพลังงานแสงงอาทิตย์ และเซลเชื้อเพลิง เป็นต้น อีกทั้งยังต้องให้ความสะดวกสบายในการขับขี่ด้วย บริษัทรถยนต์ต่างตระหนักในสิ่งเหล่านี้เป็นอย่างดี และต่างก็เร่งพัฒนารถยนต์ค่ายของตัวเองอย่างขมักขเม้น ยิ่งปัจจุบันมีกระแสการตื่นตัวเรื่องภาวะโลกร้อนด้วยแล้ว รถยนต์ค่ายต่างๆก็ต้องปรับตัวให้เข้ากับกระแสนี้ด้วยเช่นกัน ด้วยว่าสัดส่วนของการใช้พลังงานหรือการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากยวดยานพาหนะบนท้องถนนก็ไม่แพ้อุตสาหกรรมหนักอื่นๆ  ในแง่เทคนิคแล้วทำได้โดยบริษัทรถยนต์อาจใช้เทคนิคออกแบบขั้นเหมาะสมที่สุด (Optimum design) โดยใช้เนื้อวัสดุน้อยที่สุดแต่ยังคงได้ความแข็งแรงตามมาตรฐาน โดยการใช้โปรแกรมการออกแบบ CAD/CAM/CAE ซึ่งสามารถจำลองสภาวะการใช้งานในคอมพิวเตอร์ได้ก่อนการผลิตงานจริง ซึ่งทำให้ลดเวลาและค่าใช้จ่ายในการผลิตชิ้นส่วนที่ไม่ได้มาตรฐาน หรืออีกนัยหนึ่งก็คือการลดการใช้พลังงานในการผลิตที่ไม่ก่อให้เกิดประโยชน์นั่นเอง

 บริษัทรถยนต์อาจเลือกใช้วัสดุที่มีน้ำหนักเบาเป็นส่วนประกอบรถยนต์มากขึ้น เช่นเรามักเห็นวัสดุในกลุ่มโพลิเมอร์หรือพลาสติกในห้องโดยสารของรถยนต์แทบทุกยี่ห้อ บางยี่ห้อถึงกับเปลี่ยนช่วงล่างจากเหล็กไปเป็นอลูมิเนียมที่มีน้ำหนักเบากว่ากันเลยที่เดียว อย่างไรก็ตามก็ต้องคำนึงถึงความปลอดภัยและอายุการใช้งานด้วย เนื่องจากวัสดุที่มีน้ำหนักเบาเหล่านี้มักมีความแข็งแรงน้อยและมักมีความเสียหายหรือเสื่อมสภาพเนื่องจากสภาวะการใช้งานได้ง่ายกว่า เช่นอลูมิเนียมซึ่งมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กประมาณ 3 เท่าแต่มีความไวต่อความล้า (Fatigue failure)  เนื่องจากภาระกรรมแบบซ้ำๆมากกว่าเหล็ก อีกทั้งยังไวต่อความเสียหายที่เกิดจากอิทธิพลของแวดล้อมได้ง่ายกว่า เช่น อุณภูมิ หรือการกัดกร่อน เป็นต้นเป็นต้น

บริษัทรถยนต์ก็วิธีและมาตรฐานในการประเมินโดยการทดสอบความทนทานต่อการใช้งานของวัสดุน้ำหนักเบาเหล่านี้ให้มีคุณภาพเหมือนหรือดีกว่าวัสดุเดิมที่มีน้ำหนักมาก โดยการทดสอบความล้าในห้องปฏิบัติการ ซึ่งปัจจุบันในประเทศก็มีห้องปฏิบัติการที่ให้บริการด้านการออกแบบ การเลือกใช้วัสดุรวมทั้งการทดสอบความล้าเพื่อประเมินอายุการใช้งานของชิ้นส่วนยานยนต์แล้ว เช่นห้องปฏิบัติการของศูนย์พัฒนาและวิเคาระห์สมบัติวัสดุ (ศพว) ซึ่งเป็นหน่วยงานหนึ่งของสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว) ซึ่งได้รับการรับรองความสามารถของห้องปฏิบัติการตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025 และได้เปิดให้บริการอย่างครบวงจรในแทบทุกมิติด้านวัสดุรวมทั้งด้านการทดสอบและให้คำปรึกษาด้านความล้าของชิ้นส่วนประกอบทางวิศวกรรมมาเป็นระยะเวลายาวนาน

ในอีกด้านหนึ่งการลดการบริโภคพลังงานอาจทำได้โดยการปรับเปลี่ยนไปสุ่เทคโนโลยีการผลิตที่ใช้พลังงานน้อยลง หรือรณรงค์การปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการใช้พลังงานของพนักงานในโรงงานหรือสร้างความตื่นตัวให้พนักงานตระหนักความสำคัญของการลดการใช้พลังงานซึ่งว่าไปแล้วก็ส่งผลถึงตัวพนักงานโดยตรงเมื่อบริษัทมีรายจ่ายด้านพลังงานลดลงก็มีกำไรมากขึ้นด้วย 

อย่างไรก็ตามแนวคิดเรื่องการลดการใช้พลังงานนี้คงมิได้เป็นภาระของคนใดคนหนึ่งหรืออุตสาหกรรมประเภทใดประเภทหนึ่ง หากแต่เป็นความรับผิดชอบของทุกคนในสังคมที่ต้องช่วยกันส่งเสริมอย่างเป็นรูปธรรมเพื่อให้มนุษยชาติสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้อย่างยั่งยืนและภาคภูมิใจว่าได้เกิดมามีส่วนร่วมทำให้โลกใบนี้ดีขึ้น

กันยายน 2550

อาณัติ หาทรัพย์

Research officer 7 /Mechanical Engineer

anat@tistr.or.th anathasap@yahoo.com  

Structure and Component Durability Assessment Division (SCDA)

Material Properties Development Lab. (MDL)

Material Property Analysis and Development Center (MPAD)

Thailand Institute of Scientific and Technological Research (TISTR)

                                                

โครงการถ่ายทอดเทคโนโลยี การสัมมนาเรื่องเทคโนโลยี Smart wheel force transducer สำหรับอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ 14-15 มิถุนายน 2555

โครงการถ่ายทอดเทคโนโลยี

การสัมมนาเรื่อง เทคโนโลยี Smart wheel force transducer 
สำหรับอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์

วว. จัดทำโครงการถ่ายทอดเทคโนโลยี สัมมนาเรื่องเทคโนโลยี Smart wheel force transducer สำหรับอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ โดยศูนย์พัฒนาและวิเคราะห์สมบัติของวัสดุ (ศพว.) ร่วมกับ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี BENK GROUP (THAILAND) CO., LTD. และ PCB PIEZOTRONICS วันที่ 14 – 15 มิถุนายน 2555  ณ โรงแรม เมอร์เคียว ฟอร์จูน,  กทม.

โครงการถ่ายทอดเทคโนโลยี

การสัมมนาเรื่อง เทคโนโลยี Smart wheel force transducer สำหรับอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์

