V. BÁO CÁO KẾT QUẢ
Một số thành tựu Công nghệ gia công chế tạo
- Công nghệ gia công chế tạo
Sự đổi mới liên tục của CAD/CAM (ảnh) đã giúp cho các nhà chế tạo tiết kiệm về tài chính, thời gian, nguồn lực. Hệ CAD thi hành chức năng của mình nhờ khả năng mã hố các khái niệm hình học. Do vậy, quá trình thiết kế dựa vào CAD liên quan đến việc chuyển ý tưởng của người thiết kế thành mô hình hình học. Các nhược điểm khác của CAD đang được khắc phục nhờ R&D trong lĩnh vực hệ chuyên gia. Lĩnh vực này được hình thành từ các nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo (Actifial Intelligence - AI). Một ví dụ về hệ chuyên gia bao hàm việc kết hợp thông tin về bản chất của vật liệu, trọng lượng, ứng lực, độ bền, độ dẻo vào phần mềm CAD. Nhờ tích hợp được các dữ liệu đó và những dữ liệu khác vào phần mềm nên hệ CAD có thể biết được những gì mà người kỹ sư biết khi người đó tạo ra một bản vẽ thiết kế. Sau đó, CAD có thể bắt chước cách nghĩ của người kỹ sư và thực hiện công việc thiết kế. Do cơng nghệ CAD/CAM ngày càng hồn thiện nên đã tạo cơ sở phát triển các công nghệ gia công.
- Công nghệ tạo nguyên mẫu, đúc và cán nhanh :
Ngồi việc tăng cường các phương pháp gia cơng truyền thống, công nghệ tạo nguyên mẫu nhanh đang nổi lên, đem lại cuộc cách mạng cho những khái niệm đang diễn ra, từ mơ hình máy tính đến chi tiết ngun mẫu đã hồn tất. Các thiết bị tạo nguyên mẫu nhanh in hoặc tạo dựng các chi tiết 3D trực tiếp từ mơ hình lập thể 3D CAD bằng các vật liệu polyme. Có 2 cơng nghệ thường dùng là in lito lập thể - SLA (Stereo Lithography) và kết tủa. Công nghệ SLA sử dụng tia laser để kích hoạt q trình lưu hố nhựa epoxy trong các lớp mỏng được xác định chính xác để tạo nên chi tiết. Công nghệ kết tủa sử dụng các kim phun nhỏ để phủ các lớp mỏng polyme dẻo nóng chảy, tạo nên chi tiết. Nhờ trực tiếp chế tạo ra các chi tiết từ những file dữ liệu CAD, công nghệ tạo nguyên mẫu nhanh
giúp giảm được rất nhiều thời gian và chi phí liên quan tới việc chế tạo các mơ hình ngun mẫu để hiển thị các thiết kế và kiểm tra mức độ phù hợp, hình dạng và chức năng.
Cơng nghệ tạo ngun mẫu nhanh với chi phí thấp mở đường cho các cơng nghệ đúc polyme và các kim loại mà nếu kết hợp với các cơng đoạn gia cơng hồn tất thì sẽ đem lại triển vọng giảm được rất nhiều thời gian và chi phí cho một số chi tiết máy.
- Cơng nghệ chế tạo điện hoá (Electrochemical Fabrication - EFAB):
EFAB là một công nghệ chế tạo các chi tiết không cần khuôn đúc. Cơng nghệ này có thể dùng để chế tạo các chi tiết kim loại vi mơ lập thể, có hình dạng phức tạp, mà các cơng nghệ khác khơng thể thực hiện được, chẳng hạn như công nghệ gia công bằng tia lửa điện, công nghệ laser, công nghệ chế tạo vi mạch. Quy trình EFAB tự động chế tạo các chi tiết kim loại bằng cách mạ điện để hình thành nên rất nhiều lớp độc lập, theo một mẫu xác định, rồi kết hợp các lớp đó với nhau để tạo ra chi tiết cần thiết. Quy trình này cũng tương tự như công nghệ tạo nguyên mẫu nhanh, chẳng hạn như công nghệ in litô lập thể, dựa trên cơ sở xếp chồng nhiều lớp đã được lập mẫu từ trước để tạo ra sản phẩm. Quy trình EFAB được thiết kế để kết hợp những ưu điểm của các công nghệ gia công truyền thống với những ưu điểm của công nghệ chế tạo vi mạch bán dẫn. Với các cơng nghệ gia cơng chính xác, chẳng hạn như laser hoặc gia công bằng tia lửa điện, có thể gia cơng một loạt các chi tiết một cách nhanh chóng và đạt hiệu quả về chi phí nhờ một máy cơng cụ đơn lẻ.
