ứng dụng phần mềm inventor trong thiết kế kết cấu và mô phỏng khả năng chịu lực sản phẩm mộc tại công ty gỗ tuấn kiệt bình dương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐỖ MINH SÁNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM INVENTOR TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ MÔ PHỎNG KHẢ NĂNG CHỊU LỰC SẢN PHẨM MỘC TẠI CÔNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

ĐỖ MINH SÁNG

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM INVENTOR TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ MÔ PHỎNG KHẢ NĂNG CHỊU LỰC SẢN PHẨM MỘC

TẠI CÔNG TY GỖ TUẤN KIỆT – BÌNH DƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ

CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Đồng Nai, 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

ĐỖ MINH SÁNG

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM INVENTOR TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ MÔ PHỎNG KHẢ NĂNG CHỊU LỰC SẢN PHẨM MỘC

TẠI CÔNG TY GỖ TUẤN KIỆT – BÌNH DƯƠNG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CHẾ BIẾN LÂM SẢN

MÃ SỐ: 854 90 01

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ

CHẾ BIẾN LÂM SẢN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS NGUYỄN VĂN DIỄN

2 PGS.TS VŨ MẠNH TƯỜNG

Đồng Nai, 2024

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Đỗ Minh Sáng xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 26 tháng 06 năm 2024

NGƯỜI CAM ĐOAN

Đỗ Minh Sáng

LỜI CẢM ƠN

Sau hai năm tham gia theo học khoá đào tạo bậc Thạc sĩ, chuyên ngành

Kỹ thuật chế biến lâm sản tại Phân hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, nhất là trong khoảng thời gian thực hiện luận văn với đề tài: “Ứng dụng phần mềm Inventor trong thiết kết cấu và mô phỏng khả năng chịu lực sản phẩm mộc tại công ty gỗ Tuấn Kiệt – Bình Dương” Cho đến nay, cơ bản đã đạt được yêu cầu của khóa đào tạo

Để có được kết quả học tập, nghiên cứu này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận được sự giúp đỡ quý báu của các tập thể, cá nhân, quý thầy

cô, gia đình và bạn bè đồng nghiệp trong suốt quá trình học tập nghiên cứu Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến Lãnh đạo Trường Đại học Lâm nghiệp, quý lãnh đạo Phân hiệu trường Đại học Lâm nghiệp tại Đồng Nai, tập thể quý thầy cô giáo, quý thầy cô trong phòng KHCN & HTQT, các nhà khoa học đã giúp đỡ tôi trong việc học tập, nghiên cứu Tôi cũng xin bày tỏ sự cảm ơn đến đơn vị tôi đang công tác là Phòng Đào tạo – Phân hiệu Trường ĐHLN đã tạo điều kiện cho tôi được theo học khóa học này Tôi xin đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Văn Diễn và PGS.TS.Vũ Mạnh Tường người trực tiếp hướng dẫn khoa học, đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này Cũng nhân đây, tôi xin cảm ơn đến tập thể anh chị em học viên lớp K28B - KTCBLS, ban Giám đốc công ty TNHH & SXTM gỗ Tuấn Kiệt, Phân hiệu trường Đại học Lâm nghiệp tại tỉnh Đồng Nai, đã giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập số liệu

Tôi cũng xin bày tỏ lòng tri ân đến ba mẹ là những người sinh thành và gia đình tôi Cảm ơn anh chị em đã đồng hành, sát cánh động viên, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài

Trân trọng cảm ơn./

Hà Nội, ngày 26 tháng 06 năm 2024

Học viên

Đỗ Minh Sáng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Giới thiệu phần mềm Inventor 2

