จากจุดเด่นของเครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ (3D Printer)  ที่สามารถทำให้ไอเดียโมเดลสามมิติที่สร้างอยู่ในโปรแกรมออกแบบกลายเป็น “ชิ้นงานจริง” ที่ “จับต้องได้” ไม่ใช่เป็นเพียงภาพบนกระดาษหรือภาพกราฟิกเหมือนแต่ก่อน ทำให้อุปกรณ์ชิ้นนี้สามารถช่วยเสริมทักษะให้กับนักเรียนในระดับมัธยมและอาชีวะศึกษา ทั้งด้านวิทยาศาสตร์และศิลปะ แต่ด้วยราคาเครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ (3D Printer)  ที่ยังค่อนข้างสูง และจำเป็นต้องใช้คนที่มีความเข้าใจในการสั่งงานและดูแลบำรุงรักษา ทำให้การใช้งานเครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ ถูกจำกัดอยู่เฉพาะในโรงเรียนที่ค่อนข้างมีความพร้อม

จึงเป็นที่มาของระบบการเรียนรู้ระยะไกลสำหรับการพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ หรือ “Tele 3D Printing” (Innovative Telelearning Lab and Resource Sharing) ที่อยู่ภายใต้โครงการส่งเสริมวิทยาการหุ่นยนต์สำหรับทุกคน (Robotics for All)  โดยสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO)  มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) เพื่อสนับสนุนโรงเรียนหรือวิทยาลัยที่ได้รับมอบเครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ (3D Printer)ให้สามารถใช้ประโยชน์จากอุปกรณ์นี้ได้อย่างเหมาะสมและเต็มประสิทธิภาพ

อาจารย์พูนสิริ ใจลังการ์ สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO) ผู้รับผิดชอบโครงการ Tele 3D Printingกล่าวถึงที่มาว่า ในช่วงปี 2561 สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้ดำเนินโครงการโรงประลองต้นแบบทางวิศวกรรม และได้มีการสนับสนุนจัดซื้อเครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ (3D Printer) จำนวนประมาณ 450 เครื่อง ส่งมอบให้กับโรงเรียนมัธยมศึกษาและวิทยาลัยต่างๆประมาณ 150 แห่ง ทางโครงการ Robotics for All จึงเกิดแนวคิดว่าหากสามารถสร้างระบบที่ทำให้ครูอาจารย์ในโรงเรียนอื่นๆ ในพื้นที่เดียวกับสถาบันการศึกษา 150 แห่งดังกล่าว สามารถเข้าถึงเครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ (3D Printer) ได้ ก็จะทำให้เกิดการใช้งานเครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติอย่างมีประสิทธิภาพ คุ้มค่า รวมถึงเป็นประโยชน์กับนักเรียนจำนวนมาก 

“เป้าหมายหลักของโครงการ Tele 3D Printing ในปีแรก คือ การจัดสรรทรัพยากรให้ครู อาจารย์ และนักเรียน สามารถเข้าถึงการใช้เครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติที่โรงเรียนหรือวิทยาลัยได้รับมอบมานั้น จากที่ไหนก็ได้ ผ่านระบบการจัดสรรเวลา (Time Sharing) เพื่อให้สามารถใช้งานเครื่องพิมพ์แต่ละเครื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงสามารถเรียนรู้การใช้งานเครื่อง 3D Printer ผ่านช่องทางออนไลน์ได้”

ความท้าทายของโครงการนี้ คือ การพัฒนาระบบที่จะทำให้สามารถสั่งพิมพ์งานจากคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น ๆ ในระยะไกลได้ เนื่องจากเครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ (3D Printer) ที่ถูกติดตั้ง ณ สถานศึกษาทั้ง 150 แห่ง ได้รับมอบไปโรงเรียนละ 3-4 เครื่องนั้น เป็นเครื่องพิมพ์รุ่นพื้นฐานที่ต้องสั่งการผ่านเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อตรงกับเครื่องพิมพ์เท่านั้น ไม่ได้สามารถทำงานในระบบออนไลน์ได้ 

“ในปีแรกของโครงการเป็นการพัฒนาฮาร์ดแวร์ “ระบบควบคุม” เพื่อติดตั้งเข้ากับเครื่อง 3D Printer  กับการพัฒนาซอฟต์แวร์ “แสดงผลการพิมพ์” เพื่อให้อาจารย์สามารถควบคุมเครื่องพิมพ์ 3 มิตินี้จากระยะไกล ผ่านระบบจัดสรรเวลาการใช้งาน (Time Sharing) ที่พัฒนาขึ้นมาโดยเฉพาะสำหรับการสั่งงานเครื่องพิมพ์รุ่นนี้  ขณะเดียวกัน ยังได้พัฒนาเว็บไซต์เพื่อให้นักเรียนในโรงเรียนนำร่องปีแรกจำนวน 20 แห่ง สามารถส่งไฟล์งานเข้ามาในระบบ จากนั้นอาจารย์จะเข้ามาจองเวลาในการสั่งพิมพ์ผ่านระบบออนไลน์ได้”

