ชุดที่ 5 การออกแบบและเทคโนโลยี กลไก และการผลิตด้วยดิจิทัล
✍️ ฝึกทำ เห็นผลทันทีเมื่อส่ง
ชุดนี้สำหรับผู้ที่มีสิทธิ์ชุดข้อสอบนี้
ซื้อชุดตะลุยข้อสอบ หรือคอร์สติวที่รวมชุดนี้ไว้ เพื่อทำได้ไม่จำกัด
รายละเอียดชุดนี้
ชุดนี้ครอบคลุมความหมายและระบบทางเทคโนโลยี กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม 6 ขั้นของ สสวท. หลักการออกแบบผลิตภัณฑ์ การยศาสตร์ การออกแบบเพื่อทุกคน 3R และการออกแบบเชิงนิเวศ ทรัพย์สินทางปัญญา กลไกพื้นฐาน (คาน รอก ล้อและเพลา เฟือง สายพาน ลูกเบี้ยว ข้อเหวี่ยง สกรู) และการผลิตด้วยดิจิทัล (CAD/CAM เครื่องพิมพ์ 3 มิติ เลเซอร์คัตเตอร์ CNC ต้นแบบ)
ซีรีส์ตะลุยข้อสอบครูผู้ช่วย เอกอุตสาหกรรมศิลป์ 2569 • exammvp.com
สรุปก่อนทำข้อสอบ
1) ระบบทางเทคโนโลยี (มาตรฐาน ว 4.1)
| องค์ประกอบ | ถามตัวเองว่า | ตัวอย่าง: หม้อหุงข้าว |
|---|---|---|
| ตัวป้อน (Input) | อะไรถูกใส่เข้าระบบ | ข้าวสาร น้ำ ไฟฟ้า |
| กระบวนการ (Process) | ระบบทำอะไรกับตัวป้อน | ให้ความร้อนจนสุก |
| ผลผลิต (Output) | ได้อะไรออกมา (รวมผลพลอยได้/ของเสีย) | ข้าวสุก |
| ข้อมูลย้อนกลับ (Feedback) | วัดผลแล้วส่งกลับมาควบคุมหรือไม่ | อุณหภูมิก้นหม้อ → ตัดไปโหมดอุ่น |
- ข้อมูลย้อนกลับ อาจมีหรือไม่มี ก็ได้: ตั้งเวลาแล้วดับ = ไม่มี, เทอร์โมสตัท = มี
- เลือกเทคโนโลยี "อย่างเหมาะสม" = คำนึงถึงผลกระทบต่อ ชีวิต สังคม และสิ่งแวดล้อม ไม่ใช่เลือกของที่ทันสมัยที่สุด
2) กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (สสวท.) = 6 ขั้น
- ระบุปัญหา — 5W1H ก้างปลา → ได้ ขอบเขตและเงื่อนไข (ซึ่งจะใช้เป็นเกณฑ์ทดสอบ)
- รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา — สืบค้น สัมภาษณ์ผู้รู้ ทดลองสมบัติวัสดุ
- ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา — หลายแนวคิด → ประเมิน/เลือก → ภาพร่างพร้อมขนาด
- วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา — ลำดับงาน ผู้รับผิดชอบ เวลา → ลงมือสร้าง
- ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน — วิเคราะห์จุดบกพร่อง แก้แล้วทดสอบซ้ำ
- นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหา หรือชิ้นงาน
จำ: "ระบุ–รวบ–ออก–วาง–ทด–นำ" | Design thinking 5 ขั้น (Empathize–Define–Ideate–Prototype–Test) เป็นคนละกรอบ
3) การออกแบบผลิตภัณฑ์
- ทัศนธาตุ: จุด เส้น รูปร่าง รูปทรง พื้นผิว สี ที่ว่าง น้ำหนักอ่อนแก่ | หลักการ: เอกภาพ สมดุล (สมมาตร/อสมมาตร) จังหวะ สัดส่วน จุดเด่น กลมกลืน ขัดแย้ง
- ลำดับความสำคัญ: ประโยชน์ใช้สอยและความปลอดภัย → ความงาม
- สัดส่วนมนุษย์: ระยะเอื้อม → P5, ช่องว่าง/ระยะลอดผ่าน → P95, ของปรับได้ → ครอบคลุม P5–P95 ของผู้ใช้ทั้งหมด
- การออกแบบเพื่อทุกคน = ทุกคนใช้ร่วมกันได้โดยไม่ต้องดัดแปลง (ไม่ใช่ "ของสำหรับคนพิการ") เช่น มือจับก้านโยก ทางลาด
- 3R: Reduce (ใช้น้อยลงตั้งแต่ออกแบบ) > Reuse (ใช้ซ้ำ) > Recycle (แปรรูปใหม่) | Eco-design ดู ตลอดวัฏจักรชีวิต วัตถุดิบ–ผลิต–ขนส่ง–ใช้งาน–หมดอายุ
4) ทรัพย์สินทางปัญญา (กฎหมายไทยที่ใช้บังคับ ต.ค. 2569)
| ประเภท | คุ้มครอง | เงื่อนไข | อายุ |
|---|---|---|---|
