เรียนรู้ผ่านงานวิจัย : ออกแบบและผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกเพื่อใช้ผลิตวัสดุทางการแพทย์ประเภทสกรูจากพลาสติกย่อยสลายได้ | ข่าวสาร

เรียนรู้ผ่านงานวิจัย : ออกแบบและผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกเพื่อใช้ผลิตวัสดุทางการแพทย์ประเภทสกรูจากพลาสติกย่อยสลายได้

2020-03-17 01:35:00 Asia/Bangkok

เรียนรู้ผ่านงานวิจัย : ออกแบบและผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกเพื่อใช้ผลิตวัสดุทางการแพทย์ประเภทสกรูจากพลาสติกย่อยสลายได้

 
ปัจจุบันพลาสติกย่อยสลายได้ถูกพัฒนาให้มีความหลากหลายมากยิ่งขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการทั้ง ทางด้านเศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อมของผู้บริโภคที่มีเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง พลาสติกย่อยสลายได้จึงถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในการผลิต วัสดุทางการแพทย์ เช่น วัสดุประเภทสกรู (Interference screws) ซึ่งจะสามารถย่อยสลายตัวเองได้ภายหลัง จากการทำหน้าที่ตามที่ได้รับการออกแบบเสร็จสิ้นแล้ว  จึงทำให้แพทย์ไม่ต้องผ่าตัดเป็นครั้งที่สอง เพื่อนำวัสดุออกจากร่างกายผู้ป่วย  เกิดประโยชน์ทั้งต่อตัวผู้ป่วยและแพทย์ คือ ผู้ป่วยไม่ต้องมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น ไม่ต้องเจ็บตัวจากการผ่าตัดเพิ่มขึ้น ไม่ต้องเสี่ยงและเสียเวลากับการผ่าตัดเพิ่มเติม ในขณะเดียวกันแพทย์ไม่ต้องเสียเวลาทำการผ่าตัดเพิ่มเติม เพื่อนำวัสดุทางการแพทย์ออกตัวผู้ป่วย นอกจากนั้น เมื่อวัสดุเกิดการสลายตัวไปเรื่อย ๆ จะทำให้แรงค่อย ๆ เปลี่ยนและส่งผ่านไปยังเนื้อเยื่อในบริเวณโดยรอบเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้เนื้อเยื่อในบริเวณดังกล่าวมีการฟื้นสภาพได้ดีกว่าการใช้อุปกรณ์จำพวก โลหะที่มีความแกร่งสูง แต่แรงไม่สามารถถ่ายเทไปยังเนื้อเยื่อโดยรอบได้ ทำให้เนื้อเยื่อมีความอ่อนแอ  แต่ยังคงจำกัดอยู่ในบริเวณที่ไม่ต้องมีการรับแรงสูงมากนัก เช่น แผ่นดามกระดูกหรือสกรูบริเวณใบหน้า เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงไม่สูงมาก  
 
จากสภาพอุตสาหกรรมแม่พิมพ์ไทยในปัจจุบันและอุตสาหกรรมทางการแพทย์ รวมไปถึงพลาสติกที่ถูกพัฒนาขึ้นในปัจจุบัน คณะผู้วิจัยได้วินิจฉัยปัญหาร่วมกับสถานประกอบการแล้วนั้น จึงทำการศึกษาวิจัย พัฒนาเทคนิคการออกแบบและการผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก เพื่อใช้ในการผลิตวัสดุทางการแพทย์จากพลาสติกย่อยสลายได้ โดยนำชิ้นส่วนวัสดุทางการแพทย์ประเภทสกรู (Interference screws) มาใช้เป็นต้นแบบในงานวิจัยพัฒนาซึ่งมี บริษัท พีดับบลิว พลัส จำกัด เป็นภาคเอกชนที่เข้าร่วมโครงการ โดยมีวัตถุประสงค์หลักในการวิจัยคือ เพื่อพัฒนาเทคนิคการออกแบบและผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกสำหรับใช้ในการผลิตวัสดุทางการแพทย์จากพลาสติกย่อยสลายได้ และเผยแพร่ผลการศึกษาวิจัยนี้ให้แพร่หลายแก่ภาคอุตสาหกรรม อีกทั้งยังช่วยยกระดับอุตสาหกรรมแม่พิมพ์ไทยให้ก้าวสู่อุตสาหกรรม 4.0 ด้วยการนำนวัตกรรมมาช่วยในการผลิตแม่พิมพ์ จากผลการวิจัยพบว่า
 
