Ngày càng có nhiều công ty trong lĩnh vực ép nhựa bắt đầu sử dụng các polymer sinh học. Theo dữ liệu từ Pioneer Plastics năm 2024, khoảng một phần ba các nhà sản xuất hiện đang thử nghiệm với các loại nhựa có nguồn gốc thực vật để đánh giá hiệu suất của chúng khi dùng trong khuôn. Các vật liệu như axit polylactic (PLA) cùng với các hỗn hợp tinh bột khác nhau giúp giảm sự phụ thuộc vào nhựa làm từ dầu mỏ mà vẫn không làm giảm độ bền cần thiết cho các bộ phận ô tô hay các sản phẩm hàng ngày chúng ta sử dụng tại nhà. Nghiên cứu công bố năm ngoái đã chỉ ra một điều thú vị: các vật liệu composite sinh học thực tế đã giảm hao mòn bên trong buồng khuôn khoảng 18 phần trăm so với nhựa ABS thông thường. Điều này có nghĩa là không chỉ giúp sản xuất thân thiện hơn với môi trường mà còn giúp kéo dài tuổi thọ của dụng cụ trước khi cần thay thế.
Nhiều nhà sản xuất hàng đầu đã bắt đầu sử dụng chất thải công nghiệp tái chế trong quy trình đúc phun của họ thông qua các hệ thống vòng kín. Ngày nay, chai PET sau tiêu dùng và polypropylene chiếm khoảng 42% lượng nguyên liệu đưa vào sản xuất tại các cơ sở đáp ứng tiêu chuẩn môi trường. Lý do là gì? Công nghệ phân loại bằng AI tiên tiến có thể đạt được kết quả gần như hoàn hảo, với độ tinh khiết khoảng 99,2%. Việc thu hút các ngành công nghiệp khác nhau tham gia vào việc chuẩn hóa các cấp độ polymer tái chế đã tạo nên sự khác biệt lớn trong việc đảm bảo các mẻ sản xuất đồng nhất. Nhờ đó, các công ty thực sự có thể sử dụng những vật liệu tái chế này cho các công việc đòi hỏi độ chính xác cao, ví dụ như tạo khuôn cho thiết bị y tế – nơi mà chất lượng là yếu tố quan trọng nhất.
Các đổi mới về vật liệu đã dẫn đến những cải thiện môi trường đáng kể:
Sự chuyển đổi sang dòng vật liệu tuần hoàn đã cho phép các khách hàng trong ngành ô tô tái sử dụng 87% phế liệu, hỗ trợ việc tuân thủ mục tiêu trung hòa carbon EU2030.
Các kênh làm mát đồng dạng hoạt động khác biệt so với các đường khoan thẳng truyền thống vì chúng thực sự bám theo hình dạng của chi tiết đang được sản xuất. Cách thiết kế này giúp giảm thời gian chu kỳ từ 22% đến 30% do nhiệt được tản đều hơn trên toàn bộ bề mặt. Khi khuôn duy trì nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình sản xuất, sẽ ít xảy ra các vấn đề như biến dạng chi tiết hay các vết lõm khó chịu làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Một nghiên cứu gần đây được đăng trên tạp chí Polymers vào năm 2021 cũng đã chỉ ra một điều thú vị – khi các nhà sản xuất sử dụng các thiết kế đồng dạng có rãnh xoắn này, lưu lượng chất làm mát được cải thiện khoảng 41%. Điều đó có nghĩa là quá trình chuyển tiếp trong giai đoạn làm mát diễn ra nhanh hơn và tiêu thụ ít năng lượng hơn tổng thể, đây là tin tốt cho cả hiệu quả sản xuất lẫn chi phí vận hành.