| สิทธิบัตรการประดิษฐ์ | กลไก โครงสร้าง กรรมวิธี | ใหม่ + ขั้นการประดิษฐ์สูงขึ้น + ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม | 20 ปี นับแต่วันยื่นคำขอ |
| อนุสิทธิบัตร | การประดิษฐ์ที่ไม่ซับซ้อน | ใหม่ + ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม (ไม่ต้อง มีขั้นการประดิษฐ์สูงขึ้น) | 6 ปี + ต่อ 2 ครั้ง ครั้งละ 2 ปี |
| สิทธิบัตรการออกแบบผลิตภัณฑ์ | รูปร่าง ลวดลาย สีภายนอก | ใหม่ + ใช้กับอุตสาหกรรม/หัตถกรรมได้ | 10 ปี (ตามกฎหมายปัจจุบัน; มีร่างแก้ไขเพื่อเข้าความตกลงกรุงเฮก) |
5) กลไกและสูตร (ไม่คิดแรงเสียดทาน)
| กลไก | หลักคิด |
|---|---|
| คาน | E × ระยะ E = L × ระยะ L (วัดจากจุดหมุน), MA = ระยะ E ÷ ระยะ L |
| คาน 3 อันดับ | 1 จุดหมุนกลาง (กรรไกร ชะแลง) · 2 น้ำหนักกลาง (รถเข็นล้อเดียว ที่เปิดขวด) · 3 แรงกลาง (แหนบ ตะเกียบ, MA < 1) |
| รอก | ตายตัว MA = 1 เปลี่ยนทิศ · เคลื่อนที่ MA = 2 · รอกพวง MA = จำนวนเส้นเชือกที่รับรอกเคลื่อนที่ |
| ล้อและเพลา | MA = รัศมีล้อ ÷ รัศมีเพลา |
| เฟือง | n₁ × T₁ = n₂ × T₂; ขบตรงหมุนสวนทาง; เฟืองตัวกลางเปลี่ยนทิศ ไม่เปลี่ยนอัตราทดรวม |
| สายพาน | D₁ × n₁ = D₂ × n₂; สายพานเปิด = ทางเดียวกัน, ไขว้ = สวนทาง |
| เฟืองตัวหนอน | ตัวหนอน 1 ปาก หมุน 1 รอบ = เฟืองหนอนเลื่อน 1 ฟัน |
| สกรู | E × 2πr = L × พิตช์ |
| ลูกเบี้ยว / ข้อเหวี่ยง | หมุน → ขึ้นลงตามขอบ / หมุน ↔ เลื่อนไปกลับ |
ตัวอย่าง: ล้อ ⌀ 80 mm หมุน 1,200 rpm ขับล้อ ⌀ 240 mm → n₂ = 1,200 × 80 ÷ 240 = 400 rpm (รอบลด 3 เท่า แรงบิดเพิ่ม ≈ 3 เท่า)
ประสิทธิภาพ = MA จริง ÷ MA ทฤษฎี × 100% (ต้องน้อยกว่า 100% เสมอ)
6) การผลิตด้วยดิจิทัล
- CAD = ออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์, CAM = แปลงแบบเป็นคำสั่งเครื่องจักร (G-code)
- ลำดับพิมพ์ 3 มิติ: CAD → STL → สไลเซอร์ (ตั้งชั้น infill support) → G-code → พิมพ์
- เพิ่มเนื้อ (Additive): FDM, SLA | ตัดเนื้อ (Subtractive): CNC เราเตอร์ เลเซอร์คัตเตอร์
- PLA: จากพืช พิมพ์ง่าย ไม่ต้องฐานร้อน ทนร้อนต่ำ | ABS: จากปิโตรเลียม ต้องฐานร้อน บิดงอง่าย มีไอระเหย ทนกระแทก/ร้อนกว่า
- Infill สูง = แข็งแรงแต่เปลืองวัสดุและเวลา | ชั้นบาง = ผิวเรียบแต่ช้า | ส่วนยื่นลอย = ใช้ support หรือหมุนวางใหม่
- เลเซอร์คัตเตอร์ ห้ามตัด PVC/ไวนิล (เกิดก๊าซคลอรีน/กรดไฮโดรคลอริก)
- ต้นแบบหยาบ (กระดาษลัง) ใช้ทดสอบขนาดและการใช้งานกับผู้ใช้ก่อนลงทุนจริง
กับดักที่ออกสอบบ่อย
- กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมของ สสวท. มี 6 ขั้น เว็บติวมักปนกับ 5 ขั้นของ Design thinking หรือ 7 ขั้นของกระบวนการเทคโนโลยี
- คำว่า "ทดลอง" ก่อนมีชิ้นงาน = ขั้นรวบรวมข้อมูล ไม่ใช่ขั้นทดสอบ
- กรรไกรเป็นคานอันดับ 1 ไม่ใช่ 2; คานอันดับ 3 ไม่ผ่อนแรง (MA < 1)
- รอกพวง: ไม่นับเส้นที่มือดึงลงมาจากรอกตายตัว และเมื่อผ่อนแรง n เท่าต้องดึงเชือกยาว n เท่า
- ระวังทิศทาง: จำนวนเฟืองคี่ เฟืองแรกกับเฟืองสุดท้ายหมุนทางเดียวกัน; สายพานไขว้กลับทิศ
- อนุสิทธิบัตร 6 + 2 + 2 และไม่ต้องมีขั้นการประดิษฐ์สูงขึ้น; การออกแบบผลิตภัณฑ์คุ้มครองหน้าตา ไม่ใช่กลไก
