เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ อนาคตใหม่ทางอาหารและการแพทย์ของมนุษย์

ศตวรรษที่ 21 เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นตาตื่นใจสำหรับมนุษยชาติ เพราะเป็นช่วงเวลาที่เรามีความก้าวหน้าในหลายด้าน โดยเฉพาะด้านเทคโนโลยี ที่กำลังค่อย ๆ เปลี่ยนโลกและความสัมพันธ์ของพวกเรา เช่น โทรศัพท์สมาร์ทโฟน หรือปัญญาประดิษฐ์ อย่างไรก็ดี ยังมีอีกเทคโนโลยีที่หลายคนยังไม่รู้จักและเริ่มเข้ามามีบทบาทกับชีวิตมนุษย์มากขึ้นเรื่อย ๆ คือ “เครื่องพิมพ์สามมิติ”    เครื่องพิมพ์สามมิติคืออะไร ทำงานอย่างไร มีข้อดี-เสียอย่างไรบ้าง? 
 เครื่องพิมพ์สามมิติเป็นหุ่นยนต์หรือเครื่องจักรอุตสาหกรรมประเภทหนึ่ง ที่ถูกพัฒนามาตั้งแต่เมื่อ 30 ปีก่อน แต่ถูกใช้แค่ในบริษัทใหญ่ ๆ หรือในห้องทดลองทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น โดยเครื่องพิมพ์นี้เพิ่งจะมาได้รับความนิยมอย่างเป็นทางการเมื่อปี 2009 หรือเมื่อ 10 กว่าปีที่ผ่านมาเท่านั้น  หลักการทำงานของเครื่องพิมพ์สามมิติเรียกว่า “Additive Manufacturing” คำนี้ที่มีรากศัพท์มาจากคำว่า ‘Add’ ซึ่งหมายถึงการขึ้นรูปชิ้นงานด้วยการเติมเนื้อวัสดุทีละชั้นๆ จนกลายเป็นวัสดุที่ต้องการ ผ่านการใช้โปรแกรมออกแบบในคอมพิวเตอร์ กระบวนการ Additive Manufacturing นี้แตกต่างจากการผลิตแบบเดิมที่เรียกว่า Subtractive Manufacturing ที่ต้องสกัดพื้นผิวของวัสดุออกจนกลายเป็นรูปทรงต่างๆ ด้วยวิธีการแกะสลัก กะเทาะ หรือเจียระไน การพิมพ์สามมิติมีข้อดี คือ ประหยัดวัสดุและออกแบบสิ่งของตามที่ต้องการได้ผ่านการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เท่านั้น ส่วนข้อเสียของการพิมพ์สามมิติ คือ ตัวเครื่องมีราคาแพงและมีต้นทุนในการลงทุนค่อนข้างสูง การขึ้นงานแต่ละชิ้นจะใช้ความละเอียดและเวลาที่ค่อนข้างนาน ไม่นับรวมเรื่องความซับซ้อนในการใช้โปรแกรมเฉพาะทางเพื่อควบคุมด้วย   เครื่องพิมพ์สามมิติกับอุตสาหกรรมอาหาร อย่างที่ได้กล่าวไป เครื่องพิมพ์สามมิติมักถูกใช้ในวงการอุตสาหกรรมและการแพทย์ ทำให้เครื่องพิมพ์ชนิดนี้สามารถทำงานตอบโจทย์อุตสาหกรรมด้านนี้เป็นอย่างดี ความก้าวหน้าล่าสุดที่โลกได้เห็นจากเครื่องพิมพ์สามมิติคือ การพิมพ์อาหารซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัย 4 ของมนุษย์ โดยอาหารที่ถูกนำมาพิมพ์ผ่านเครื่องพิมพ์สามมิติคือ เนื้อวัว  เมื่อวันที่ 13 ตุลาคม ปี 2022  รีดีไฟน์มีต (Redefinemeat) บริษัทผู้ผลิตเนื้อสัตว์จากเครื่องพิมพ์สามมิติสัญชาติอิสราเอล ได้เปิดตัวสินค้าใหม่ อย่างเนื้อวัวแองกัส เนื้อวัวที่ดีที่สุดชนิดหนึ่งของโลก โดยผู้ผลิตกล่าวว่า เนื้อแองกัสที่ผลิตจากเครื่องพิมพ์สามมิติ จะมีลักษณะใกล้เคียงกับของจริง ไม่ว่าจะเป็นในด้านรูปลักษณ์หรือรสชาติโดย เอสชาร์ เบ็น-ชิตริต ประธานบริษัทแห่งนี้เปิดเผยว่า เป้าหมายในการทำเนื้อพิมพ์เป็นเพราะต้องการสร้างทางเลือกของเนื้อสัตว์มังสวิรัติ เพื่อลดการบริโภคเนื้อสัตว์ รวมถึงขยะจากอาหารเหลือ ซึ่งเป็นปัญหาที่ทั่วโลกยังพยายามแก้ไขอยู่   เครื่องพิมพ์สามมิติของบริษัทรีดีไฟน์มีต สามารถพิมพ์เนื้อได้ เนื่องจากใช้หัวพิมพ์แยกกัน 3 หัว ซึ่งแต่ละหัวจะพิมพ์องค์ประกอบต่างๆ ของเนื้อวัว และจะมีชื่อเรียกที่แตกต่างกันไป โดยส่วนที่พิมพ์เนื้อเรียกว่า Alt-Muscle ส่วนที่พิมพ์ไขมันเรียกว่า Alt-Fat และส่วนที่พิมพ์เลือดเรียกว่า Alt-Blood โดยหลังการเปิดตัว เนื้อพิมพ์สามมิติได้รับการตอบรับเป็นอย่างดี ผู้ที่เคยรับประทานต่างพูดเป็นเสียงเดียวกันว่า รสชาติอร่อยแทบไม่ต่างจากเนื้อวัวจริง ๆ และปัจจุบันเนื้อเหล่านี้เริ่มวางขายตามห้างร้านในหลายประเทศแล้ว   เครื่องพิมพ์สามมิติกับอุตสาหกรรมการแพทย์ นอกจากอุตสาหกรรมอาหารแล้ว เครื่องพิมพ์สามมิติยังถูกนำไปใช้ในวงการการแพทย์ด้วย โดยเมื่อวันที่ 23 มีนาคม 2023 ที่ผ่านมา ทีมวิศวกรชีวการแพทย์ในออสเตรเลียได้พัฒนาหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่มีความยืดหยุ่น ซึ่งสามารถใช้พิมพ์วัสดุชีวภาพแบบ 3 มิติภายในร่างกายมนุษย์ได้โดยตรง  หลายฝ่ายมองว่านี่คือความพยายามในการปฏิวัติวงการการแพทย์ครั้งใหญ่ หากผลงานวิจัยชิ้นนี้สำเร็จ โดยการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติเป็นกระบวนการที่พิมพ์โครงสร้างคล้ายเนื้อเยื่อตามธรรมชาติ ด้วยการใช้หมึกชีวภาพและเซลล์ที่มีชีวิตจากเจ้าของร่างกาย เพื่อซ่อมแซมอันตรายภายใน เช่น ความเสียหายของอวัยวะหรือเนื้อเยื่อ หรือหลอดเลือดแตก เพื่อช่วยให้โครงสร้างที่มนุษย์สร้างขึ้นเหล่านี้ สามารถหลอมรวมเข้ากับร่างกายมนุษย์ได้อย่างเป็นธรรมชาติและเติบโตต่อไป โดยไม่ถูกระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายต่อต้าน ถ้าหากว่าเทคโนโลยีนี้สำเร็จคาดว่าจะสามารถช่วยลดอัตราการสูญเสียเลือด การติดเชื้อ และภาวะแทรกซ้อนอื่นๆ จากการเปิดแผลผ่าตัดได้ ด้วยการสอดเครื่องพิมพ์สามมิตินี้เข้าไปทางช่องทางธรรมชาติของร่างกาย เช่น ปากหรือทวารหนัก เป็นต้น เครื่องพิมพ์นี้จะมีหัวพิมพ์สามแกนที่สามารถงอและบิดได้โดยใช้ระบบไฮดรอลิกส์ที่ส่วนปลายของแขนหุ่นยนต์แบบอ่อน และหัวพิมพ์สามารถพิมพ์รูปร่างที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า หรือสามารถดำเนินการด้วยตนเองหากต้องการการพิมพ์ที่ซับซ้อนหรือไม่ชัดเจน ขณะนี้ตัวต้นแบบของหัวพิมพ์ชนิดนี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 11 - 13 มม. เท่านั้น และคาดว่าจะนำมาวางขายและใช้ได้จริงก่อนสิ้นทศวรรษ 2020 นี้    เครื่องพิมพ์สามมิติเป็นเพียงหนึ่งในตัวอย่างของการนำเครื่องพิมพ์สามมิติมาประยุกต์ใช้เท่านั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าในอนาคต หลายอุตสาหกรรมอาจต้องพึ่งพาเครื่องพิมพ์สามมิติในการผลิตเพื่อลดต้นทุนและทรัพยากรต่าง ๆ และหลายครัวเรือน อาจมีเครื่องพิมพ์สามมิติเป็นอุปกรณ์ติดบ้านเหมือนเครื่องพิมพ์เอกสารที่เราใช้กันอยู่ในตอนนี้ ดังนั้นจึงยากที่จะปฏิเสธว่าอุตสาหกรรมการพิมพ์สามมิติ จึงเป็นอุตสาหกรรมที่น่าจับตา และน่าลงทุนอย่างหนึ่งในอนาคต