EFAB kết hợp được nhiều ưu điểm của gia cơng chính xác và cơng nghệ chế tạo vi mô, tương tự như máy công cụ CNC, EFAB được thực hiện bằng một hệ thống duy nhất, hồn tồn tự động, có khả năng chế tạo các chi tiết từ khi bắt
lơ lớn các chi tiết có độ chính xác cao (có thể chế tạo các chi tiết chứa những phần tử nhỏ hơn 0,001 inch, độ dung sai dưới 0,0001 inch). EFAB kết hợp được các đặc tính về tốc độ cao, dễ sử dụng và linh hoạt của máy công cụ với các đặc tính về độ chính xác và khả năng mở rộng cấp độ của công nghệ chế tạo vi mạch bán dẫn.
- Công nghệ gia công cắt gọt vi mô tốc độ cao (Micro-Tooling) :
Có nhiều lợi ích khi sử dụng gia cơng tốc độ cao - HSM (High Speed
Machining) với các nguyên công cắt gọt vi mô. Hiện chưa có định nghĩa thống nhất hoặc các tham số tuyệt đối về HSM nhưng trong thực tế người ta thường gia cơng với tốc độ trục chính là 25.000 vịng/phút hoặc cao hơn.
- Công nghệ gia công bằng tia lửa điện :
Gia công bằng tia lửa điện EMD (Electrical Discharge Machining) có thể được ứng dụng để cắt các hình dạng khác nhau, đặc biệt là các vật liệu cứng, chẳng hạn như thép dụng cụ. Quá trình gia công bằng EMD như sau: Tạo ra một loạt tia lửa điện có tốc độ cao giữa dụng cụ (điện cực), phôi và chất lỏng điện phân; phôi được nhúng chìm trong chất lỏng cách điện, chẳng hạn như dầu và được tiệm cận tới dụng cụ; dụng cụ được nối với nguồn điện một chiều cao áp (nguồn điện này tạo ra hàng triệu hồ quang nhỏ, có tác dụng công phá phôi theo từng lượng nhỏ); các hạt kim loại giải phóng ra, thường có dạng hình cầu rỗng, được đưa ra khỏi khu vực gia công bằng chất lỏng cách điện. EDM có thể được ứng dụng để cắt, khoan, tạo khuôn, dập lỗ. Cơng nghệ này cũng có thể được dùng để thay thế cho các nguyên cơng phay, cắt và khoan bằng cơ khí, cũng như cắt và khoan bằng laser. Tác dụng giảm phế thải chủ yếu của EDM là không để xảy ra gãy dụng cụ. Nó có vai trị quan trọng trong những ứng dụng có nhiều nguy cơ gãy dụng cụ.
- Gia công bằng tia nước :
Công nghệ này được ứng dụng để thay thế các công nghệ cắt bằng cơ khí thơng thường, cũng như thay thế cho cơng nghệ laser, plasma và oxy. Hệ thống tạo tia
nước bao gồm một số máy bơm chuyên dụng và áp suất nước được gia cường lên hơn 3.400 Atm. Tiếp đó nó được nén qua kim phun bằng kim loại hoặc saphire để tạo ra tia nước có đường kính 2 mm và đạt tới tốc độ cao hơn nhiều lần so với tốc độ âm thanh. Đối với những vật liệu quá cứng, có thể bổ sung thêm bột mài để tăng cường tác dụng cắt. ứng dụng công nghệ gia cơng bằng tia nước có thể giảm hoặc loại bỏ những loại phế thải nhất định, bao gồm chất lỏng gia công, nước thải bị ô nhiễm, tro, xỉ...
Kết luận:
Khoa học và cơng nghệ (KH&CN) cơ khí chế tạo của thế giới đã có những bước phát triển vượt bậc nhờ ứng dụng các công nghệ hiện đại. Trong kinh tế, ngành cơng nghiệp cơ khí chế tạo vẫn đóng vai trị chủ đạo, góp phần làm thay đổi diện mạo thế giới, với trên 20 triệu doanh nghiệp đang hoạt động trên các châu lục, chiếm tới 28% số lượng việc làm và đóng góp 25% giá trị tổng sản phẩm của thế giới. Nói tóm lại nền kinh tế hiện tại và trong tương lai của một nước chịu ảnh hưởng khá nhiều từ nền kỹ thuật cơ khí. Một đất nước phát triển mạnh thì có một nền kỹ thuật mạnh về mọi phương diện.