โครงการย่อยที่ 1 : กิจกรรมที่ 1 ออกแบบต้นแบบเครื่องจักรขึ้นรูปกระถางเพาะต้นกล้าที่ทำวัสดุเหลือใช้จากเศษพืชต้นทานตะวัน
โดยมีขั้นตอนการดำเนินการดังนี้
1. ศึกษาข้อมูลและออกแบบโครงสร้างเครื่องขึ้นรูปอัดกระถางต้นไม้
     1.1. ศึกษาลำต้นทานตะวัน
ถุงเพาะกล้าไม้พลาสติกจึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความสะดวกและราคาไม่แพง แต่มีข้อเสียคือวัสดุที่ทำมาจากพลาสติกนั้น เป็นวัสดุที่ต้องใช้เวลานานในการย่อยสลายที่สำคัญ และยังเป็นสาเหตุหนึ่งของการเกิดภาวะโลกร้อน  ดังนั้นหากมีการลดการใช้พลาสติกและนำวัสดุเหลือใช้จากธรรมชาตินที่ไร้ประโยชน์ให้กลับมาใช้ให้เกิดประโยชน์ ดังนั้นจึงได้มีแนวทางในการนำเอาเศษวัสดุเหลือใช้จากต้นทานตะวันมาพัฒนาเป็นกระถางเพาะกล้าไม้ เพื่อให้เกิดประโยชน์คุ้มค่าและยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โดยคุณสมบัติของลำต้นทานตะวันซึ่งเป็นเป็นไม้ล้มลุก สูง 2-4 เมตร ลำต้นตั้งตรงเป็นแกนแข็ง มีขนสากแข็งสีขาวปกคลุม โดยส่วนใหญ่ลำต้นจะไม่มีแขนง แต่บางพันธุ์ก็อาจมีการแตกแขนง ส่วนขนาดของลำต้นจะขึ้นอยู่กับพันธุ์และสภาพแวดล้อม ลำต้นทานตะวันมีคุณสมบัติที่ดีมาก ทนทาน อีกทั้งย่อยสลายได้ง่าย เริ่มจากลำต้นทานตะวันมาเข้าเครื่องย่อย โดยเครื่องดังกล่าวนั้นจะทำให้ได้เศษต้นทานตะวันที่มีลักษณะหยาบ ๆ