หลักการและเหตุผล

            อุตสาหกรรมยานยนต์เป็นอุตสาหกรรมซึ่งมีมูลค่าการส่งออกสูงเป็นลำดับต้นๆของประเทศไทยและเป็นแหล่งรายได้สำคัญของรัฐ ปัจจุบันอุตสาหกรรมยานยนต์ต้องแข่งขันในตลาดโลกทั้งด้านคุณภาพและราคาจึงต้องปรับตัวทั้งด้านเทคโนโลยีการผลิตที่ทันสมัยมีประสิทธิภาพและด้านการประกันคุณภาพที่เข้มงวด ปัจจุบันมีผู้ประกอบการรายใหม่ซึ่งมีต้นทุนการผลิตต่ำกว่าเข้ามาแข่งขันทำส่วนแบ่งตลาดตลอดเวลา คุณภาพสินค้าและราคาที่แข่งขันได้เป็นปัจจัยสำคัญต่อการดำรงอยู่ของธุรกิจและผู้ประกอบการ การแข่งขันในระดับภูมิภาคจะทวีความเข้มข้นขึ้นเมื่อมีแผนการเปิดประชาคมเศรษฐกิจอาเซียนในปี 2558 ทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายสินค้า บริการ การลงทุนและแรงงานอย่างเสรี ข้อมูลของกระทรวงพานิชย์ระบุว่าหนึ่งในอุตสาหกรรมที่อาจได้รับผลกระทบมากคือ ผู้ผลิตส่วนประกอบยานยนต์สำหรับขนาดกระบอกสูบมากกว่า 1,000 cc (รถยนต์นั่งส่วนบุคคล รถกระบะ รถบรรทุก) ซึ่งภาครัฐต้องเร่งสร้างมาตรการตั้งรับโดยการสร้างเสริมขีดความสามารถการแข่งขันให้แก่ผู้ประกอบการด้วยการส่งเสริมขีดความสามารถในด้านต่างๆ เช่น คุณภาพผลิตภัณฑ์ การวิจัยและพัฒนา ทรัพย์สินทางปัญญา ฯลฯ ปัจจุบันผู้ประกอบรถยนต์มีแนวโน้มลดต้นทุนโดยผลักภาระการพัฒนาชิ้นส่วนยานยนต์ให้เป็นหน้าที่ของกับผู้ผลิตชิ้นส่วน ทำให้ผู้ผลิตชิ้นส่วนต้องเพิ่มศักยภาพในการพัฒนาชิ้นส่วนยานยนต์เอง การพัฒนาด้านยานยนต์จำเป็นต้องทราบข้อมูลภาระกรรมถนน (road load data) ซึ่งเป็นข้อมูลป้อน (input) ที่สำคัญในการออกแบบชิ้นส่วนและการประเมินระยะเวลาที่เหมาะสมในการรับประกันคุณภาพ (warrantee) หลายปีที่ผ่านมาผู้ประกอบการใช้เทคนิคการวัดอย่างง่ายด้วยเทคนิค experimental stress analysis (ESA) โดยใช้ strain gauge แต่เทคนิคนี้ก็ต้องอาศัยบุคลากรที่มีทักษะสูง ขั้นตอนยุ่งยาก ใช้เวลานาน เกิดความผิดพลาดได้ง่าย ทำซ้ำได้ยาก ไม่สามารถทำการสอบเทียบได้ทำให้ข้อมูลไม่น่าเชื่อถือ และไม่สามารถถ่ายโอนข้อมูลในรูปแบบสากล (standard format) ระหว่างผู้พัฒนาชิ้นส่วนยานยนต์ ทำให้วิธีนี้มีประสิทธิภาพต่ำ เทคโนโลยี smart wheel force transducer (SWFT) ถูกพัฒนาขึ้นจากเทคนิค strain gauge เพื่อแก้ปัญหานี้ SWFT เป็นวงล้อสำเร็จรูปสามารถประกอบเข้ากับรถยนต์แต่ละรุ่นที่ต้องการวัดภาระถนนได้โดยตรง ประกอบด้วย strain gauge และ sensor วัดความเร็วและ ความเร่ง จำนวนมากภายใน สามารถคำนวณปัจจัยสำคัญในการวัดภาระถนนได้อย่างครบถ้วนอันได้แก่ มวล ความเฉื่อย ความต้านทานทางพลศาสตร์ แรงและโมเมนต์กระทำกับเพลาล้อขณะขับขี่ทั้ง 3 ทิศทาง และสามารถถ่ายโอนข้อมูลในรูปแบบรูปแบบสากลในการประมวลผลอื่นๆ เช่น การประเมินความปลอดภัยในการขับขี่ ความเสถียรในการบังคับเลี้ยว การทำซ้ำสัญญาณในการทดสอบความคงทนหรือกำหนด test specification ให้แก่ฝ่ายผลิต เป็นต้น 

            ศูนย์พัฒนาและวิเคราะห์สมบัติของวัสดุ (ศพว.) เป็นหน่วยงานของรัฐซึ่งจัดทำโครงการเพื่อพัฒนาคุณภาพของชิ้นส่วนวิศวกรรมและประเมินอายุการใช้งานแก่อุตสาหกรรมผลิตชิ้นส่วนยานยนต์และโครงสร้างทั้งในประเทศและต่างประเทศมาเป็นเวลานาน ศพว.เล็งเห็นถึงความสำคัญของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการวิจัยและผลักดันการวิจัยและพัฒนาคุณภาพของชิ้นส่วนยานยนต์ของผู้ประกอบการในประเทศให้สามารถแข่งขันในตลาดโลกได้อย่างยั่งยืน จึงร่วมกับ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี BENK GROUP (THAILAND) CO., LTD., และ PCB PIEZOTRONICS จากประเทศสหรัฐอเมริกาซึ่งเป็นผู้คิดค้นและพัฒนาเทคโนโลยี Smart wheel force transducer  ที่มีชื่อเสียงได้รับการยอมรับในระดับสากล จัดการสัมมนาเรื่อง เทคโนโลยี Smart wheel force transducer สำหรับอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ เพื่อให้บุคลากรทั้งภาครัฐและเอกชนประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการวิจัยและผลักดันการวิจัยและพัฒนาคุณภาพของชิ้นส่วนยานยนต์ของผู้ประกอบการในประเทศต่อไปได้

