เครื่องพิมพ์ 3 มิติ นวัตกรรมผลิต Face Shiel

         ใบหูเทียม หัวใจเทียมจากเนื้อเยื่อมนุษย์ คือผลงานความสำเร็จอันน่าทึ่งจากเทคโนโลยี ‘การพิมพ์ 3 มิติ หรือ 3D printing’ นวัตกรรมคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ของโลก ที่หลายคนอาจไม่คาดคิดว่าจะสามารถสร้างขึ้นได้จริงในห้องปฏิบัติการ แต่ในขณะเดียวกันท่ามกลางสถานการณ์การระบาดของโควิด-19 ทั่วโลก การพิมพ์ 3 มิติ เป็นเทคโนโลยีที่มีศักยภาพในการนำมาใช้ผลิต ‘หน้ากากชนิดบังใบหน้า หรือ Face Shield’เพื่อเป็นเครื่องมือป้องกันนักรบเสื้อกาวน์ให้ปลอดภัยจากไวรัสมรณะ

FabLab สร้าง Face Shield

         อุปกรณ์สำคัญที่ช่วยหยุดยั้ง ป้องกันการติดเชื้อไวรัสก่อโรค COVID-19 นอกจากหน้ากาก N95 และหน้ากากอนามัยแล้ว หน้ากากชนิดบังใบหน้า หรือ Face Shield เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นอย่างมากสำหรับบุคลากรทางการแพทย์ในการป้องกันการฟุ้งกระจายของสารคัดหลั่งจากผู้ติดเชื้อ

         โครงการโรงประลองต้นแบบทางวิศวกรรม (Fabrication Lab) เพื่อพัฒนาทักษะความเป็นนวัตกรแก่เด็กและเยาวชนไทย หรือFabLab สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ทั้งส่วนกลางที่บ้านวิทยาศาสตร์สิรินธร อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี และเครือข่าย FabLab ภูมิภาค รวมถึงเครือข่ายนักประดิษฐ์หรือ Maker ได้ร่วมกันใช้เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ในโครงการ FabLab เร่งผลิต Face Shield ที่มีความแข็งแรง ทนทาน และใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อเป็นอุปกรณ์ป้องกันตนเองสำหรับุคลากรทางการแพทย์อย่างต่อเนื่อง

         ดร.อ้อมใจ ไทรเมฆ ผู้ช่วยผู้อำนวยการ สวทช. กล่าวว่า เมื่อปี 2561 คณะรัฐมนตรี ได้สนับสนุนงบประมาณให้ สวทช. ดำเนินโครงการโรงประลองต้นแบบทางวิศวกรรมเพื่อพัฒนาทักษะความเป็นนวัตกรแก่เด็กและเยาวชนไทย หรือ FabLab ทางโครงการฯ ได้ส่งเสริมให้มีการจัดพื้นที่การเรียนรู้ ‘โรงประลองต้นแบบทางวิศวกรรม (FabLab)’ ในสถานศึกษาทั้งโรงเรียนที่มีการสอนในระดับชั้นมัธยมศึกษา และวิทยาลัยเทคนิค รวมจำนวน 150 แห่ง กระจายใน 68 จังหวัดในประเทศ เพื่อให้เยาวชนมีทักษะด้านวิศวกรรม มีความคิดสร้างสรรค์ สามารถออกแบบและสร้างชิ้นงาน จากเครื่องมือและอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม เช่น เครื่องพิมพ์ 3 มิติ เครื่องตัดเลเซอร์ ได้อย่างเป็นรูปธรรม

“ในยามสถานการณ์การแพร่ระบาดของโรค COVID-19 ซึ่งเป็นโรคระบาดที่สร้างผลกระทบในวงกว้าง ทาง FabLab บ้านวิทยาศาสตร์สิรินธร เครือข่าย FabLab ในสถานศึกษา และมหาวิทยาลัยพี่เลี้ยง 17 แห่ง ได้รวมพลังใช้เทคโนโลยีและเครื่องมือต่างๆ ที่มีในโครงการฯ มาสร้างสรรค์อุปกรณ์และสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น Face shield จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ, กล่องป้องกันฟุ้งกระจาย (Aerosol), ต้นแบบเครื่องกดเจล ล้างมืออัตโนมัติ, ส่วนประกอบเคาน์เตอร์คัดกรองผู้ป่วย เป็นต้น เพื่อส่งมอบให้บุคลากรทางการแพทย์ในสถานพยาบาลต่างๆ ใช้ในการปฏิบัติงานเพื่อตรวจคัดกรองและรักษาผู้ป่วยเพื่อลดความเสี่ยงในการติดเชื้อก่อโรค COVID-19”

