นวัตกรรม“เส้นพลาสติกพิมพ์สามมิติ"

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อนินท์ มีมนต์ นักวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล (มทร.ธัญบุรี) เล่าว่า เครื่องพิมพ์สามมิติที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน ใช้หลักการหลอมเส้นพลาสติกให้กลายเป็นของเหล วแล้วฉีดออกมาเป็นเส้นขนาดเล็กผ่านหัวฉีด เครื่องพิมพ์จะวาดเส้นพลาสติกที่ถูกฉีดออกมา ให้เป็นรูปร่างในแนวราบทีละชั้นจนครบ เป็นรูปร่างตามการออกแบบ และได้รูปร่างวัตถุสามมิติที่จับต้องได้จริง เหมือนกับสิ่งที่ได้ออกแบบไว้ เส้นพลาสติกที่ใช้กับเครื่องพิมพ์สามมิติ เป็นพลาสติกกลุ่มเทอร์โมพลาสติก และชนิดที่นิยมใช้ในปัจจุบันได้แก่ (Acrylonitrile butadiene styrene ; ABS) และ (Polylactic-acid ; PLA) ปัจจุบัน PLA จะนิยมใช้งานมากกว่า ABS เนื่องจาก ABS จะส่งกลิ่นรุนแรงมากกว่า อีกทั้งมีความหนืดที่น้อยกว่าส่งผลให้พิมพ์รูปร่างหรือรูปทรงซับซ้อนได้ไม่ดีเหมือนเส้นพลาสติกจาก PLA

PLA ถูกนำไปใช้งานที่หลากหลายมากยิ่งขึ้น เนื่องจากมีข้อดีด้านการย่อยสลายได้ด้วยกลไกทางธรรมชาติ สามารถช่วยลดปัญหาขยะพลาสติกได้ แต่ด้วยราคาที่ค่อนข้างแพงจึงได้มีการศึกษาวิจัย คิดค้น นำเอาวัสดุชนิดอื่นมาผสมเป็นวัสดุผสมชนิดต่างๆ และโดยมากจะนิยมนำมาผสมกับเส้นใยจากธรรมชาติทำให้มีลักษณะเป็นวัสดุผสมสะอาดหรือที่เรียกว่า (Green composite) ซึ่งแนวคิดนี้จะช่วยลดปริมาณการใช้ PLA ลง และส่งเสริมการนำเส้นใยธรรมชาติชนิดต่าง ๆ มาเพิ่มมูลค่า นอกเหนือไปจากกระบวนการเผาทำลายทิ้งโดยไม่เกิดประโยชน์

เมื่อปี 2561 ทีมวิจัยได้วิจัย “เส้นพิมพ์สามมิติรักษ์สิ่งแวดล้อมจากข้าวไทย” (Environmental Friendly 3D Printing from Thai rice) ศึกษาวิจัยและทดลองนำข้าวและข้าวเปลือกมาบดให้เป็นผงและผสมกับ PLA ผลิตเป็นเส้นพลาสติกสำหรับงานพิมพ์สามมิติ ส่งผลงานเข้าร่วมประกวด ในงาน 46th International Exhibition of Inventions Geneva ที่ กรุงเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ จนได้รับรางวัลเหรียญทอง

ความสำเร็จที่ได้ ก่อให้เกิดแรงบันดาลใจในการขยายผลงานศึกษาวิจัยถึงพลาสติกชนิดอื่น นอกเหนือจาก PLA และการใช้เส้นใยชนิดอื่นมาผสมร่วมกัน เช่น ฟางข้าว แกลบ และเส้นใยจากใบสัปปะรด ทีมงานวิจัยจึงทดลองศึกษาการนำข้าว ฟางข้าว แกลบ และเส้นใยจากใบสัปปะรด มาบดให้เป็นลักษณะผงละเอียด ผสมกับ PLA เกรดที่ใช้สำหรับขึ้นรูปเป็นเส้นพลาสติกในงานพิมพ์สามมิติ เพื่อลดปริมาณการใช้ PLA ให้น้อยลง และปรับปรุงสมบัติให้เหมาะสมสำหรับการพิมพ์สามมิติที่กำลังได้รับความสนใจ และพัฒนาให้มีประสิทธิภาพการพิมพ์ชิ้นงานให้ได้คุณภาพ สามารถพิมพ์ชิ้นงานที่พร้อมใช้งานตามการออกแบบ สามารถจับต้องได้ และนำไปใช้งานได้จริง

ในการศึกษาวิจัยนี้ จะทำการศึกษากระบวนการผสม PLA กับข้าว แกลบ ฟางข้าว และเส้นใยจากใบสัปปะรด และใช้ PP รีไซเคิลผสมกับแกลบ ศึกษาสภาวะการขึ้นรูปเส้นพลาสติกสำหรับงานพิมพ์สามมิติ ทดสอบสมบัติของวัสดุผสมที่ได้ รวมทั้งทดสอบความสามารถในการพิมพ์สามมิติของชิ้นงานต้นแบบด้วยเส้นพลาสติกที่ได้จากการศึกษาวิจัย การนำเอาข้าว แกลบ ฟางข้าว และเส้นใยจากใบสัปปะรด ผสมกับ PLA  และ PP รีไซเคิล แล้วนำไปขึ้นรูปเป็นเส้นพลาสติกสำหรับงานพิมพ์สามมิติ จะทำให้เกิดการพัฒนาผลิตภัณฑ์และสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับข้าว วัสดุเหลือใช้จากขบวนการผลิตข้าว และเส้นใยธรรมชาติชนิดอื่นๆ ที่สามารถใช้งานได้จริงในเชิงอุตสาหกรรม เป็นโครงการวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนงบประมาณการวิจัยจากโครงการ Talent mobility ของสภานโยบายการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรมแห่งชาติ (สอวช.) และร่วมศึกษาวิจัยกับ บริษัทเพลนคลาส จำกัด พัฒนาผลิตภัณฑ์เส้นพิมพ์สามมิติที่มีส่วนผสมของชีวมวล สามารถใช้งานได้จริง เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และสามารถจำหน่ายได้เชิงพาณิชย์

หนังสือพิมพ์ฐานเศรษฐกิจ ปีที่ 40 หน้า 23 ฉบับที่ 3,619 วันที่ 18 - 21 ตุลาคม พ.ศ. 2563