1.1.1 Tiện ích của phần mềm Inventor 2

1.1.2 Ứng dụng của phần mềm Inventor 2

1.2 Trên thế giới 6

1.3 Tại Việt Nam 6

1.4 Mục tiêu nghiên cứu 7

1.4.1 Mục tiêu tổng quát 7

1.4.2 Mục tiêu cụ thể 7

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 7

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 7

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 9

1.6 Nội dung nghiên cứu 9

1.7 Phương pháp nghiên cứu 10

1.7.1 Phương pháp lý thuyết 10

1.7.2 Phương pháp thực nghiệm 10

1.8 Ý nghĩa của đề tài 11

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12

2.1 Khái quát sản phẩm nội thất và thiết kế sản phẩm nội thất 12

2.1.1 Khái niệm sản phẩm nội thất 12

2.1.2 Khái niệm về thiết kế sản phẩm nội thất 12

2.2 Những yêu cầu chung của sản phẩm nội thất 13

2.2.1 Yêu cầu về công năng 13

2.2.2 Yêu cầu về thẩm mỹ 13

2.2.3 Yêu cầu về kinh tế 13

2.3 Nguyên tắc thiết kế sản phẩm nội thất 13

2.3.1 Tính thực dụng 13

2.3.2 Tính nghệ thuật 14

2.3.3 Tính công nghệ 14

2.3.4 Tính kinh tế 14

2.3.5 Tính an toàn 15

2.3.6 Tính khoa học 15

2.3.7 Tính hệ thống 15

2.3.8 Tính sáng tạo 16

2.3.9 Tính duy trì 16

2.4 Nguyên vật liệu sản xuất sản phẩm nội thất 17

2.4.1 Gỗ tự nhiên 17

2.4.2 Ván nhân tạo 18

2.4.3 Vật liệu kết hợp khác 21

2.5 Ứng dụng phần mềm Inventor trong thiết kế sản phẩm 23

2.5.1 DWGTM TrueConnect (kết nối trực tiếp DWG) 24

2.5.2 Functional Design (Chức năng thiết kế) 24

2.5.3 AutoCAD Compatibility ( Tương thích với AutoCAD) 25

2.5.3 Automatic Drawing Views (Tạo các hình chiếu tự động) 25

2.5.4 Automatic Drawing Updates (Cập nhật tự động) 26

2.5.5 Bill of Materials (Bảng liệt kê vật liệu) 26

2.5.6 Technical Documentation (Các tài liệu kỹ thuật) 26

2.6 Phân tích ứng suất và mô phỏng 27

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 28

3.1 Thông tin cơ bản đơn hàng 28

3.2 Phân tích bộ sản phẩm 30

3.3 Mô phỏng khả năng chịu lực sản phẩm trên phần mềm Inventer 36

3.4 Kết quả mô phỏng phân tích lực 39

3.4.1 Kết quả mô phỏng khả năng chịu uốn ván MDF 15mm 39

3.4.3 Mô phỏng khả năng chịu tải tĩnh tủ Chest 42

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH

Hình 1.1 Giao diện môi trường làm việc 3D trên Inventor 4

Hình 1.2 Giao diện môi trường làm việc 2D trên Inventor 5

Hình 1.3 Mô phỏng tính bền chi tiết trên Inventor 5

Hình 1.4 Tủ Nightstand 8

Hình 1.5 Tủ Chest 8

Hình 1.6 Tủ Dresser 9

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát quá trình nghiên cứu thực nghiệm 10

Hình 3.1 Thông tin khách hàng yêu cầu báo giá đơn hàng 28

Hình 3.2 Quy trình hoạt động đơn hàng tại công ty 29

Bảng 3.1 Quy định test theo tiêu chuẩn khách hàng yêu cầu PRODUCT PERFORMANCE REPORT_ CABINET 30

Hình 3.3 Phân tích sản phẩm 35

Hình 3.4 Giao diện, thanh công cụ dựng 3d trên Inventer 36

Hình 3.5 Gán vật liệu cho sản phẩm 36

Hình 3.6 Lựa chọn mặt cố định chịu lực 37

Hình 3.7 Lựa chọn thông số tác động lực 37

Hình 3.8 Bảng thông số lực tác dụng 38

Hình 3.9 Chạy mô phỏng trên phần mềm Inventor 38

Hình 3.10 Kết quả mô phỏng test tải tĩnh ván MDF 15mm 40

Hình 3.11 Độ biến dạng chịu tải ván MDF 15mm 41

Hình 3.11 Khả năng chịu tải tĩnh thí nghiệm thực tế ván MDF 15mm 42

Hình 3.12 Bản vẽ mẫu tủ Chest 43

Hình 3.13 Kết quả mô phỏng khẳ năng chịu tải tĩnh mặt tủ Chest 44

Hình 3.14 Độ biến dạng chịu tải tủ Chest 45

Hình 3.15 Bản vẽ mẫu tủ Nightstand 45

Hình 3.16 Bản vẽ mẫu tủ Chest 46

Hình 3.17 Bản vẽ mẫu tủ Dresser 46

MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp chế biến gỗ của Việt Nam đã có những bước phát triển mang tính đột phá trong khoảng thập niên vừa qua Trong ba năm gần đây ngành công nghiệp chế biến gỗ đã và đang chịu ảnh hưởng của dịch bệnh, tuy nhiên theo đánh giá của các chuyên gia đầu năm 2023 sẽ là cơ hội lớn cho các doanh nghiệp chế biến xuất khẩu gỗ khi dịch bệnh được khống chế và tình hình chiến sự ở các nước phương Tây được cải thiện, nhu cầu sử dụng và mua sắm được nâng cao

Việc cấp thiết hiện nay là phải chuẩn bị cơ sở vật chất, các trang thiết bị

để việc sản xuất rút ngắn thời gian, đáp ứng được tiến độ các đơn hàng Một trong những công đoạn cần chuẩn bị để nhận đơn hàng là công việc làm mẫu, kiểm tra chất lượng sản phẩm mộc Hiện nay các doanh nghiệp đang tiến hành việc làm mẫu dựa trên bản vẽ và các yêu cầu của khách hàng theo kinh nghiệm sẵn có mà chưa có một hệ thống tính toán, mô phỏng kết cấu cho các sản phẩm của mình, việc này rất mất thời gian do không dự đoán hoặc dự đoán sai khả năng chịu lực, phải làm mẫu rất nhiều lần dẫn đến thời gian sản xuất hàng bị kéo dài gây ảnh hưởng nặng nề đến chất lượng đơn hàng và các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm mộc