วัตถุประสงค์

- เพื่อถ่ายทอดเทคโนโลยี Smart wheel force transducer ให้แก่ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ในประเทศ

- เพื่อให้เกิดความรู้ความเข้าใจในกระบวนการพัฒนาชิ้นส่วนยานยนต์โดยใช้ Smart wheel force transducer

    - เพื่อให้ผู้เข้าร่วมสัมมนาได้แลกเปลี่ยนความรู้และประสบการณ์ในการวิจัยและพัฒนาชิ้นส่วนยานยนต์เพื่อเพิ่มศักยภาพในการแข่งขัน

กลุ่มเป้าหมาย  :  ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ / ชิ้นส่วนวิศวกรรม  รวมทั้งวิศวกร ช่างเทคนิค นักวิจัย ผู้ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมการผลิตและพัฒนาชิ้นส่วน ฯ  ในพื้นที่เขตภาคกลาง กรุงเทพมหานครและจังหวัดใกล้เคียง  จำนวน 100 คน

วันที่-พื้นที่ดำเนินการ  : จัดการสัมมนา เพื่อถ่ายทอดเทคโนโลยี Smart wheel force transducer ให้แก่กลุ่มเป้าหมายในระหว่างวันที่ 14 – 15 มิถุนายน 2555  ณ โรงแรม เมอร์เคียว ฟอร์จูน,  กทม.

กำหนดการสัมมนา และรายละเอียดเนื้อหา

DAY I : วันพฤหัสที่ 14 มิถุนายน 2555

08.30 – 09.00     ลงทะเบียน

09.00 - 09.15      พิธีเปิดกล่าวรายงาน  โดย ผู้แทน วว.

        กล่าวเปิด   โดย รองปลัดกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หรือผู้แทน

09.15 – 10.45     การบรรยายเรื่อง บทบาทงานทดสอบและงานการวิจัยและพัฒนาเพื่อสร้างอนาคตผู้ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์                      
                       ไทย โดยผู้อำนวยการศูนย์พัฒนาและวิเคราะห์วัสดุ

10.45 – 11.00     พักรับประทานอาหารว่างและเครื่องดื่ม

11.00 – 12.30     การเสวนา  Panel discussion เรื่อง “การเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันให้แก่

       ผู้ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ด้วยงานวิจัยและพัฒนา”

        โดย วิทยากรจาก  สมาคมผู้ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ไทย (TAPMA)  

        สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ (มว.)

        สถาบันยานยนต์ (สยย.) 

        ผู้ประกอบการชิ้นส่วนยานยนต์เอกชน

        ศูนย์พัฒนาและวิเคราะห์สมบัติของวัสดุ (ศพว.)

12.30 – 13.30     พักรับประทานอาหารกลางวัน

13.30 – 15.00     การบรรยายเรื่อง  Introduction to smart wheel force transducer technology

        โดย วิทยากร PCB PIEZOTRONICS , USA

15.00 – 15.15     พักรับประทานอาหารว่างและเครื่องดื่ม

15.15 – 17.00     การบรรยาย เรื่อง Wheel force transducer, a modern R&D tool for enhancing                                                      

                        competitiveness in world market.

       โดย Assoc Prof Tan Cher Ming, Nanyang Technological University.Singapore

17.00                Q & A

DAY II : วันศุกร์ที่ 15 มิถุนายน 2555

08.30 – 09.00     ลงทะเบียน

09.00 – 10.30     การบรรยายเรื่อง Quality development in automotive, past and the future trend

        โดย วิทยากร BENK GROUP (THAILAND)

10.30 – 10.45     พักรับประทานอาหารว่างและเครื่องดื่ม

10.45 – 12.00     การบรรยายเรื่อง Wheel force transducer: theory and application

        โดย วิทยากร PCB PIEZOTRONICS, USA

12.00 – 13.00     พักรับประทานอาหารกลางวัน

13.00 – 14.30     กรณีศึกษา Case study: Successful application of WFT in automotive

        โดย วิทยากร PCB PIEZOTRONICS, USA

14.30 – 14.45     พักรับประทานอาหารว่างและเครื่องดื่ม

14.45 – 16.30     การบรรยายเรื่อง การประกันคุณภาพเพื่อเพิ่มความเชื่อมั่นในผลิตภัณฑ์ยานยนต์ไทย

        โดย นักวิชาการ ศพว.