Việc tạo ra các kênh làm mát đồng dạng trong những năm gần đây đòi hỏi một số công cụ khá tinh vi như phần mềm tối ưu hóa cấu trúc cùng với các phương pháp sản xuất cộng thêm. Những thuật toán sinh tạo mới nhất đang ngày càng giỏi trong việc xác định vị trí đặt các kênh này, thường đạt độ chính xác trong vòng 1% so với mô phỏng nhiệt học, ngay cả với những hình dạng móc ba lớp phức tạp khiến các kỹ sư đau đầu. Nhiều xưởng sản xuất đã bắt đầu áp dụng cách tiếp cận dựa trên mô phỏng trước tiên và nhận thấy họ cần ít hơn khoảng 18 phần trăm số lần thay đổi thiết kế tổng thể. Tất nhiên, cũng có một điểm hạn chế là chi phí ban đầu cho loại phần mềm này có thể dao động từ mười hai nghìn đến mười tám nghìn đô la Mỹ cho mỗi dự án khuôn, tùy thuộc vào các tính năng cần thiết. Tuy nhiên, đối với hầu hết các công ty, khoản đầu tư này vẫn đáng giá khi cân nhắc đến tiết kiệm dài hạn và chất lượng sản phẩm tốt hơn.
Một nhà sản xuất phụ tùng ô tô lớn đã giảm được thời gian chu kỳ sản xuất vỏ đèn pha từ 112 giây xuống chỉ còn 78 giây sau khi chuyển sang công nghệ làm mát đồng dạng. Đó là một bước tiến khá ấn tượng với tiết kiệm được 34 giây. Hệ thống mới cũng giúp giảm đáng kể sự dao động nhiệt độ khuôn, từ mức cộng trừ 8 độ C xuống chỉ còn cộng trừ 1,5 độ C. Kết quả là tỷ lệ lỗi sau đúc cũng giảm mạnh, lượng công việc cần xử lý sau đó ít hơn khoảng 27 phần trăm. Điều khiến điều này càng thú vị hơn là cách nó phù hợp với những gì chúng ta biết về các quy trình sản xuất nói chung. Hầu hết các nhà máy đều nhận thấy rằng làm mát đồng dạng phát huy hiệu quả nhất trong việc rút ngắn thời gian làm mát—khoảng thời gian chiếm tới bảy trong số mười phút của toàn bộ chu kỳ.
Hầu hết các nhà sản xuất vẫn đang gặp khó khăn trong việc tích hợp đúng các hệ thống này, theo nghiên cứu từ Int J Adv Manuf Technol vào năm 2019, khi 78% nêu vấn đề này là trở ngại lớn nhất của họ. Khi các công ty thử nghiệm phương pháp làm khuôn lai kết hợp cả kỹ thuật gia công cắt gọt và chế tạo cộng thêm, họ thường tiết kiệm được khoảng 30 đến 40 phần trăm chi phí ban đầu. Tuy nhiên, cũng có sự đánh đổi vì thời gian sản xuất sẽ bị kéo dài thêm khoảng ba đến năm tuần. Nhìn tổng thể hơn, các phân tích vòng đời cho thấy đối với những đơn hàng rất lớn trên nửa triệu đơn vị, đặc biệt là những sản phẩm có thiết kế phức tạp hoặc thành mỏng, phần lớn doanh nghiệp bắt đầu thu được lợi nhuận thực sự từ khoản đầu tư của mình trong khoảng từ mười hai đến mười tám tháng.
Các quy trình ép phun hiện nay sử dụng các hệ thống trí tuệ nhân tạo để theo dõi dữ liệu cảm biến thời gian thực, sau đó điều chỉnh các thông số như mức nhiệt độ, áp suất và tốc độ làm nguội linh kiện trong quá trình sản xuất. Kết quả? Ít sự cố hơn, chẳng hạn như những vết lõm khó chịu hay biến dạng hình dạng mà chúng ta đều quen thuộc trong sản xuất nhựa. Theo các báo cáo ngành công nghiệp gần đây từ năm 2024, phương pháp này giảm các vấn đề này khoảng từ 18 đến 24 phần trăm so với các phương pháp thiết lập cố định truyền thống. Điều đặc biệt thú vị là các thuật toán học máy phân tích các hồ sơ sản xuất trước đó để tìm ra điều kiện tối ưu cho từng mẻ sản xuất. Việc này không chỉ giúp đẩy nhanh quá trình chuẩn bị cho các đợt sản xuất mới mà còn giảm lượng nguyên vật liệu bị lãng phí, tiết kiệm chi phí đồng thời vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm một cách ổn định.