Để góp phần giải quyết vấn đề nêu trên, đề tài được thực hiện nhằm đưa ra giải pháp dùng phần mềm Inventor để thực hiện công việc thiết kế và mô phỏng khả năng chịu lực của một bộ sản phẩm đang được đặt hàng sản xuất và xuất khẩu tại công ty TNHH & SXTM Gỗ Tuấn Kiệt

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu phần mềm Inventor

Autodesk Inventor (gọi tắt là Inventor) là phần mềm xây dựng mô hình 3D, thiết kế, hình mẫu và kiểm tra ý tưởng các sản phầm Inventor tạo ra các nguyên mẫu mô phỏng chuẩn xác khối lượng, áp lực, độ ma sát, tải trọng,… của các đối tượng sản phẩm trong môi trường 3D Các công cụ mô phỏng, phân tích được tích hợp trong Inventor cho phép người dùng thiết kế từ khuôn đúc cơ bản đến nâng cao như thiết kế chi tiết máy, trực quan hóa sản phẩm Inventor còn được tích hợp CAD và các công cụ giao tiếp thiết kế nhằm nâng cao năng suất làm việc của CAD và giảm thiếu phát sinh lỗi, tiết kiệm thời gian

1.1.1 Tiện ích của phần mềm Inventor

Những người đang hoặc sẽ sử dụng Auto CAD sẽ thừa hưởng được nhiều lợi ích của Inventor Inventor cũng cấp một môi trường thiết kế và phím tắt tương tự với Auto CAD, hỗ trợ tập tin DWG, cho phép người dùng chuyển

từ vẽ 2D hiện hành sang xây dựng mô hình 3D Inventor được sử dụng phổ biến trong tạo nguyên mẫu kỹ thuật số, các mẫu được tạo ra từ bản vẽ 2D AutoCAD được tích hợp và các dữ liệu 3D, hình thành nên sản phẩm ảo Bằng cách này, các kỹ sư có thể thiết kế, mô phỏng sản phẩm mà không phải tạo ra các mẫu vật lý Người dùng có thể sử dụng các công cụ thiết kế 3D cơ khí trong Inventor để nghiên cứu và đánh giá mô hình thuận tiện và hiệu quả hơn AutoDesk Inventor còn đưa ra các công cụ và tính năng khác nhằm nâng cao năng suất làm việc như: Integrated Data Management, Design Automation, Automatic Drawing Updates and Views, Automatic Bill of Materials,…

1.1.2 Ứng dụng của phần mềm Inventor

Autodesk Inventor được sử dụng để rút ngắn khoảng cách giữa thiết kế,

kỹ thuật và sản xuất Ví dụ: ngành sản xuất xe đạp leo núi sử dụng Inventor tạo ra các mẫu kỹ thuật số và thành phẩm để tối ưu các tác động giữa các bộ phận lắp ráp, đảm bảo chính xác dung sai và các khoảng hở Trong sản xuất thuyền buồm, Inventor được sử dụng để xây dựng mô hình và tạo mẫu đột phá, chạy các thử nghiệm áp lực nhằm xác định các bộ phận cần cắt giảm khối lượng và cải thiện hiệu suất

Trong ngành công nghiệp chế biến lâm sản, Inventor đã và đang được sử dụng rộng rãi trong thiết kế kết cấu, mô phỏng khả năng chịu lực, vẽ và xuất bản vẽ chi tiết dùng trong sản xuất Ngoài ra Inventor còn có thể sử dụng dùng để xuất file chạy CNC cho các chi tiết có độ khó cao trong việc định hình sản phẩm mộc

Một ứng dụng khác của Inventor là trong công nghiệp khai khoáng, nhằm thực hiện các phân tích ứng suất, mô phỏng chuyển động máy tìm ra các va chạm ngoài ý muốn và các lỗi phát sinh Inventor giúp cắt giảm chi phí sản xuất bằng việc tạo ra các nguyên mẫu và thử nghiệm ảo, hạn chế lỗi và lao động thủ công, tăng chu kỳ sản xuất và đưa sản phẩm đến thị trường nhanh hơn

1.1.2.1 Xây dựng chi tiết bản vẽ, mô hình 3D và liên kết các phần mềm khác

Toàn bộ hình học sketch được tạo và chỉnh sửa trong môi trường sketch, dùng các công cụ sketch trên thanh panel Bảng điều khiển các ô sketch và dùng các công cụ sketch để vẽ đường thăng, đường cong (spline), đường tròn (circle), e-lip (ellipse), cung (arc), hình chữ nhật/vuông (retangle), hình đa giác (polygon), hay điểm Bạn có thể bo tròn góc (fillet), mở rộng hay cắt cung, và offset và hình học đối tượng từ các đặc trưng khác Inventor

hỗ trợ đầy đủ các công cụ để xây dựng một bản vẽ hoàn chỉnh nhất trên mặt phẳng (2D) và không gian (3D)

Inventor sử dụng các định dạng tập tin cụ thể cho các chi tiết (IPT), cụm (IAM), và bản vẽ (IDW hoặc DWG) Tập tin có thể được nhập hoặc xuất

trong định dạng DWG Định dạng bản vẽ trên Web (DWF) được ưa thích của Autodesk 2D/3D có thể dùng để trao đổi dữ liệu dễ dàng