16.30                Q & A

คณะทำงานและวิทยากร

ศูนย์พัฒนาและวิเคราะห์สมบัติของวัสดุ (ศพว.) สมาคมผู้ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ไทย (TAPMA) สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ ((มว.)

  สถาบันยานยนต์ (สยย.) ผู้ประกอบการชิ้นส่วนยานยนต์ Nanyang Technological University, Singapore, PCB PIEZOTRONICS, America, BENK GROUP (THAILAND) CO., LTD.  

ผลที่คาดว่าจะได้รับ

  - ผู้ประกอบการ วิศวกร ช่างเทคนิค นักวิจัย ผู้ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์/ ชิ้นส่วนวิศวกรรม    ได้รับการถ่ายทอดเทคโนโลยี ความรู้ ความเข้าใจเกี่ยวกับเทคโนโลยี Smart wheel force transducer           

  - ผู้ประกอบการ วิศวกร ช่างเทคนิค นักวิจัย ผู้ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมผลิตชิ้นส่วนยานยนต์สามารถนำข้อมูล ความรู้ไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม การผลิต -พัฒนาชิ้นส่วนยานยนต์ ต่อไป 

  - ผู้เข้าร่วมสัมมนาได้แลกเปลี่ยนข้อมูล ความรู้และประสบการณ์เกี่ยวกับ wheel force transducer  และการพัฒนาชิ้นส่วนยาน 

    ยนต์ 

บทนำ-ความล้าในชิ้นส่วนวิศวกรรม

-  1  -

บทนำ

        ชิ้นส่วนประกอบทางวิศวกรรม (Engineering components) ในอุตสาหกรรมแทบทุกประเภท ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมโครงสร้างและสาธารณูปโภค เช่น โครงเหล็กป้ายโฆษณาขนาดใหญ่ โครงสร้างรับน้ำหนักทางรถไฟ รางรถไฟ ฯลฯ อุตสาหกรรมยานยนต์เช่นช่วงล่าง วงล้อ เครื่องยนต์ ฯลฯ อุตสาหกรรมการบินและอากาศยานเช่น ลำตัวเครื่องบิน ปีกเครื่องบิน ใบพัดเฮลิคอปเตอร์ ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลในโรงงานอุตสาหกรรมเช่น เพลาส่งกำลังของปั้มหรืออุปกรณ์สิ่งอำนวยความสะดวกในชีวิตประจำวันของเรา เช่นพัดลมติดเพดาน เป็นต้น ชิ้นส่วนเหล่านี้จะต้องถูกออกแบบและผลิตให้สามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยตลอดอายุการใช้งาน จุดประสงค์คือความสามารถทนทานต่อภาระกรรม (Load) ที่เกิดขึ้นโดยชิ้นส่วนเหล่านั้นไม่เสียหายและเกิดความปลอดภัยต่อผู้ใช้งาน ในความเป็นจริงภาระกรรมเหล่านั้นมีขนาดไม่คงที่ (Non-constant  load) และเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาตามสภาพการใช้งาน (Variable load) ดังรูปที่ 1.1 แสดงความเค้นที่มีขนาดไม่คงที่ในชิ้นส่วนวิศวกรรม หรือภาระกรรมขนาดเดียวที่เกิดซ้ำๆ (Repeated load) หรือเป็นคาบ (Periodical) ดังรูปที่ 1.2 เมื่อเราขับรถไปทำงาน เราอาจต้องเหยียบคันเร่งและแตะเบรคเป็นจำนวนหลายๆครั้งกว่าจะถึงที่ทำงาน เครื่องยนต์และแท่นเครื่องยนต์ต้องรับภาระกรรมเนื่องจากอัตราเร่งและหน่วงอยู่ตลอดเวลา ขณะการขับทางตรง เข้าโค้งหรือเบรคล้วนทำให้เกิดภาระกรรมกับวงล้อ (Wheel) และชิ้นส่วนช่วงล่าง (Suspension members) รถยนต์ ช็อคเอ๊ปซอร์บเบอร์ (Shock absorber) จะทำหน้าที่ดูดซับแรงกระแทก รวมถึงคอยล์สปริงและชิ้นส่วนอื่นๆที่ต้องร่วมรับภาระกรรมด้วยกัน ความแตกต่างของขนาดภาระกรรมขึ้นอยู่กับลักษณะการขับขี่ของแต่ละคน เช่น การขับรถวิ่งขึ้นลูกระนาดหรือคอสะพานด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน รูปที่ 1.3 แสดงตัวอย่างของแรงลักษณะต่างๆ ที่เกิดกับช่วงล่างรถยนต์ขณะขับบนถนนคอนกรีต