3D printing พิมพ์ Face Shield

         การพิมพ์ 3 มิติ เป็นเทคโนโลยีที่กำลังได้รับความนิยมอย่างมากในการการสร้างโมเดลเสมือนจริงหรือการขึ้นรูปชิ้นงานซึ่งทำได้ด้วยวัสดุหลากหลายแบบ ทั้งพลาสติก ยาง โลหะ ไนลอน อัลลอย จุดเด่นของเทคโนโลยีนี้นอกจากสร้างสิ่งที่คิดให้เป็นจริงได้แล้ว การสร้างชิ้นงานยังมีความยืดหยุ่น และมีความจำเพาะเจาะจงต่อผู้ใช้ได้ ซึ่งนั่นทำให้การพัฒนา Face Shield มีประสิทธิภาพและตอบโจทย์ผู้ใช้งานอย่างมากด้วย

         ปริญญา ผ่องสุภา วิศวกรประจำโครงการ FabLab ฝ่ายบริหารบ้านวิทยาศาสตร์สิรินธร สวทช. กล่าวว่า อุปกรณ์ Face shield ที่ผลิตขึ้นเพื่อสู้กับสถานการณ์โควิด-19 ในครั้งนี้ ทีมวิศวกรได้ต่อยอดแบบการขึ้นรูป Face shield จากเมกเกอร์ Prusa Protective Face Shield Model : RC2 ที่ส่งแบบมาพิมพ์ต้นแบบด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่ FabLab โดยมีการปรับแก้ไขแบบและพัฒนาต่อยอด เพื่อให้ได้รูปแบบที่ใช้งานได้สะดวกและรู้สึกสบายเมื่อสวมใส่เป็นระยะเวลานาน

“ในการพัฒนาได้มีการเขียนแบบและพัฒนาต้นแบบโมเดล 3 มิติ จากนั้นนำมาแบ่งโมเดลออกเป็นชั้นๆ เพื่อทำการแปลงให้เป็น G-Code หรือภาษาสำหรับการสั่งงานเครื่องจักรให้เคลื่อนที่ไปตามตำแหน่งที่ต้องการ ก่อนนำไปพิมพ์ขึ้นรูปด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ โดยที่ FabLab เป็นวิธีการฉีดเส้นพลาสติกที่เรียกว่า FDM หรือ Fused Deposition Modeli เป็นเทคนิคการพิมพ์ที่เรียบง่าย ไม่ซับซ้อน มีราคาถูกกว่าการพิมพ์ด้วยเทคนิคอื่นๆ สามารถสร้างชิ้นงานที่นำไปใช้ได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์ต้นแบบ หรือชิ้นส่วนที่ใช้งานจริง เนื่องจากวัสดุมีความแข็งแรง มีวัสดุการพิมพ์ให้เลือกใช้หลายแบบ และวัสดุพิมพ์มีราคาถูก เมื่อเทียบกับวัสดุของเครื่องประเภทอื่น เช่น เรซิ่น ผงไนล่อน หรือผงเหล็ก”

         สำหรับ Face Shield ที่ออกแบบขึ้นนั้น ปริญญา อธิบายว่า ประกอบด้วย 3 ชิ้นส่วนหลัก ได้แก่ กระบังด้านหน้า (Visor) แผ่นพลาสติกใส (Clear plastic sheet) และสายรัดศีรษะ (Elastic head band) โดยที่แผ่นพลาสติกใสและสายรัดศีรษะ สามารถหาซื้อได้ทั่วไปตามท้องตลาด แต่ชิ้นส่วนกระบังด้านหน้านั้น ไม่สามารถหาซื้อได้ อีกทั้งยังเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญมาก เพราะจะต้องสัมผัสกับผู้ใช้งานโดยตรง เป็นระยะเวลานาน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความแข็งแรง คงทนและยืดหยุ่น สามารถปรับให้เข้ากับศีรษะของผู้สวมใส่แต่ละคนได้