Inventor có thể trao đổi dữ liệu với hầu hết các phần mềm được phát triển bởi Autodesk Ngoài ra Inventor có thể trao đổi dữ liệu với các ứng dụng như CATIA V5, UGS, SolidWorks, và ENGINEER / Pro Inventor hỗ trợ nhập trực tiếp và xuất của CATIA V5, Parasolid, Granite, UG-NX, SolidWorks, Pro/E, với các tập tin SAT, STEP, IGS

Phần mềm cung cấp rất nhiều công cụ để đơn giản hoá, nhận biết và chuyển đổi sang thiết kế 3D cho những người dùng AutoCAD Tất cả các gói phần mềm của Inventor đều hỗ trợ phiên bản mới nhất của phần mềm AutoCAD Mechanical trong những trường hợp người dùng cần sử dụng công

cụ thiết kế bản vẽ kỹ thuật với năng suất cao

Hình 1.1 Giao diện môi trường làm việc 3D trên Inventor

Hình 1.2 Giao diện môi trường làm việc 2D trên Inventor

1.1.2.2 Mô phỏng khả năng chịu lực

Hình 1.3 Mô phỏng tính bền chi tiết trên Inventor

Phần mô phỏng chuyển động tích hợp mô phỏng và phân tích ứng suất (Dynamic and Stress Analysis): Được dùng để mô phỏng và dự đoán trước

các phản ứng của thiết kế đối với các tác động vật lý trong môi trường thực Nhờ đó tối ưu hóa thiết kế Sử dụng phân tích trong phần mềm inventor cho phép biết được trường ứng suất và biến dạng trong chi tiết dưới tác dụng của các loại tải trọng khác nhau (lực tập trung, lực phân bố theo diện tích, momen, thể tích )

1.2 Trên thế giới

Trên thế giới, việc sử dụng và ứng dụng phần mềm vào mô phỏng, chế tạo, phân tích chi tiết đã được sử dụng từ lâu bởi vì mức độ tiện lợi và chuẩn xác Trong các lĩnh vực thực tế có yêu cầu cao về các chi tiết, đòi hỏi mức độ chuẩn xác và sai số nhỏ như: máy xây dựng, công nghiệp chế tạo máy, thiết bị hàng không, y tế… để đáp ứng các yêu cầu trên, trong ngành kỹ thuật hiện nay các phần mềm thường xuyên được sử dụng để mô phỏng tính toán kết cấu phổ biến như SOLIDWORKS, INVENTOR, AQUS, ANSYS…

Tuy nhiên hầu hết các tài liệu, công trình thực hiện việc mô phỏng, phân tích ứng suất, mô phỏng trực quan quá trình tháo lắp chi tiết mà trong thời gian tác giả tìm hiểu được chỉ dừng lại việc tìm hiểu thông qua các video hướng dẫn trên internet

1.3 Tại Việt Nam

Có khá nhiều đề tài trong nghiên cứu tính toán kết cấu chịu lực Các nghiên cứu này chủ yếu phục vụ cho ngành xây dựng, cơ khí điển hình như

các đề tài “Mô phỏng số dòng chảy cận âm 3 chiều qua cánh C-141 – TS Phạm Văn Sáng”

“Nghiên cứu và ứng dụng các phần mềm tính toán, mô phỏng trong kết cấu thân tàu Đề xuất kết cấu tối ưu – Lê Anh Dũng”

“Xây dựng phần mềm tính toán khả năng chịu lực của cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên có tiết diện bất kỳ theo TCVN 5574:2018 – Trần Việt Tâm, Phạm Thanh Tùng”

“ Ứng dụng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn tính dao động

ngang hệ trục tàu thuỷ - TS Cao Đức Thiệp: Đề tài đã trình bày các bước cơ

bản phân tích dao động của một kết cấu nói chung bằng phần mềm Autodesk Inventor Từ đó áp dụng tính dao động ngang hệ trục tàu thủy của một tàu cụ thể và so sánh kết quả với các phương pháp khác Từ đó khẳng định các bước giải bài toán tính dao động ngang hệ trục tàu thủy có thể được hoàn chỉnh, ứng dụng máy tính tối ưu để làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên Hướng phát triển của đề tài: Tiếp tục mở rộng sang bài toán tính dao động xoắn hệ trục tàu thủy, cũng như các bài toán phân tích ứng suất, biến dạng của hệ trục và các

thiết bị hệ trục tàu thủy

Tuy nhiên đối với ngành công nghiệp chế biến gỗ, các đề về mô phỏng tính toán khả năng chịu lực của các chi tiết sản phẩm mộc còn khá mới mẻ

1.4 Mục tiêu nghiên cứu

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

Bộ sản phẩm Bedroom đang được sản xuất và xuất khẩu taị Công ty gỗ Tuấn Kiệt, Tỉnh Bình Dương

Hình 1.4 Tủ Nightstand

Hình 1.5 Tủ Chest

Hình 1.6 Tủ Dresser

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi về nội dung: Đề tài luận văn tập trung làm rõ việc ứng dụng

phần mềm Inventor trong thiết kế kết cấu sản phẩm mộc thay cho các phần mềm thiết kế hiện tại, phân tích ưu nhược điểm của phẩn mềm Inventor; thực hiện các bước mô phỏng khả năng chịu lực các chi tiết từ đó đưa ra đánh giá chất lượng sản phẩm mộc