 รูปที่ 1.1 ความเค้นในชิ้นส่วนวิศวกรรมเปลี่ยนแปลงตามสภาวะการใช้งาน

 รูปที่ 1.2 แรงขนาดคงที่ (Constant Amplitude Loading) มีลักษณะเป็นคาบ

รูปที่ 1.3 แรงขนาดไม่คงที่ประเภทต่างๆในช่วงล่างรถยนต์ขณะขับบนถนนคอนกรีต

การออกแบบเพื่อให้ชิ้นส่วนวิศวกรรมสามารถทนทานต่อภาระกรรมแบบไม่คงที่และแบบคงที่ได้ตลอดอายุการใช้งานนั้น วิศวกรออกแบบจำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับความเสียหายเนื่องจากความล้า (Fatigue failure) อาจเกิดขึ้นได้เมื่อวัสดุหรือชิ้นส่วนวิศวกรรมต้องรับภาระกรรมซ้ำๆกันหลายๆครั้ง แม้ว่าขนาดภาระกรรมนั้นจะมีขนาดต่ำเพียงแค่ทำให้เกิดความเค้นในช่วงยืดหยุ่น (Elastic) ความเสียหายแบบนี้จะแสดงเป็นรอยร้าวขนาดเล็ก และสามารถตรวจพบได้หากผู้ใช้งานมีกระบวนการตรวจเช็คสภาพที่เหมาะสม หรืออาจเกิดขึ้นอย่างฉับพลันได้ ซึ่งทั้งสองกรณีอาจก่อให้เกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อชีวิตและทรัพย์สินหากเกิดความเสียหายขึ้นกับชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของประชาชนจำนวนมาก เช่น เครื่องบิน เรือโดยสาร สะพาน โครงสร้างอาคาร รถไฟ รถยนต์สาธารณะ เป็นต้น ดังนั้นการออกแบบเพื่อให้ชิ้นส่วนวิศวกรรมสามารถทนทานต่อความล้าได้เพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอ ยังต้องคำนึงถึงความสะดวกในการเข้าถึงบริเวณวิกฤตหรือจุดที่คาดว่าอาจเกิดความเสียหายทั้งนี้เพื่อให้การตรวจสอบและซ่อมแซมรอยร้าวสามารถทำได้อย่างทันท่วงที

ปัจจุบัน ผู้บริโภคและผู้ผลิตในทุกภาคอุตสาหกรรมจะให้ความสำคัญกับการประหยัดพลังงานมากขึ้นดังนั้น การออกแบบจะเน้นการประหยัดพลังงาน ซึ่งผู้ออกแบบจะต้องพิจารณาควบคู่ร่วมกับความปลอดภัยในการใช้งาน อุตสาหกรรมยานยนต์จะเน้นการประหยัดพลังงานด้วยเทคนิคต่างๆ เช่นการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์และการลดน้ำหนักของรถ การลดน้ำหนักอาจทำได้โดยการลดขนาดของชิ้นส่วนหรือการเปลี่ยนไปใช้วัสดุทดแทนที่มีน้ำหนักเบากว่า อย่างไรก็ตามการลดขนาดหรือน้ำหนักของชิ้นส่วนอาจส่งผลกระทบทำให้ความแข็งแรงลดลงและโอกาสเกิดความเสียหายจากความล้าสูงโดยเฉพาะอุตสาหกรรมยานยนต์จะต้องมีการทดสอบชิ้นส่วนแทบทุกชิ้นตามโปรแกรมการทดสอบอย่างเข้มงวด