         นอกจากนี้ยังได้คำนวณระยะห่างระหว่างแผ่นใสกับใบหน้าให้มีตำแหน่งที่เหมาะสม เนื่องจากต้องคำนึงถึงผู้ที่สวมแว่นตาหรือแพทย์พยาบาลที่ต้องสวมแว่นตาทางการแพทย์ซ้อนทับอีกชั้นหนึ่งด้วย รวมทั้งยังพัฒนา Face Shield ให้สามารถถอดเปลี่ยนแผ่นพลาสติกใส เมื่อต้องการทำความสะอาดหรือเปลี่ยนชิ้นใหม่ได้ โดยขณะนี้ FabLab ที่บ้านวิทยาศาสตร์สิรินธร สามารถผลิต Face shield ได้วันละ 50 ชิ้น

“Face Shield ที่ผลิตออกมาจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ทุกชิ้นจะมีการตรวจสอบคุณภาพ (Quality Control) ทั้งการลบคม การปรับแต่งอุปกรณ์ให้สวมใส่สบาย ปรับแต่งแผ่นใสให้มีความมนไม่แหลมคม ซึ่งจะเป็นอันตรายในการสวมใส่”

Face Shield เพื่อนักรบเสื้อกาวน์

         ตลอดระยะเวลาการระบาดของโรคโควิด-19 โครงการฯ FabLab ได้ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ผลิต Face shield ให้บุคลากรทางการแพทย์ตามโรงพยาบาลต่างๆ เพื่อใช้ในการดูแลรักษาและคัดกรองผู้ป่วย COVID-19 อย่างต่อเนื่อง

(จากซ้าย) ดร.อ้อมใจ ไทรเมฆ ผู้ช่วยผู้อำนวยการ สวทช.

นายปริญญา ผ่องสุภา วิศวกรประจำโครงการ FabLab สวทช.

และนางปิ่น ช่างทอง ครูชำนาญการพิเศษ หัวหน้าโครงการ FabLab โรงรียนดัดดรุณี

         ดร.อ้อมใจ กล่าวว่า โครงการฯ FabLab ได้ส่ง Face shield ให้บุคลากรทางการแพทย์แล้วจำนวน 9 โรงพยาบาล จำนวนรวม 599 ชุด เช่น รพ.ธรรมศาสตร์เฉลิมพระเกียรติ รพ.ปทุมธานี รพ.เวชศาสตร์เขตร้อน รพ.ราชวิถี รพ.พระมงกุฎเกล้า รพ.เสรีรักษ์ รพ.สามโคก (ปทุมธานี) แผนกการแพทย์ กองบริการ หน่วยบัญชาการอากาศโยธิน และโครงการฯ ยังเตรียมการผลิตต่อเนื่องเพิ่มอีก 680 ชุด เพื่อส่งมอบให้แก่โรงพยาบาลในจังหวัดปทุมธานีตามที่ทีมแพทย์และพยาบาลแจ้งความประสงค์เข้ามา นอกจากนี้ยังได้มีการอัพโหลดไฟล์ Face Shield ต้นแบบโมเดล 3 มิติ ไว้ในระบบออนไลน์ที่เว็บไซต์ thingiverse (www.thingiverse.com/thing:4260273)  เพื่อนำมาเป็นแบบสำหรับแจกจ่ายให้กับเครือข่าย FabLab และหน่วยงานที่สนใจร่วมกันนำไปผลิตหรือพัฒนาต่อยอดวิธีการผลิตขึ้นรูป เพื่อช่วยเหลือบุคลากรทางการแพทย์ โดยตั้งแต่วันที่ 6 มีนาคม ถึงปัจจุบันมียอดผู้ดาวน์โหลดมากกว่า 300 ครั้ง

         “นอกจากนี้เครือข่าย FabLab ในสถานศึกษา ในภูมิภาคต่างๆ ยังได้ดำเนินการผลิตและจัดทำอุปกรณ์เพื่อสนับสนุนบุคลากรทางการแพทย์ อาทิ FabLab วิทยาลัยเทคนิคปัตตานีผลิตและจัดทำกล่องป้องกันฟุ้งกระจาย จำนวน 70 กล่อง,  Face shield จำนวน 200 ชิ้น ส่งมอบให้โรงพยาบาลในพื้นที่ 3 จังหวัดภาคใต้ หน่วยกู้ชีพกู้ภัยในพื้นที่จังหวัดปัตตานี และมอบให้กับการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคปัตตานี เพื่อใช้ในการปฏิบัติภารกิจ รวมทั้งจัดทำต้นแบบเครื่องกดเจลล้างมืออัตโนมัติ ส่งมอบให้ที่ปรึกษารัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงศึกษาธิการจำนวน 5 เครื่อง เป็นต้น”

