คอลัมน์ NEXT GEN: เครื่องพิมพ์ช็อกโกแลต 3 มิติ ไอเดียเด็กไทยสู่วงการเบเกอรี่

ไอเดียความรู้ บวกกับการนำเทคโนโลยีมาใช้สร้างสรรค์ผลงาน เพื่อต่อยอดทางด้านอาชีพ ทำให้กลุ่มนักศึกษาชั้นปีที่ 4 จากภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล (มทร.) ธัญบุรี คิดออกแบบและสร้าง “เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ขึ้นรูปช็อกโกแลต” เพื่อนำมาใช้ในวงการอาหารและเบเกอรี่
นักศึกษากลุ่มนี้ ประกอบด้วย นายสราวุธ ทามี, นายณัฐดนัย สุขมิ่ง, น.ส.นัทธิชา ฟักทองอ่อน และ น.ส.สุกันยา มีศาลา ที่ระดมสมองสร้างเครื่องพิมพ์ขึ้นรูปช็อกโกแลตด้วยเทคนิคขึ้นรูปแบบฉีดหรือโรยเรียงเป็นชั้น โดยมี ดร.กุลชาติ จุลเพ็ญ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ มทร.ธัญบุรี เป็นที่ปรึกษาโครงงาน

การออกแบบและสร้างเครื่องพิมพ์ช็อกโกแลต 3 มิติของ น้อง ๆ เริ่มจากการศึกษากระบวนการขึ้นรูปช็อกโกแลต ซึ่งการผลิตแบบเดิมใช้วิธีการหล่อขึ้นรูป จึงจำเป็นต้องมีแบบพิมพ์ แต่การทำแบบพิมพ์มีมูลค่าที่สูง และต้องใช้ผลิตหลายชิ้นจึงจะคุ้มค่ากับต้นทุนการผลิต น้อง ๆ จึงร่วมกันออกแบบและสร้างเครื่องพิมพ์ช็อกโกแลต 3 มิติ เพื่อลดค่าใช้จ่ายการทำแบบพิมพ์ สามารถขึ้นรูปทรงที่ซับซ้อนและเป็นเอกลักษณ์ได้เมื่อเทียบกับการผลิตแบบเดิม
นายสราวุธ บอกว่า เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่สร้างขึ้นนี้ มีส่วนประกอบสำคัญหลัก ๆ ได้แก่ ชุดหัวฉีด ฮีตเตอร์ หลอดบรรจุช็อกโกแลต โครงสร้างเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ชุดเคลื่อนที่แกน X และแกน Y รวมถึงโต๊ะพิมพ์ชิ้นงาน ซึ่งออกแบบตามหลักการทำงานแบบคาร์ทีเชียน เคลื่อนที่แบบเชิงเส้นทั้ง 3 แกน ทั้งแกน X, Y และแกน Z พร้อมกับได้ทดสอบระยะเดินเครื่องตามแกนเคลื่อนที่ โดยการวัดระยะจากจุดอ้างอิงถึงระยะที่กำหนด ทดสอบประเภทช็อกโกแลต และทดสอบประสิทธิภาพในการฉีดช็อกโกแลตเป็นเส้นตรงและเส้นโค้ง เพื่อหาค่าการปรับตั้งอุณหภูมิการพิมพ์ช็อกโกแลตที่เหมาะสม จากนั้นทดลองหาค่าอุณหภูมิ และความเร็ว โดยออกแบบชิ้นงานขนาดกว้าง 30 ยาว 30 และสูง 30 มิลลิเมตร เพื่อทำการพิมพ์ขึ้นรูป