| Khía cạnh | Phương pháp truyền thống | Phương pháp dựa trên AI |
|---|---|---|
| Điều chỉnh quy trình | Thiết lập thông số thủ công | Điều chỉnh động theo thời gian thực |
| Phát hiện lỗi | Kiểm tra sau sản xuất | Phát hiện bất thường trong quá trình sản xuất |
| Hiệu quả Năng lượng | Chu kỳ làm mát cố định | Quản lý nhiệt dự đoán |
Bằng cách kết hợp cảm biến rung, nhiệt độ và áp suất với phân tích trí tuệ nhân tạo (AI), các nhà sản xuất đạt được độ chính xác bảo trì dự đoán vượt quá 92%. Việc giám sát liên tục phát hiện sớm các dấu hiệu suy giảm hệ thống thủy lực hoặc mài mòn trục vít, cho phép sửa chữa chủ động trước khi xảy ra sự cố. Những người đi đầu báo cáo giảm 35–40% thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch thông qua việc giám sát tình trạng được tích hợp trực tiếp vào khuôn mẫu.
Khi tích hợp trí tuệ nhân tạo vào các PLC và hệ thống SCADA cũ hơn, các giao thức chuẩn hóa như OPC-UA trở nên thiết yếu để đảm bảo tính tương thích. Các thiết lập lai mới cho phép trí tuệ nhân tạo tinh chỉnh lực kẹp trong quá trình sản xuất mà không làm gián đoạn các quy trình đã được chứng nhận ISO mà các nhà sản xuất đang dựa vào. Tuy nhiên, điều khiến nhiều kỹ sư trăn trở suốt đêm chính là làm thế nào để mở rộng khả năng điện toán biên đủ mạnh nhằm xử lý lượng dữ liệu khổng lồ đến từ các cảm biến mỗi ngày. Chúng ta đang nói đến con số từ 12 đến 18 terabyte thông tin chỉ riêng trong các hoạt động đúc khuôn lớn. Việc triển khai cơ sở hạ tầng đúng cách sẽ tạo nên sự khác biệt giữa thành công và đầu tư lãng phí.
Sự hội tụ của Công nghiệp 4.0 và các công nghệ Internet Công nghiệp (IIoT) đang chuyển đổi thiết kế khuôn ép phun thông qua kết nối nâng cao và việc sử dụng dữ liệu thời gian thực.
Các nhà máy đúc hiện đại hiện nay sử dụng các cảm biến IIoT để theo dõi khoảng 18 yếu tố quy trình khác nhau trong suốt quá trình sản xuất. Những yếu tố như nhiệt độ khuôn, áp lực phun và độ nhớt của vật liệu được giám sát liên tục. Phản hồi dữ liệu tức thời giúp nhân viên nhà máy duy trì độ chính xác trong khoảng nửa phần trăm trên các cài đặt của họ trong suốt toàn bộ quá trình sản xuất. Theo xu hướng ngành gần đây từ các nghiên cứu mới nhất về Cách mạng Công nghiệp 4.0, phần lớn các nhà sản xuất xem công nghệ nhà máy thông minh về cơ bản là cần thiết trong thời điểm hiện nay nếu họ muốn đi đầu trước đối thủ cạnh tranh. Những công ty tiên phong áp dụng sớm đã báo cáo cải thiện khoảng hơn 20 phần trăm trong chu kỳ sản xuất nhờ việc tích hợp học máy vào hoạt động hàng ngày.
