มจธ.พัฒนาเทคโนโลยีลดความเสียหายทางความร้อนจากการตัดด้วยเลเซอร์

นักวิจัย มจธ. คิดค้น เทคโนโลยีและนวัตกรรมการตัดด้วยเลเซอร์ เพื่อการแพทย์และอุตสาหกรรมการผลิตสมัยใหม่ ลดความเสียหายทางความร้อน ของวัสดุงานที่เกิดขึ้น

การตัดวัสดุด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการหนึ่งที่สามารถให้คุณภาพงานตัดและความเร็วของกระบวนการตัดที่สูงกว่าหลายๆ วิธีการที่มีใช้อยู่ในปัจจุบัน ทำให้การใช้เลเซอร์สำหรับงานตัดวัสดุจึงได้รับความนิยมและแพร่หลายออกไปในวงกว้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการผลิต ที่ต้องการความละเอียดของงานตัดสูงและมีขนาดงานตัดที่เล็ก

อย่างไรก็ตาม ความเสียหายทางความร้อน ของวัสดุงานที่เกิดขึ้น ในกระบวนการตัดด้วยเลเซอร์ ถือเป็นผลกระทบข้างเคียงที่สำคัญ ซึ่งจำกัดความสามารถในการตัดชิ้นงานที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงทางความร้อน หรือการตัดชิ้นงานที่มีขนาดเล็ก ในระดับไมครอนหรือต่ำกว่าไมครอน

ผศ.ดร.วิบุญ ตั้งวโรดมนุกูล อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ผู้ได้รับรางวัลนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ ประจำปี 2560 จากมูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในพระบรมราชูปถัมภ์ เจ้าของผลงานวิจัยด้าน “เทคโนโลยีและนวัตกรรมการตัดด้วยเลเซอร์ สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตสมัยใหม่” เพื่อพัฒนากระบวนการตัดวัสดุด้วยความแม่นยำสูง โดยเฉพาะการใช้ “เลเซอร์” เป็นเครื่องมือในการตัดเพื่อให้เกิดองค์ความรู้ใหม่ควบคู่ไปกับการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการตัดด้วยเลเซอร์แบบเดิมให้สูงขึ้น

ผศ.ดร.วิบุญ เล่าว่า กว่า 9 ปีที่ได้วิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์เพื่อให้ได้คุณภาพงานตัดที่ดีขึ้นและใช้ระยะเวลาในการตัดที่สั้นลง ผลงานวิจัยต่างๆ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการตัดแผ่นซิลิกอนสำหรับผลิตเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูง การตัดโลหะในกลุ่มชีวการแพทย์สำหรับผลิตเป็นชิ้นส่วนเทียมและอุปกรณ์ทางการแพทย์ขนาดเล็ก เช่น ขดลวดถ่างขยายหลอดเลือด (Stent) รวมไปถึงการนำไปใช้ในการผลิตไมโครเซนเซอร์ (Micro-sensors) ไมโครแชนแนล (Micro-channel) สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ และพลังงาน กลุ่มอุตสาหกรรมเหล่านี้จะมีความสำคัญมากขึ้นในอนาคต

การผลิตขดลวดถ่างขยายหลอดเลือดในปัจจุบันต้องใช้เลเซอร์เป็นเครื่องมือหลักในกระบวนการตัด ปัญหาที่เกิดขึ้นคือเลเซอร์ก่อให้เกิดความเสียหายทางความร้อนต่อตัววัสดุงานทำให้สมบัติทางวัสดุของชิ้นงานเปลี่ยนแปลงไป ทีมวิจัยได้คิดค้นและพัฒนาเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์แบบผสมผสานหลากหลายวิธีเพื่อลดความเสียหายทางความร้อนของชิ้นงาน และเพิ่มประสิทธิภาพในการตัดให้สูงขึ้น ซึ่งเป็นการทลายข้อจำกัดทางเทคโนโลยีการตัดที่มีใช้อยู่ในปัจจุบัน เช่น การตัดด้วยเลเซอร์ภายใต้ชั้นของเหลว การใช้คลื่นเสียงความถี่สูง เข้ามาช่วยในกระบวนการตัดด้วยเลเซอร์ การใช้กรรมวิธีทางไฟฟ้าเคมีเข้ามา ร่วมกับการตัดด้วยเลเซอร์

นอกจากนี้ทีมวิจัยยังได้วิจัยและพัฒนากระบวนการตัดและขึ้นรูปชิ้นงานที่มีความอัจฉริยะมากขึ้น เพื่อตอบสนองกับแนวคิดแบบอุตสาหกรรม 4.0 เช่น กระบวนการตัดที่สามารถปรับเปลี่ยนสภาวะในการตัดได้โดยอัตโนมัติ รวมไปถึงเทคโนโลยีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ หรือการพิมพ์ชิ้นงานแบบ 3 มิติ ด้วยความแม่นยำสูง

ผศ.ดร.วิบุญ กล่าวทิ้งท้ายว่า วิธีการตัดแบบใหม่ที่ถูกคิดค้นและพัฒนาขึ้นมานี้ สามารถตอบสนองต่อความต้องการของภาคอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กคุณภาพสูงที่อยู่ในกลุ่มอุตสาหกรรมสำคัญ ดังนั้น หากสามารถผลิตอุปกรณ์เหล่านี้ให้มีคุณภาพที่สูงขึ้นด้วยต้นทุนการผลิตที่ต่ำลง ย่อมส่งผลต่อการเติบโตทางเศรษฐกิจ สังคม และคุณภาพชีวิตของมนุษย์ในอนาคต