- Phạm vi về không gian: Bộ sản phẩm Bedroom được sản xuất và xuất

khẩu tại công ty TNHH & SXTM Gỗ Tuấn Kiệt - Tờ bản đồ 38 - Đường DT746 - Ấp 5 - Xã Đất Quốc - Huyện Bắc Tân Uyên - Bình Dương

- Phạm vi về thời gian: Nghiên cứu được thực hiện bắt đầu từ tháng

07/2022

1.6 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đã đề ra, đề tài tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:

(1) Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Inventor

- Tìm hiểu phần mềm, các công cụ thiết kế

- Thiết kế kết cấu sản phẩm mộc trên phần mềm Inventor

(2) Mô phỏng khả năng chịu lực sản phẩm mộc

- Tìm hiểu các thông số kỹ thuật của nguyên liệu để phục vụ quá trình nhập liệu lên phần mềm

- Mô phỏng khả năng chịu lực của sản phẩm mộc

1.7 Phương pháp nghiên cứu

1.7.1 Phương pháp lý thuyết

Kế thừa các công trình nghiên cứu liên quan để nghiên cứu cơ sở lý thuyết Các tài liệu được sử dụng và khai thác thông tin là những kết quả nghiên cứu của các luận văn, đề tài, dự án, hồ sơ, báo cáo về các thông số kỹ thuật nguồn nguyên liệu dùng trong sản xuất sản phẩm mộc

Tài liệu tập trung vào kế thừa sơ cấp và thứ cấp, có sàng lọc, so sánh và chắt lọc thông tin quan trọng và có quan hệ mật thiết với đối tượng nghiên cứu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

1.7.2 Phương pháp thực nghiệm

Quá trình thực nghiệm trong luận văn được mô tả theo sơ đồ sau:

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát quá trình nghiên cứu thực nghiệm

Các sản phẩm được thực nghiệm trong đề tài sử dụng tiêu chuẩn ASTM F2057-23 có hiệu lực từ ngày 01/09/2023

Consumer Product Safety Committee (CPSC) là cơ quan bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng đã bỏ phiếu để thông qua ASTM F2057-23, Tiêu chuẩn

về các thông số an toàn cho tủ đựng quần áo, như là tiêu chuẩn an toàn bắt buộc của CPSC đối với các vấn đề lật đổ của tủ đựng quần áo Các sản phẩm xuất khẩu phải đáp ứng các yêu cầu sau để trở thành tiêu chuẩn bắt buộc:

• Kiểm tra tính ổn định khi tủ được đặt trên thảm,

• Kiểm tra tính ổn định khi đặt tải lên nhiều ngăn kéo mở, và

• Kiểm tra mô phỏng trọng lượng của trẻ em lên đến 60 pounds cho tủ đựng quần áo

1.8 Ý nghĩa của đề tài

(1) Về lý luận, những kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu để thiết kế kết cấu các sản phẩm mộc và mô phỏng khả năng chịu lực sản phẩm mộc

(2) Về thực tiễn, những kết quả nghiên cứu của đề tài là căn cứ khoa học cho việc xây dựng kế hoạch, giảm thiểu khả năng rủi ro cho sản phẩm, rút ngắn thời gian chuẩn bị cho đơn hàng tại công ty

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát sản phẩm nội thất và thiết kế sản phẩm nội thất

2.1.1 Khái niệm sản phẩm nội thất

Sản phẩm nội thất theo nghĩa rộng là những đồ dùng không thể thiếu để duy trì đời sống và công việc bình thường của con người cũng như sự phát triển của xã hội

Theo nghĩa hẹp, sản phẩm nội thất là những đồ dùng và thiết bị nhằm cung cấp cho con người để nằm, ngồi, nâng đỡ, cất giữ những vật dụng khác trong cuộc sống hàng ngày, trong công tác hay trong các hoạt động xã hội Sản phẩm nội thất là những thiết bị chủ yếu được bố trí bên trong nội thất, tức là nó vừa có được những tính năng về sử dụng, vừa có tính năng trang trí, nó kết hợp với môi trường nội thất tạo thành một thể thống nhất và hoàn chỉnh

Sản phẩm nội thất là thuật ngữ chỉ về những loại mặt hàng, tài sản … và các vật dụng khác được bố trí, trang trí bên trong một không gian nội thất như căn nhà, căn phòng hay cả tòa nhà nhằm mục đích hỗ trợ cho các hoạt động khác nhau của con người trong công việc, học tập, sinh hoạt, nghỉ ngơi, giải trí phục vụ thuận tiện cho công việc, hoặc để lưu trữ, cất giữ tài sản có thể

kể đến một số hàng nội thất như ghế ngồi, bàn, giường, tủ đựng áo quần, tủ sách, tủ chè, chạn, đồng hồ treo tường

2.1.2 Khái niệm về thiết kế sản phẩm nội thất

Thiết kế sản phẩm nội thất là sự kết hợp sáng tạo của kiến thức khoa học

kỹ thuật, công nghệ, … tạo nên các sản phẩm sử dụng trong không gian nội thất đảm bảo được tính an toàn, công năng, thẩm mỹ, kinh tế, …đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng

Khi thiết kế lựa chọn sản phẩm nội thất, ngoài việc quan tâm đến yếu tố thẩm mỹ còn cần lưu ý xem xét đến yếu tố về nhân trắc học như kích thước ngoại quan phải phù hợp với các bộ phận của cơ thể, phù hợp với nhu cầu tâm

lý con người và phải được điều hoà tương đối với môi trường cũng như kích thước không gian bên trong phòng

2.2 Những yêu cầu chung của sản phẩm nội thất

2.2.1 Yêu cầu về công năng

Công năng là tính thích ứng của quan hệ giữa sản phẩm và con người, như kích thước của sản phẩm, tính thíchứng sửdụng có phù hợp với kích thước cơ thể con người, động tác của cơ thể con người, và có thích ứng với môi trường xung quanh không

Phù hợp với tập quán sinh hoạt của con người hiện đại, thoả mãn yêu cầu

sử dụng của con người hiện đại, hiệu suất cao, dễ chịu, an toàn

2.2.2 Yêu cầu về thẩm mỹ

Trong lĩnh vực thiết kế sản phẩm không chỉcần đápứng yêu cầu về công năng sử dụng mà nó cần phải đáp ứng yêu cầu về thẩm mỹ Thẩm mỹ chính là phần hồn của mỗi sản phẩm

Thẩm mỹ là một phần của chất lượng sản phẩm kết tinh nên giá trị sản phẩm

2.2.3 Yêu cầu về kinh tế

Trong thiết kế sản phẩm nội thất bắt buộc phải tính toán được giá thành lợi dụng đối với nguyên vật liệu, máy móc thiết bị, nguồn năng lượng, … căn

cứ vào các chỉ tiêu về kinh tế như: sản xuất, bán hàng, đóng gói, giá thành vận chuyển, … để tiến hành phân tích một cách hợp lý và tính toán sơ bộ nhằm cung cấp cho quá trình sản xuất và bán hàng những chỉtiêu về kinh tế một cách chính xác

2.3 Nguyên tắc thiết kế sản phẩm nội thất

2.3.1 Tính thực dụng

Tính thực dụng của sản phẩm nội thất thể hiện trên giá trị sử dụng của

nó Yêu cầu đầu tiên là phải phù hợp với công dụng trực tiếp, có thể thoả mãn được một số yêu cầu nhất định của người sử dụng, phải chắc chắn, tuổi thọ cao Bên cạnh đó, hình dáng kích thước của đồ gia dụng cũng cần phải phù hợp với đặc trưng hình dạng con người, thích hợp với những điều kiện về sinh lý của con người, thoả mãn được những nhu cầu sử dụng khác nhau của con người, đem những tính năng của nó để hạn chế đến mức tối đa sự mệt mỏi, tạo điều kiện thuận lợi thoải mái cho người trong sinh hoạt cũng như công việc

2.3.2 Tính nghệ thuật

Tính nghệ thuật thể hiện ở giá trị thưởng thức với nó Ngoài những tính năng về sử dụng, sản phẩm nội thất còn phải tạo ra cái đẹp cho con người thưởng thức khi sử dụng hoặc chiêm ngưỡng Tính nghệ thuật được biểu hiện thông qua: màu sắc, trang sức, hình dạng,… Hình dạng yêu cầu phải tinh tế,

ưu nhã, thể hiện được cảm nhận của thời đại; trang sức phải trong sáng, hào hoa, phù hợp với thời đại; màu sắc phải hài hoà thống nhất Do vậy, thiết kế sản phẩm nội thất phải phù hợp với tính lưu hành của thời đại, thể hiện được đặc trưng thịnh hành của xã hội để thường xuyên và kịp thời thúc đẩy sự tiêu dùng sản phẩm cũng như làm thoả mãn những nhu cầu thị trường

2.3.3 Tính công nghệ

Sản phẩm phải có đường nét rõ ràng, kết cấu gọn gàng, thuận tiện cho gia công, phải thoả mãn được các yếu tố sau:

- Nguyên vật liệu phong phú

- Các chi tiết phải có được tính lắp lẫn

- Sản phẩm cần được tiêu chuẩn hoá (về kích thước, có tính thông dụng)

- Liên tục hoá trong sản xuất (thực hiện cơ giới hoá và tự động hoá để giải phóng sức lao động chân tay, giảm giá thành, nâng cao năng suất)

2.3.4 Tính kinh tế

Khi thiết kế cần nhấn mạnh tính thương phẩm và tính kinh tế đối với sản phẩm, tăng cường nắm bắt thông tin thị trường, mở rộng điều tra nghiên cứu cũng như dự đoán thị trường nhằm hiểu về tình hình thị trường trong nước cũng như thế giới (về nguyên vật liệu, kết cấu, gia công,…) để tạo ra sản phẩm có giá thành thấp nhưng vẫn đảm bảo về chất lượng, mẫu mã,… cũng như yêu cầu về môi trường