การพิมพ์ขึ้นรูปช็อกโกแลตใช้เทคนิคการพิมพ์ขึ้นรูปแบบฉีดหรือโรยเรียงเป็นชั้น ซึ่งเป็นการนำช็อกโกแลตมาผ่านหัวที่ให้ความร้อน จนละลายเป็นของเหลวแล้วฉีดเรียงเป็นชั้น ๆ ซึ่งเครื่องพิมพ์ช็อกโกแลต 3 มิติมีขนาดพื้นที่การทำงานทั้งหมดกว้าง 150 มิลลิเมตร ความยาว 150 มิลลิเมตร และความสูง 100 มิลลิเมตร และมีความจุของกระบอกฉีดสูงสุด 50 มิลลิลิตร มีความเร็วเคลื่อนที่ 10 มิลลิเมตรต่อวินาที และอุณหภูมิที่ 34 องศาเซลเซียส อัตราการไหล 23.4 ลูกบาศก์มิลลิเมตรต่อวินาที
“ชิ้นงานช็อกโก แลตที่ได้ ที่มีขนาดใกล้เคียงกับขนาดออกแบบ เนื่อง จากอุณหภูมิที่ใช้มีความเหมาะสมกับการไหลตัวของช็อกโกแลต และความเร็วเคลื่อนที่เหมาะสมกับเวลาการแข็งตัวของช็อกโกแลต โดยอุณหภูมิแข็งตัวอยู่ที่ 30 องศาเซลเซียส อีกทั้งช็อกโกแลตชนิด Compound ที่มีส่วนประกอบน้ำตาล 51% ไขมันพืช 35% ผงโกโก้ 14% โกโก้แมส 14% มีความเหมาะสมกับเครื่องพิมพ์ช็อกโกแลต 3 มิติต้นแบบนี้ มากที่สุด”
น้อง ๆ ยังช่วยอธิบายกระบวนการทำงานว่า เริ่มต้นจากการ หลอมช็อกโกแลตให้เป็นแท่ง ให้มีขนาดที่เหมาะสมกับหลอดบรรจุ จากนั้นนำแท่งช็อกโกแลตใส่ในหลอดบรรจุ แล้วประกอบเข้ากับชุดหัวฉีด ปรับอุณหภูมิของช็อกโกแลตให้เหมาะสมเพื่อให้พร้อมกับการฉีดขึ้นรูป และตั้งค่าโปรแกรมให้เครื่องทำงานตามรูปทรงที่ต้องการ เพื่อทำการพิมพ์ขึ้นรูป
สำหรับประโยชน์และข้อดีของโครงงานวิศวกรรมเครื่องพิมพ์ช็อก โกแลต 3 มิติต้นแบบนี้ จะช่วยต่อยอดเพื่อการสร้างสรรค์สำหรับวงการอาหาร รวมถึงผู้ประกอบการเบเกอรี่ ให้สามารถออกแบบชิ้นงานที่มีความพิเศษหรือ มีความเฉพาะตามที่ต้องการได้ ซึ่งจะช่วยสร้างมูลค่าเพิ่มของสินค้าได้ ขณะเดียวกันยังลดระยะเวลาในการทำงานและลดการใช้แรงงานคน
น้อง ๆ บอกว่า เครื่องพิมพ์ต้นแบบนี้ใช้งบรวมทั้งหมด 30,000 บาท แต่หากได้รับการพัฒนาต่อยอดสู่เชิงพาณิชย์ก็มั่นใจว่าจะมี ราคาต่ำลง แถมมีขนาดเล็ก เคลื่อนย้ายสะดวก มีความแม่นยำ สูง สร้างสรรค์รูปทรงได้หลากหลายและรวดเร็ว ใช้ได้ทั้งในระดับครัวเรือนและธุรกิจ อีกทั้งยังช่วยลดการนำเข้าเครื่องพิมพ์ 3 มิติจากต่างประเทศซึ่งมีราคาแพง
ล่าสุด ผลงานชิ้นนี้ยังทำให้ น้องสราวุธ ได้รับทุนการศึกษา “ทุนเยาวชนคุณภาพแห่งปี 2019” พร้อมใบประกาศเกียรติคุณบุคคลคุณภาพแห่งปี 2019 จากมูลนิธิสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทยด้วย.