จะเลือกเครื่องทดสอบการสั่นสะเทือนระบบ electrodynamic อย่างไร

จะเลือกเครื่องทดสอบการสั่นสะเทือนระบบ electrodynamic อย่างไร

How to select an electro-dynamic shaker

เครื่องทดสอบการสั่นสะเทือนระบบ electro-dynamic ใช้กันแพร่หลายในห้องปฏิบัติการทดสอบ มักใช้ในงานทดสอบความคงทนและวิเคราะห์พฤติกรรมการสั่นสะเทือนของผลิตภัณฑ์ สามารถใช้ในการทดสอบให้แก่หลายภาคอุตสาหกรรม อาทิเช่น อุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ ชิ้นส่วนอิเลคทรอนิคส์ อุตสาหกรรมเครื่องปรับอากาศ ระบบการขนส่งสินค้าทางบกและระบบราง อุตสาหกรรมเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร  การวิจัยด้านอาวุธและการทหาร เป็นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ ชิ้นส่วนอิเลคทรอนิคส์ซึ่งเป็นอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าการส่งออกสูงเป็นลำดับต้นๆของประเทศ อุตสาหกรรมประเภทนี้นี้มีความต้องการทดสอบการสั่นสะเทือนจำนวนมากเพื่อรับรองคุณภาพมาตรฐานสินค้าที่ผลิตเพื่อใช้ในประเทศและเพื่อการส่งออกในตลาดโลกซึ่งต้องผ่านการทดสอบตามมาตรฐานสากล อาทิเช่น ECE, IEC, ISO, BS, JIS, ASTM, AASHTO ฯลฯ และข้อกำหนดเฉพาะ (specification) ของผู้ประกอบรถยนต์และอุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์ ซึ่งแต่ละรายก็มีมาตรฐานและวิธีการทดสอบของตนเอง เช่น Toyota, Nissan, Mazda, General Motors, Ford Motors, Sharp เป็นต้น

การทดสอบการสั่นสะเทือนสามารถแบ่งประเภทได้ดังนี้

1) การทดสอบเพื่อระบุค่าความถี่ธรรมชาติของผลิตภัณฑ์ (resonance frequency detection test) ในย่านความถี่ที่กำหนดโดยเจ้าของผลิตภัณฑ์

2) การทดสอบความคงทนต่อการสั่นสะเทือนแบบคาบและแบบช่วงความถี่ (fixed and range of frequency endurance vibration test)

3) การทดสอบความคงทนต่อการสั่นสะเทือนแบบสุ่มโดยการควบคุม power spectral density (PSD controlled random vibration test)

4) การทดสอบการสั่นสะเทือนโดยการทำซ้ำสัญญาณ (field data reproduction test)

5) การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบ shock

เครื่องทดสอบการสั่นสะเทือนระบบ electro-dynamic มักประกอบด้วย 5 ส่วนหลักคือ

            1. ชุดกำเนิดการสั่นสะเทือน (shaker) แบบ electro-dynamic ในแนวดิ่งและแนวนอน ซึ่งมักต้องมีแท่นขยาย    (head expander ในแนวดิ่ง หรือ slip table ในแนวนอนด้วยเพื่อให้สามารถทดสอบได้ทั้งสองแนวแยกอิสระกัน

            2. ชุดควบคุมการสั่นสะเทือนและโปรแกรมการทดสอบ

            3. ชุด power amplifier

            4. ชุดระบายความร้อน

            5. sensor สำหรับควบคุมและวัดการสั่นสะเทือน( accelerometer หรือหัววัดความเร่ง)