Các nền tảng điện toán đám mây xử lý hơn 90% dữ liệu cảm biến từ các máy đúc kết nối, cho phép điều chỉnh từ xa trong vòng 1,2 giây kể từ khi phát hiện sai lệch. Các hệ thống được trang bị giám sát quy trình theo thời gian thực đã giảm tỷ lệ phế phẩm xuống 38% trong các ứng dụng ô tô thông qua kiểm soát lực kẹp dự đoán và tối ưu hóa dòng vật liệu.
Hơn 60% các nhà đúc cấp một hiện nay sử dụng các nút điện toán biên để tránh độ trễ từ đám mây, xử lý dữ liệu nhạy cảm với thời gian ngay tại chỗ. Điều này hỗ trợ các hệ thống kiểm tra chất lượng dựa trên trí tuệ nhân tạo có khả năng phân tích hơn 500 chi tiết mỗi phút với độ chính xác nhận diện lỗi lên tới 99,97%, đồng thời giảm chi phí băng thông 12.000 USD hàng năm cho mỗi dây chuyền sản xuất.
Khi nói đến sản xuất lai, ý tưởng cơ bản là kết hợp các phương pháp gia công cộng với phương pháp đúc phun truyền thống để chúng ta có thể vượt qua những giới hạn hình dạng khó chịu này. Yếu tố thay đổi cuộc chơi ở đây là gì? Đó chính là các chi tiết khuôn in 3D cho phép các nhà sản xuất tạo ra các bộ phận phức tạp như hệ thống kênh làm mát đồng dạng nhanh hơn nhiều so với phương pháp gia công CNC thông thường. Theo Jawstec từ năm ngoái, cách tiếp cận này có thể giảm thời gian sản xuất từ bốn mươi đến sáu mươi phần trăm. Điều làm nên giá trị của phương pháp này là các công ty có thể thử nghiệm và hoàn thiện thiết kế một cách nhanh chóng khi sản xuất số lượng nhỏ, nhưng vẫn duy trì được toàn bộ lợi ích tiết kiệm chi phí của các khuôn truyền thống khi mở rộng quy mô cho các lô sản xuất lớn.
Nhu cầu trong lĩnh vực y tế đang thúc đẩy các tiến bộ trong lĩnh vực ép phun vi mô, cho phép sản xuất các bộ phận dưới một gam như mảng kim vi và chip vi lưu chất. Một nghiên cứu năm 2024 của một nhà sản xuất thiết bị y tế hàng đầu cho thấy phương pháp sản xuất lai đạt được dung sai ±5 micron đối với cảm biến cấy ghép – cao gấp ba lần độ chính xác của các quy trình độc lập.
Mặc dù các phương pháp lai mang lại tính linh hoạt trong thiết kế vượt trội, chúng cũng đi kèm với những điểm đánh đổi:
Các hệ thống in kim loại trực tiếp mới nổi có thể sản xuất các khuôn nhôm đạt tiêu chuẩn sản xuất trong vòng chưa đầy 72 giờ – một khả năng dự kiến sẽ tăng trưởng 22% hàng năm cho đến năm 2030 (AM Research 2024). Những tiến bộ này đặt sản xuất cộng thêm vào vị trí là giải pháp mở rộng được cho thiết kế khuôn ép phun, đặc biệt khi yêu cầu hình học phức tạp hoặc sản xuất tại chỗ theo nhu cầu.
Tin Tức Nổi Bật2024-04-25
2024-03-06
2024-03-06
2024-03-06
2024-03-06
2024-08-09
Sản phẩm chính của WishSINO bao gồm Khuôn ép phun, Thiết kế và Phát triển sản phẩm, In 3D, Sản phẩm ép phun nhựa, Khuôn IMD, v.v.
Bản quyền © 2024 bởi Công ty TNHH Công nghệ WishSINO Chính sách bảo mật
EN
AR
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
LT
SK
SL
VI
TH
TR
AF
MS
GA
BN
HMN
LO
LA
MI
MN
NE
MY
UZ