1. ด้านการออกแบบแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก คณะนักวิจัยได้แบบแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกเพื่อใช้ในการผลิตวัสดุทางการแพทย์ประเภทสกรูจากพลาสติกย่อยสลายได้ จากการพัฒนาการออกแบบแม่พิมพ์ การวิเคราะห์ผลการออกแบบแม่พิมพ์ด้วย CAE และการปรับปรุงประสิทธิภาพแม่พิมพ์

design-making-mould

medical-part

2. ด้านกระบวนการผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก คณะนักวิจัยได้แม่พิมพ์ฉีดพลาสติกเพื่อใช้ในการผลิตวัสดุทางการแพทย์ประเภทสกรูจากพลาสติกย่อยสลายได้ จากการพัฒนากระบวนการผลิตชิ้นส่วนแม่พิมพ์ที่มีความซับซ้อนและมีความเที่ยงตรงสูง ด้วยเครื่องมือกลความเที่ยงตรงสูงชนิดต่างๆ

assembly-moulding

3. ด้านการปรับค่าการฉีดพลาสติก คณะนักวิจัยสามารถฉีดชิ้นงานได้คุณภาพโดยค่าการปรับอุณหภูมิหลอมเหลวของพลาสติกที่เหมาะสมที่ได้จากการทดลองฉีดพลาสติกชีวภาพ PLA 100% คือที่อุณหภูมิ 210 °Cหากอุณหภูมิหลอมเหลวของพลาสติกน้อยกว่านี้ จะทำให้การไหลตัวของพลาสติกไหลตัวได้ยาก ส่งผลให้ฉีดชิ้นงานไม่เต็ม และหากอุณหภูมิหลอมเหลวมากกว่านี้ จะทำให้การไหลตัวของพลาสติกไหลตัวได้ง่าย เกิดความร้อนสะสมสูง ชิ้นงานจะยุบตัวมากขึ้น เกิดฟองอากาศค่อนข้างมาก และชิ้นงานมีครีบมาก

adjest-moulding

medical-skrew

4. ด้านคุณภาพชิ้นงาน ผลจากการฉีดพลาสติกวัสดุทางการแพทย์ประเภทสกรูด้วยพลาสติกชีวภาพ เมื่อทำการตรวจสอบขนาดของชิ้นงานเทียบกับแบบงานด้วยกล้อง LEXT 3D Measuring Laser Microscope OLS400 และกล้อง Welding expert ได้ชิ้นงานที่มีความสมบูรณ์แบบ ได้ขนาด และพิกัดความคลาดเคลื่อน ±0.2 mm ตามแบบงานที่กำหนด

medical-screw

microscope
 
5. ด้านต้นทุนการผลิตแม่พิมพ์ เมื่อเปรียบเทียบต้นทุนการผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกที่ได้จากงานวิจัยนี้กับแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกขนาดและแบบใกล้เคียงกันที่มีการนำเข้าจากต่างประเทศ พบว่า มีความแตกต่างกันอย่างมากจากข้อมูลการสั่งซื้อแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกของสถานประกอบการ แม่พิมพ์ฉีดพลาสติกที่นำเข้าจากต่างประเทศมีราคา 3,000,000 บาท และจากการเก็บข้อมูลต้นทุนการผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกในงานวิจัยนี้ มีต้นทุนรวมอยู่ที่320,000 บาท แสดงให้เห็นว่า สามารถลดต้นทุนการสั่งซื้อแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกได้ถึง 89.3 % ทั้งยังสามารถลดการนำเข้าแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกที่มีราคาสูงจากต่างประเทศ


จากผลของงานวิจัยนี้ คณะนักวิจัยได้มีส่วนช่วยพัฒนาวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อม ให้มีความสามารถในการออกแบบและผลิตแม่พิมพ์ฉีดขึ้นรูปวัสดุทางการแพทย์ประเภทสกรูจากพลาสติกย่อยสลายได้ รวมทั้งสามารถประยุกต์ใช้เทคโนโลยีในการผลิตชิ้นส่วนแม่พิมพ์ที่มีความซับซ้อนสูง และถ่ายทอดเทคนิคในการฉีดขึ้นรูปพลาสติกชีวภาพเพื่อผลิตชิ้นงานได้  นอกจากจะมีส่วนช่วยเสริมสร้างขีดความสามารถเชิงการแข่งขันให้กับภาคอุตสาหกรรมแล้ว ยังช่วยยกระดับอุตสาหกรรมแม่พิมพ์ไทยให้ก้าวสู่อุตสาหกรรม 4.0 ได้อีกด้วย

บทความโดย :
ศศิวิมล บุญละคร
วิศวกร
แผนกเครื่องมือความเที่ยงตรงสูงและเทคโนโลยีการผลิต (Precision & Production Technology Division)
ศูนย์แม่พิมพ์และเครื่องมือกล Mould Die and Machine Tool Center
9 มีนาคม 2563

Comments

ไม่มีความคิดเห็น

โพสต์ความเห็น

News Categoties