ภาพที่ 1 ลำต้นทานตะวันเมื่อผ่านเครื่องย่อย

     1.2. ตัวประสานแป้งเปียก
แป้งข้าวเหนียวมีคุณสมบัติด้านความหนืดที่ใกล้เคียงกับแป้งข้าวโพด และแป้งข้าวฟ่าง แป้งข้าวเหนียวโดยทั่วไปจะมีปริมาณแอมิโลสอยู่เพียงเล็กน้อยประมาณ 2% และมีเอนไซม์อัลฟา-อะไลเลส (alpha-amylase) อยู่ในแป้งปริมาณหนึ่ง แป้งข้าวเหนียวมักมีความหนืดสูงสุด (Peak viscosity) ต่ำกว่าแป้งข้าวเมล็ดสั้นโดยทั่วไปซึ่งอาจเนื่องจากกิจกรรมของเอนไซม์ดังกล่าว และการที่แป้งข้าวเหนียวไม่มีการคืนตัวของความหนืดทำให้แป้งข้าวเหนียวมีความทนทานต่อการแช่เยือกแข็งและการละลาย (Freeze-thaw stability) กว่าแป้งชนิดอื่น ๆ พฤติกรรมดังที่กล่าวมานี้อาจเกิดจากการที่ไม่มีแอมิโลสเป็นส่วนประกอบในแป้งดังนั้นการเกิดการจัดเรียงตัวกันอีกครั้งของสายแอมิโลสจึงเกิดขึ้นน้อย หรือช่วยในการชะลอการเกิดการคืนตัวของแป้ง อย่างไรก็ตามการใช้แป้งข้าวเหนียวจะช่วยทำให้เนื้อของส่วนผสมนิ่มเฉพาะวันแรกของการผลิต แต่ในระหว่างจากการเก็บรักษาก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเนื้อสัมผัสแข็งขึ้น
     1.3. การบีบอัดระบบไฮดรอลิก (Hydraulic system)
ระบบไฮดรอลิกเป็นระบบที่ใช้เทคโนโลยีการขับเคลื่อนโดยใช้ของไหลเพื่อเคลื่อนย้ายพลังงานที่ส่งถ่ายพลังงานผ่านของไหลที่เป็นตัวขับเคลื่อนในการทำงานในรูปของอัตราการไหลและความดันเปลี่ยนเป็นพลังงานกล โดยผ่านตัวกระทำ เช่น กระบอกสูบ มอเตอร์ไฮดรอลิก ในอุตสาหกรรมและงานก่อสร้างต่าง ๆ นิยมใช้ น้ำมันไฮดรอลิก (Hydraulic Oil) เป็นตัวกลางในการส่งถ่ายพลังงาน เพราะว่าน้ำมันไฮดรอลิกมีคุณสมบัติที่สำคัญ คือ ตัวมันเองมีความหนาแน่นคงตัวทำให้ไม่สามารถถูกบีบอัดได้ ไม่สามารถยุบตัวได้ ซึ่งทำให้การส่งถ่ายพลังงานมีประสิทธิภาพ
โดยระบบไฮดรอลิกมีหลักการทำงานดังนี้
          1.3.1. ใช้หลักของไหล (Fluid) อย่างน้ำมันไฮดรอลิกเพื่อสร้างความดัน อนุภาคของของไหลอัดแน่นมากจนไม่สามารถบีบอัดได้ เมื่ออนุภาคเคลื่อนที่พวกมันชนกันและกระแทกกับผนังของภาชนะจนเป็นแรงเคลื่อนแนวตรงของกระบอกไฮดรอลิก ความดันในของไหลถ่ายเทในระดับที่เท่ากันในทุกทิศทางแรงที่กระทำ ณ จุดหนึ่งบนของไหลจะพลักให้กระบอกไฮดรอลิกเคลื่อนเป็นแรงกล
          1.3.2. ขนาดเล็กบนพื้นที่หน้าตัดขนาดเล็กจะส่งแรงกดและสร้างแรงขนาดใหญ่บนพื้นที่หน้าตัดที่ใหญ่กว่า โดยพื้นฐานแล้วหากคุณเชื่อมต่อสองกระบอกสูบขนาดใหญ่และขนาดเล็กและใช้แรงกับกระบอกสูงหนึ่ง กระบอกสูบจะสร้างแรงดันเท่ากันในทั้งสองกระบอกสูบ ในระบบไฮดรอลิกการที่เราต้องการแรงจากกระบอกไฮดรอลิกมากน้อยแค่ไหนก็สามารถทำได้โดยการออกแบบกระบอกสูบให้มีพื้นที่หน้าตัดมากน้อยตามต้องการหรือให้ปั๊มที่มีแรงดันสูงขึ้น ซึ่งอัตราการไหลของน้ำมันไฮดรอลิก คือ อัตราการเคลื่อนที่ของน้ำมันไฮดรอลิกในท่อบรรจุของเหลวในอัตราส่วนปริมาตรหรือน้ำหนักต่อหน่วยเวลา โดยทั่วไปจะวัดปริมาตรของการไหลต่อหน่วยเวลาเป็นนาทีหรือวินาที แต่ที่นิยมใช้ที่สุดคือ ลิตร/นาที ถ้ากระบอกสูบมีเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากัน กระบอกสูบที่มีอัตราการไหลมากกว่าจะเคลื่อนที่เร็วกว่า เราสามารถเปรียบเทียบความเร็วของที่มีอัตราการไหลแตกต่างกัน ซึ่งอุปกรณ์และส่วนประกอบของระบบไฮดรอลิก

ภาพที่ 2 ระบบไฮดรอลิก

     จากภาพที่ 2 เมื่อดันลูกสูบอันเล็กให้เลื่อนลง ความดันของเหลวในท่อจะเท่ากันหมดทุกที่ เพื่อดันลูกสูบอันใหญ่ให้เลื่อนขึ้นด้วยแรงที่มากกว่าแรงลูกสูบขนาดเล็กหลายเท่า

2. ออกแบบโครงสร้างเครื่องขึ้นรูปอัดกระถางต้นไม้
ได้มีการออกแบบโครงสร้างเครื่องขึ้นรูปกระถางต้นไม้ด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยคำนึงถึงความแข็งแรงของโครงสร้างวัสดุที่หาง่าย แล้วหาซื้อได้ตามท้องตลาด ในราคาการเกษตรกรสามารถเข้าถึงได้ โดยการนำเหล็กมาขึ้นรูปตามที่ออกแบบไว้ ดังภาพที่ 3