2.3.5 Tính an toàn

Sản phẩm phải có cường độ lực học đủ lớn, ổn định và an toàn với môi trường Tức là ngoài việc thoả mãn nhiều yêu cầu về sử dụng nó phải có lợi cho sức khoẻ và sự an toàn cho người sử dụng, không gây độc hại hay thương tích cho con người Trong quá trình sản xuất, sử dụng hay xử lý thu hồi sản phẩm đều không được tạo ra sự ô nhiễm cho môi trường hay gây hại cho sức khoẻ con người Hoặc có thể căn cứ yêu cầu của “sản phẩm xanh” để thiết kế đối với sản phẩm làm cho nó trở thành “sản phẩm nội thất xanh”

2.3.6 Tính khoa học

Sản phẩm nội thất hiện đại có thể nâng cao được hiệu quả làm việc và hiệu quả nghỉ ngơi của con người, tăng sự tiện lợi cho cuộc sống, tạo sự thoải mái cho con người Vì vậy khi thiết kế cần nghiên cứu và ứng dụng những nguyên tắc cơ bản về mối tương quan khoa học như: sinh lý học, tâm lý học,

kỹ thuật học, mỹ thuật học, khoa học môi trường hay thiết kế công nghệ, … Bên cạnh việc căn cứ vào quy luật phát triển của khoa học kỹ thuật và ứng dụng các biện pháp gia công, công nghệ, thiết bị tiên tiến, hiện đại còn phải xem xét đến nguyên tắc lợi dụng một cách liên tục với nguồn nguyên liệu để chuyển hoá thành sản phẩm có được trình độ khoa học cao và hiệu ích sử dụng thường xuyên

2.3.7 Tính hệ thống

Tính hệ thống được thể hiện qua 3 yếu tố:

- Tính phối hợp: tức là xem xét đến tính điều hoà và tương hỗ khi phối hợp giữa sản phẩm với môi trường nội thất bên trong căn hộ, toà nhà, … và với các vật dụng khác, làm cho hiệu quả tổng thể của môi trường bên trong nội thất với sản phẩm được chặt chẽ

- Tính tổng hợp: chỉ việc thiết kế nên thuộc về phạm trù thiết kế công nghiệp, tức là không phải thiết kế chỉ là vẽ ra được sơ đồ hình thể của sản phẩm mà

nó là quá trình tiến hành thiết kế hệ thống toàn diện đối với công dụng, hình dáng, kết cấu, vật liệu, công nghệ, bao bì thậm chí cả giá thành sản phẩm Thiết kế sản phẩm nội thất còn là quá trình thiết kế ra các thao tác và lĩnh vực

cụ thể của các giai đoạn hoặc quá trình sử dụng đối với sản phẩm

- Tiêu chuẩn hoá: lấy một số lượng nhất định các chi tiết hoặc sản phẩm đã được tiêu chuẩn hoá để cấu thành một hệ thống tiêu chuẩn sản phẩm cho công

ty, thông qua việc tổ hợp để làm thoả mãn các yêu cầu để hạn chế tới mức thấp nhất những sản phẩm không nằm trong tiêu chuẩn, đồng thời nó cũng giải phóng được sức lao động trùng lặp đối với người thiết kế

2.3.8 Tính sáng tạo

Tính sáng tạo rất quan trọng trong quá trình thiết kế Việc phát triển thêm tính mới: tính năng, hình thức, vật liệu, kết cấu, kỹ thuật, … đều là quá trình mà người thiết kế thông qua tư duy sáng tạo và ứng dụng những biện pháp kỹ thuật mới để tạo ra sản phẩm Con người luôn mong muốn có được

sự mới mẻ, luôn muốn có những sản phẩm đẹp đi đôi với sự phát triển của thời đại Khả năng sáng tạo của con người dựa trên cơ sở năng lực tiếp thu, năng lực hồi tưởng, năng lực lý giải thông qua sự liên tưởng và quá trình tích luỹ kinh nghiệm để có được sự tổng hợp và phán đoán

2.3.9 Tính duy trì

Sản phẩm nội thất được tạo nên từ nhiều loại nguyên vật liệu nhưng gỗ

là nguồn nguyên liệu chủ yếu vì nó gần gũi với con người, cho con người cảm giác thoải mái tự nhiên nhất và cũng dễ dàng gia công Tuy nhiên, gỗ có chu

kỳ sinh trưởng khá dài, đặc biệt là những loài gỗ tốt mà ngày nay nguồn nguyên liệu này đang dần cạn kiệt do đó khi thiết kế sản phẩm cần xem xét đến nguyên tắc lợi dụng liên tục với nguồn tài nguyên gỗ Cụ thể là việc lợi dụng các loại gỗ mọc nhanh rừng trồng, còn đối với các loại gỗ quý thì lợi dụng khả năng tạo ván mỏng dán mặt cho những sản phẩm ván nhân tạo Cần

có kế hoạch khai thác và điều tiết hợp lý với những loại gỗ quý để đảm bảo nguồn tài nguyên gỗ được duy trì liên tục

2.4 Nguyên vật liệu sản xuất sản phẩm nội thất

- Gỗ lá rộng (gỗ cứng): phần thân tương đối ngắn, gỗ khá cứng, khó gia công, gỗ nặng, cường độ cao, biến hình lớn hơn, dễ nứt Một số loài gỗ lá rộng có vân thớ màu sắc rất đẹp, thích hợp làm sản phẩm nội thất cao cấp hay