ด้าน อาจารย์กฤษดา ดวงจิตต์เจริญ โรงเรียนดรุณสิกขาลัย (โครงการ วมว.) ซึ่งเป็นหนึ่งใน 20 โรงเรียนนำร่อง ที่เข้าร่วมโครงการในปีแรก กล่าวว่า เนื่องจากนักเรียนจะเรียนรู้ผ่านการทำโครงงานที่เน้นการลงมือทำจริง ดังนั้นทางโรงเรียนต้องการจะใช้เครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ (3D Printer) พิมพ์ชิ้นงานต้นแบบที่นักเรียนออกแบบในโครงงานต่างๆ เพื่อนำไปวัดค่าที่เกิดขึ้นจริง เช่น หาความเร็วหรือระยะทางในการเคลื่อนที่ในลักษณะต่างๆ เพื่อนำค่าไปเปรียบเทียบผลกับสิ่งที่นักเรียนคำนวณไว้ตอนออกแบบ ซึ่งการมีระบบ Tele 3D Printing ช่วยให้นักเรียนสามารถเรียนรู้ผ่านการทำโครงงานได้ แม้จะเป็นการเรียนระบบออนไลน์ 100 เปอร์เซ็นต์ก็ตาม 

“แม้ว่านักเรียนและคุณครูไม่ได้อยู่ที่โรงเรียน แต่ผมสามารถสั่งพิมพ์ชิ้นงานของนักเรียนได้จากที่บ้าน ด้วยระบบของ FIBO นักเรียนเองก็จะรู้เวลาที่มีการสั่งพิมพ์ชิ้นงานของเขา จึงสามารถเข้ามาติดตามได้ตั้งแต่เริ่มพิมพ์ รวมถึงเห็นชิ้นงานออกแบบของเพื่อนๆ ซึ่งจะเป็นข้อมูลประกอบการวิเคราะห์และถกเถียงกับเพื่อนๆ ในห้อง และต่อยอดไอเดียให้เขาได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ ระบบ Tele 3D Printing ทำให้นักเรียนสามารถที่จะเข้าถึงเครื่อง 3D Printer นี้ได้ง่าย ทำให้เขากล้าที่จะส่งงานมาให้คุณครูมากขึ้น เพราะสามารถเปิดไฟล์งานมาดูพร้อมกับเขาและให้คำแนะนำผ่านออนไลน์กับเขาได้แบบ Real Time”

สำหรับโรงเรียนดรุณสิกขาลัย นอกจากระบบ Tele 3D Printing จะถูกใช้ในการทำโครงงานของนักเรียนแล้ว ยังสามารถใช้พิมพ์อุปกรณ์การสอนของครูผู้สอน และชิ้นส่วนที่นำมาประกอบเป็นหุ่นยนต์ในวิชาที่สอนร่วมกับอาจารย์จาก FIBO ได้อีกด้วย  

“คุณครูในหลายโรงเรียนเล่าให้ฟังว่า โครงการนี้ทำให้นักเรียนได้เห็นชิ้นงานที่เขาเป็นคนออกแบบจริงๆ ตั้งแต่ตอนสั่งพิมพ์  หลายโรงเรียนใช้ Tele 3D Printing เพื่อพิมพ์ชิ้นงานเข้าประกวดโครงการวิทยาศาสตร์ ขณะที่คุณครูเองก็เริ่มมีมุมมองที่จะนำไปปรับใช้กับงานวิชาอื่น เช่น ศิลปะ ประวัติศาสตร์ หรือรายวิชาอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวกับการออกแบบ จากข้อมูลของการดำเนินโครงการในปีที่ 1 พบว่า ทำให้เกิดการใช้งานเครื่องพิมพ์สามมิติตั้งแต่ 200-3,000 คนต่อเครื่อง” อาจารย์พูนสิริ กล่าวเสริม

จากความสำเร็จของการดำเนินโครงการในปีที่ 1 (2563/2564)  ทั้งการพัฒนาระบบการควบคุมสั่งการและการเข้าถึงเครื่องพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ (3D Printer) ในระยะไกล แนวทางการถ่ายทอดความรู้ให้กับคุณครู รวมถึงการทดลองใช้จริงในโรงเรียนนำร่องทั้ง 20 แห่ง 

ดังนั้นการทำงานในปีที่สองจะเป็นทั้งส่วนของการพัฒนาระบบที่จะพัฒนาให้ใช้งานได้ง่ายขึ้น (User-friendly) รวมถึงกิจกรรมเชิงเผยแพร่ต่างๆ ทั้งการจัดการแข่งขันการออกแบบชิ้นงาน 3 มิติ เพื่อกระตุ้นให้โรงเรียนนำร่องทั้ง 20 แห่ง ส่งผลงานของนักเรียนตนเอง และที่สำคัญคือการสร้างตัวอย่างของการใช้งานร่วมกันระหว่างโรงเรียนนำร่องกับโรงเรียนที่จะเข้าร่วมเป็นเครือข่ายการใช้งาน เพื่อนำไปสู่การขยายผลในวงกว้างต่อไป

อาจารย์พูนสิริ ในฐานะผู้รับผิดชอบโครงการ กล่าวทิ้งท้ายว่า โครงการนี้คือหนึ่งในต้นแบบของการใช้เทคโนโลยีมาช่วยในการแบ่งปันทรัพยากรโครงสร้างพื้นฐาน ที่สามารถช่วยลดงบประมาณการลงทุนและลดความเหลื่อมล้ำทางการศึกษา และสามารถต่อยอดสู่ “ระบบควบคุมระยะไกลของ Smart Factory สำหรับโรงงานอุตสาหกรรม” ได้อีกด้วย ที่สำคัญคือจะช่วยสร้างเยาวชนที่จะเติบโตไปเป็นบุคลากรที่มีความรู้และเข้าใจถึงประโยชน์ของวิทยาการหุ่นยนต์ในภาคอุตสาหกรรม สามารถปรับตัวเข้ากับการเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยีได้อย่างรวดเร็ว