         นอกจากนี้ ล่าสุด บริษัท XYZprinting Thailand ได้สนับสนุนโครงการ FabLab มอบเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพิ่มเติมให้กับบ้านวิทยาศาสตร์สิรินธรจำนวน 5 เครื่อง และมอบให้กับโรงเรียน วิทยาลัยเทคนิค และมหาวิทยาลัยในเครือข่ายอีก 15 เครื่อง เพื่อใช้ผลิตอุปกรณ์ช่วยบุคลากรทางการแพทย์ป้องกันการสัมผัสกับเชื้อไวรัส COVID-19

         ปนัดดา มักสัมพันธุ์ ผู้อำนวยการโรงเรียนดัดดรุณี จ.ฉะเชิงเทรา เครือข่ายโครงการ FabLab กล่าวว่า FabLab เป็นโครงการที่เป็นประโยชน์ต่อการเรียนการสอน ฝึกให้นักเรียนมีความคิดสร้างสรรค์มีความเป็น ‘นักนวัตกร’ ซึ่งในโรงเรียนมีการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์จะมารวมกลุ่มกันแลกเปลี่ยนเรียนรู้ในโครงการฯ เป็น ‘ชุมนุมนักนวัตกรรม’ เพื่อให้นักเรียน ครูและวิศวกรผู้ช่วยได้นำไอเดียมาร่วมกันสร้างสรรค์ต้นแบบผลิตภัณฑ์ต่างๆ ผ่านเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เป็นชิ้นงานนวัตกรรมเพื่อใช้ในเชิงสาธารณประโยชน์

         “โดยในสถานการณ์การระบาด COVID-19 ครั้งนี้ แม้ทุกคนต้องรักษาระยะห่างทางสังคม แต่ก็ไม่เป็นอุปสรรคปิดกั้นความคิดของเหล่านวัตกรที่ได้อาสามาระดมสมองผ่านการประชุมออนไลน์ เพื่อคัดเลือกไอเดียที่ดีที่สุดมาออกแบบเป็นโมเดล และส่งต่อให้วิศวกรผู้ช่วยดำเนินการพิมพ์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติออกมาเป็นชิ้นงาน นักเรียนบางคนที่อยู่ใกล้โรงเรียนก็มากับผู้ปกครองเพื่อรับอุปกรณ์ไปทำที่บ้าน ขณะที่ครูและลูกจ้างช่วยกันประกอบชิ้นงานและนำไปส่งมอบตามโรงพยาบาลต่างๆ ซึ่งนักเรียนทุกและบุคลากรทุกคนต่างก็ภาคภูมิใจที่ได้มีส่วนร่วมช่วยเหลือสังคมทุกภาคส่วนให้ผ่านพ้นวิกฤติไปด้วยกัน”

         เช่นเดียวกับ ปริญญา ที่ได้กล่าวถึงความรู้สึกที่ได้มีโอกาสร่วมพัฒนา Face shield ครั้งนี้ว่า การที่พวกเราได้มีโอกาสนำความรู้ความสามารถ ใช้เทคโนโลยีและอุปกรณ์ต่างๆ ที่มีอยู่มาประดิษฐ์ Face shield และอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อช่วยบุคลากรทางการแพทย์ และเจ้าหน้าที่ผู้ปฏิบัติงาน ก็รู้สึกว่ามีความสุขมากๆ ยิ่งเมื่อได้ยินคุณหมอและพยาบาลแจ้งว่า Face shield ใช้งานได้ดี สวมใส่สบาย ไม่เกิดการระคายเคืองกับผิวเมื่อต้องสวมใส่เป็นเวลานาน ลดการเกิดฝ้าบริเวณแผ่นพลาสติกได้ดี ทำให้ยิ่งรู้สึกดีใจมากที่พวกเราซึ่งแม้จะเป็นส่วนเล็กๆ แต่ก็ยังพอมีส่วนช่วยอำนวยความสะดวก ลดความเสี่ยงติดเชื้อให้แก่บุคลากรทางการแพทย์ และเจ้าหน้าที่ทุกท่านที่เสียสละปฏิบัติหน้าที่อย่างเข้มแข็งในสถานการณ์การแพร่ระบาดของไวรัสโควิด-19 ครั้งนี้

ในยามที่ประเทศไทยเกิดวิกฤตการณ์โรคระบาด นับเป็นโอกาสที่เหล่า ‘นวัตกร’ จะได้ใช้ความรู้ และเทคโนโลยีที่มีในการประดิษฐ์คิดค้นนวัตกรรมเพื่อร่วมฝ่าฟัน พิชิตไวรัส COVID-19