ภาพที่ 3 ออกแบบโครงสร้างเครื่องขึ้นรูปกระถาง

3. การพัฒนาเครื่องขึ้นรูปกระถางต้นไม้
     การพัฒนาเครื่องขึ้นรูปกระถางต้นไม้ ได้มีการใช้เหล็กเป็นอุปกรณ์ขึ้นโครงสร้าง โดยนำเหล็กที่หามาได้ มาตัดให้ได้ตามขนาดที่ต้องการดังภาพที่ 4  แล้วการเชื่อมเหล็กให้ติดกันให้เป็นรูปแบบที่ต้องการดังภาพที่ 5 แล้วทำการเชื่อมเหล็กให้ติดกันให้เป็นรูปแบบที่ตามที่ได้ออกแบบไว้ แล้วนำอุปกรณ์ส่วนปะกอบของโครงของเครื่องขึ้นรูปกระถางจากเศษต้นทานตะวัน ดังภาพที่ 6 ซึ่งมีอุปกรณ์ดังนี้ แม่แรงขนาด 10 ตัน สปริง และช่องโยกแม่แรง

ภาพที่ 4 ตัดเหล็กให้ได้ตามขนาดที่ต้องการ

ภาพที่ 5 การเชื่อมเหล็กให้ติดกันให้เป็นชิ้นส่วนโครงเหล็ก

ภาพที่ 6 การขึ้นโครงของเครื่องขึ้นรูปกระถางจากเศษต้นทานตะวัน
 

ภาพที่ 7 เครื่องขึ้นรูปกระถางจากเศษต้นทานตะวัน

4. การออกแบบโมลอัดสำหรับขึ้นรูปกระถาง

     การออกแบบโมลเพื่อใช้ในการบีดอัดวัสดุสำหรับขึ้นรูปกระถาง มีส่วนประกอบอยู่ 3 ส่วน โดยโมลแต่ละชิ้น มีหน้าที่และคุณสมบัติที่แตกต่างกันไป ดังนี้

     4.1. โมลเคลื่อนที่ (Move) เป็นโมลที่ทำหน้าที่ อัดวัสดุให้เข้าแม่แบบ โดยแรงอัดที่ได้ มาจากแม่แรงขนาด 10 ตัน โดยทำการโยกแม่แรงคันโยกไปจนกว่า โมลเคลื่อนที่จะอัดวัสดุขึ้นเข้าแม่แบบได้เต็มที่ เป็นอันเสร็จสิ้นกระบวนการอัดขึ้นรูปกระถาง ซึ่งสามารถออกแบบโมลได้ดังภาพที่ 8

ภาพที่ 8 การออกแบบโมลเคลื่อนที่สำหรับขึ้นรูปกระถาง

     4.2. โมลคงที่ (Fix) เป็นโมลที่มีหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับขึ้นรูปกระถาง ซึ่งจะสามารถรับน้ำหนักจากการกดหรืออัดได้ดี เมื่อโมลเคลื่อนที่อัดวัสดุจนเต็มแม่แบบ จะนำวัสดุที่อัดขึ้นรูปออกจากโมลเพื่อนำไปทำในกระบวนถัดไป ซึ่งสามารถออกแบบได้ดังภาพที่ 9

ภาพที่ 9 การออกแบบโมลคงที่สำหรับขึ้นรูปกระถาง

 

     4.3. หมุดตอกวัตถุที่อัดให้ออกจากแม่แบบ (Ejector Pin) เป็นที่อยู่ของเข็มกระทุ้งปลดกระถาง และเป็นชิ้นส่วนที่รับแรงมาจากตัวกระทุ้งให้ออกจากแม่แบบ ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ 2 เซนติเมตรมี ซึ่งสามารถออกแบบได้ดังภาพที่ 10

ภาพที่ 10 หมุดตอกวัตถุที่อัดให้ออกจากแม่แบบ (Ejector Pin)

     จากการออกแบบส่วนประกอบของโมลทั้ง 3 ส่วนนี้นำไปพัฒนาเป็น  1 ชุดโมล ดังภาพที่ 11 โดยประกอบด้วยโมลเคลื่อนที่ (Move) 1 ตัว หมายเลข 1 โมลคงที่ (Fix) 1 ตัว  หมายเลข 2 และหมุดตอกวัตถุที่อัดให้ออกจากแม่แบบ (Ejector Pin) หมายเลย 3 

ภาพที่ 11 ชุดโมล