            สำหรับผู้ที่ต้องการลงทุนในระบบนี้ การเลือกขนาด shaker ที่เหมาะสมสามารถทำได้เองอย่างง่ายโดยการคำนวณ capacity ของ shaker ซึ่งพิจารณาจากมวล (mass) และความเร่ง (acceleration) ที่ข้อกำหนดการทดสอบระบุ เช่น ทดสอบชิ้นงานที่มีมวล (รวม amature,head expander,fixture) 500 kg สั่นด้วยความเร่ง 45 m/s2 ที่ความถี่ไม่เกิน 33 Hz (ขนาดระยะขจัด 1.05 mm) ดังนั้นขนาดกำลังเล็กสุดของ shaker คือ 22,500 N หรือ 2,296 kgf เป็นต้น อย่างไรก็ดีควรเผื่อ safety factor เอาไว้ด้วย หน่วยงาน SCDA ในศูนย์พัฒนาและวิเคราะห์สมบัติวัสดุ (ศพว) / สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว) เป็นหน่วยงานของรัฐซึ่งจัดทำโครงการพัฒนาและประเมินคุณภาพและอายุการใช้งานชิ้นส่วนวิศวกรรมแก่อุตสาหกรรมผลิตชิ้นส่วนยานยนต์และโครงสร้างทั้งในประเทศและต่างประเทศมาเป็นเวลานานกว่า 10 ปี หน่วยงาน SCDA เล็งเห็นถึงจำเป็นในการสนับสนุนด้านการทดสอบในสาขาที่ขาดแคลนและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการวิจัยและผลักดันการวิจัยและพัฒนาชิ้นส่วนยานยนต์ของผู้ประกอบการในประเทศให้สามารถแข่งขันในตลาดโลกได้อย่างยั่งยืน หน่วยงาน SCDA จึงร่วมกับกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ภาคอุตสาหกรรม และเจ้าของเทคโนโลยี ซึ่งเป็นผู้คิดค้นและพัฒนา ที่มีชื่อเสียงได้รับการยอมรับในระดับสากล จัดการสัมมนาและถ่ายทอดเทคโนโลยีเพื่อให้บุคลากรทั้งภาครัฐและเอกชนประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการวิจัยและผลักดันการวิจัยและพัฒนาคุณภาพของชิ้นส่วนยานยนต์ของผู้ประกอบการในประเทศต่อไปได้ ผู้สนใจขอข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ คุณอาณัติ หาทรัพย์ SCDA/MPAD (ศพว) /TISTR (วว)

อาณัติ หาทรัพย์

Anat Hasap

*********************************************************************

Research officer 7 /Mechanical Engineer

Ph.D. candidate TU Thailand. (Mech. Eng.)

anat@tistr.or.th anathasap@yahoo.com  Mobile : (66) 081-424-4221

Structure and Component Durability Assessment Division (SCDA)

(Tel) (66) 02-5779270 (Fax) (66) 02-5774160-1

Material Properties Development Lab. (MDL)

Material Property Analysis and Development Center (MPAD)

35 Moo 3, Technopolis Tambol Klong 5 Amphoe Khlong Luang Pathum Thani 12120 Thailand

Thailand Institute of Scientific and Technological Research (TISTR)

“Professional in Vibration, Fatigue and Durability”

***************************************************************************** 

จะทดสอบความล้าชิ้นส่วนยานยนต์แบบสองแกนได้อย่างไร?

2 axis fatigue test of engine mount

2 axis fatigue test of engine mount

2 axis test using servo-hydraulic actuator

In automotive fatigue test program, 2 axis simulation test is  rather a simplified and typical for component having multi-axis excitation. A special control function was developed and has been using in fatigue test,the Master – slave control. The test can be conducted simply and efficiently with this function in a test which requires 2 (or more) servo-hydraulic actuators to perform a test simultaneously  in any phase relationship. For example, a 2-axis test  requires 2 actuators to pull (or push) at the same time, this phase relationship will 0 degree apart or “in phase”. On the other hand,  if 1 actuator is required to push while another actuator is required to pull (in any direction) so this phase relationship will be 180 degree apart or “out of phase”. Important point is that both actuators are needed to be tuned properly to the response of the test sample (proper PID values) at relevant controlled parameter; tune in force mode if the test is performed in force controlled and tune in displacement mode if the test is performed in force controlled . Above pictures show a test performed on chassis mounted shock absorber bracket which is required to be tested in-phase or out of phase at 15 Hz. The 2 actuators are needed to be tuned separately before the test. The scope on the top left shows the 2 force responses are perfectly coincident.

Anat Hasap

Research officer 7 /Mechanical Engineer

Ph.D. candidate TU Thailand. (Mech. Eng.)

anat@tistr.or.th anathasap@yahoo.com  Mobile : (66) 081-424-4221

Structure and Component Durability Assessment Division (SCDA)

(Tel) (66) 02-5779270 (Fax) (66) 02-5774160-1

Material Properties Development Lab. (MDL)

Material Property Analysis and Development Center (MPAD ศพว)

35 Moo 3, Technopolis Tambol Klong 5 Amphoe Khlong Luang Pathum Thani 12120 Thailand

Thailand Institute of Scientific and Technological Research (TISTR วว)

 “Professional in Vibration, Fatigue and Durability”