để làm ván trang trí bề mặt …

Ưu điểm của gỗ

- Khối lượng nhẹ, cường độ cao

- Dễ gia công

- Cách điện, cách nhiệt

- Màu sắc tự nhiên, vân thớ đẹp

- Đặc tính môi trường học: thị giác - xúc giác - điều tiết ẩm - âm thanh tính điều tiết với cơ thể sinh vật Gỗ là vật liệu thân thiện với con người, tạo

cảm giác thoải mái gần gũi tác dụng lên tâm lý con người Gỗ có thể hấp thụ tia tử ngoại, phản xạ tia hồng ngoại

b Nhược điểm của gỗ

- Khả năng co rút, dãn nở: làm gỗ bị cong vênh, ảnh hưởng quá trình gia công và khả năng lợi dụng gỗ

- Tính dị hướng

- Tính biến đổi không theo quy luật: cùng loài gỗnhƣng cấu tạo và tính chất có phần khác nhau khiởcác điều kiện lập địa khác nhau, vị trí khác nhau trên cùng 1 cây gỗ,…

a Ván dán

Từ gỗ tròn, thông qua bóc hoặc lạng tạo thành những lớp ván mỏng Qua quá trình tráng keo, xếp lớp, ép ván, … để tạo thành những tấm ván dán Ván dán có đặc điểm:

- Bề mặt lớn, không dễ cong vênh, cường độcao, dễuốn, …

- Kết cấu ván quyết định tính đồng đều vềtính chất vật lý và cơ học theo các hướng.Nó khắc phục đƣợc khuyết điểm của gỗtựnhiên

- Nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ tự nhiên

- Có thể phối hợp với gỗ tự nhiên Thích hợp với các chi tiết có bề mặt lớn

b Ván dăm

Lợi dụng cây gỗ đường kính nhỏ, phế phẩm như bìa bắp, đầu mẩu, vỏ bào, mùn cưa, cành nhánh hay những vật liệu thực vật khác để gia công tạo thành dăm có kích thước quy cách nhất định Sau khi được phun keo, trải thảm, ép nhiệt tạo thành ván dăm

Đặc điểm của ván dăm:

- Kích thước lớn, bề mặt phẳng, kết cấu đồng đều, cách âm, cách nhiệt tốt, tỷ lệ lợi dụng cao

- Khối lượng thể tích khá lớn, cường độ chịu kéo thấp, trương nở chiều dày lớn, khó khăn cho quá trình tạo mộng, lực bám đinh thấp, tính gia công cắt gọt kém, bề mặt không có vân thớ, lượng formaldehyde tự do cao, …

- Tiết kiệm được nguồn tài nguyên gỗ, nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ

- Phải thông qua công đoạn trang sức phủ mặt rồi mới sử dụng sản xuất sản phẩm

c Ván sợi

Dùng gỗ hoặc những nguyên liệu có sợi khác, thông qua quá trình băm dăm, tạo sợi, lên khuôn, sấy khô, ép nhiệt tạo nên những tấm ván sợi

Đặc điểm của ván sợi:

- Ván sợi mềm (SB, IB, LDF): khối lượng thể tích nhỏ, cách điện, cách nhiệt, cách âm,…

- Ván sợi có khối lượng thể tích trung bình (MDF) và ván sợi cứng (HDF): bề mặt lớn, kết cấu đồng đều, cường độ cao Biến hình nhỏ, dễ gia công, dễ dàng cho xử lý phun sơn hay in vân,… là nguyên liệu tốt cho các loại sản phẩm nội thất dạng trung và cao cấp

- So với gỗ tự nhiên: bề rộng mặt, kích thước ổn định, hạn chế nứt và biến hình, bề mặt bằng phẳng và đồng nhất, tiết kiệm được nguyên liệu gỗ, vân thớ đẹp, không có khuyết tật tự nhiên, độ cứng lớn, …

-So với ván dán, ván dăm,ván sợi: yêu cầu nguyên liệu thấp hơn, sử dụng keo ít hơn, dễ gia công, thiết bị và công nghệ đơn giản, đầu tư thấp, năng lượng tiêu hao thấp

-Kết cấu ổn định, cường độ và lực bám đinh cao, là loại ván có khả năng duy trì được tốt nhất màu sắc tự nhiên của gỗ, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất sản phẩm nội thất, thích hợp trong sản xuất các loại mặt bàn, mặt ghế, …

e Ván lõi rỗng

Do sự kết hợp giữa những vật liệu nhẹ trong lõi và vật liệu phủ mặt tạo thành ván lõi rỗng Lớp lõi rỗng được hình thành từ khung bằng gỗ sau đó được chèn các vật liệu nhẹ khác vào bên trong

Vật liệu phủ mặt có tác dụng làm chắc về kết cấu và trang sức cho tấm ván Nó tạo mối liên hệ cố định giữa chiều ngang và chiều dọc của vật liệu điền lõi Vật liệu phủ mặt thường dùng là ván dán, MDF loại mỏng, ván gỗ mỏng, ván dăm loại mỏng,…