CHLB ĐỨC – Công ty Mark3D phân tích cách các nhà sản xuất có thể vận hành hệ thống máy móc hiện tại trong nhà máy một cách thông minh hơn, thay vì đầu tư một khoản chi phí lớn cho các thiết bị mới.

Tại nhiều nhà máy, năng suất của máy CNC (*) thường được xem là một giới hạn cố định, điều này buộc các doanh nghiệp phải đầu tư thêm máy mới hoặc tăng ca khi nhu cầu sản xuất tăng cao. Tuy nhiên, ngày càng nhiều các nhà sản xuất tại Anh đang tiếp cận vấn đề theo một hướng hoàn toàn khác: tái tư duy về việc linh kiện nào thực sự cần gia công phay/ tiện, từ đó chuyển đổi các công việc phù hợp sang những công nghệ nhanh hơn, tối ưu chi phí hơn như công nghệ sản xuất chồng lớp (in 3D) và quét 3D.
(*) Máy CNC (computerized numerical control): là các loại máy công cụ gia công cơ khí được điều khiển tự động bằng máy tính.

Chi phí ẩn của thói quen “lối mòn vận hành”
Gia công CNC có ưu điểm là dung sai chặt chẽ, bề mặt hoàn thiện chất lượng cao và xử lý vật liệu hiệu suất cao. Thế nhưng, không phải tất cả các chi tiết được sản xuất đều yêu cầu mức độ chính xác hoặc quy trình phức tạp.

Thực tế cho thấy, rất nhiều máy CNC đang bị lãng phí năng suất của máy CNC cho các hạng mục phụ trợ:
– Đồ gá và khuôn mẫu (jigs and fixtures)
– Khuôn mềm (soft tooling) (*)
– Linh kiện thay thế cho các thiết bị đời cũ đã ngừng sản xuất (legacy spare parts)
– Các phiên bản thử nghiệm (prototype iterations)
– Chi tiết biên dạng phức tạp với sản lượng thấp
(*) Soft tooling: là thuật ngữ chỉ các loại khuôn mẫu, dụng cụ định hình được làm từ các vật liệu mềm hoặc có độ bền vừa phải (như silicone, nhựa polyurethane, gỗ, epoxy, nhôm, hoặc composite/ sợi carbon).

Những công việc này đang sử dụng một lượng thời gian chạy máy vô cùng quý giá mà không đem lại giá trị kinh tế tương xứng. Hệ quả là vấn đề khó khăn xuất hiện trên các đơn hàng sản xuất giá trị cao, thời gian giao hàng bị kéo dài, và tiềm năng của đội ngũ kỹ sư không được khai thác triệt để.

Những loại linh kiện nào nên ngừng gia công bằng máy CNC để tránh gây lãng phí thời gian và chi phí
Mục tiêu không thay thế hoàn toàn gia công CNC, mà là sử dụng nó một cách thông minh hơn.

Dưới đây là 5 nhóm linh kiện phổ biến thường sẽ hiệu quả hơn nếu được chế tạo bằng các phương pháp thay thế:

1. Đồ gá và khuôn mẫu: Thường được gia công theo cách truyền thống từ nhôm hoặc thép, nhưng đồ gá và khuôn mẫu ít khi cần toàn bộ đặc tính cơ học của kim loại. Công nghệ sản xuất chồng lớp (in 3D) cho phép tạo ra các thiết kế gọn nhẹ, tối ưu hóa công thái học với các tính năng tích hợp phức tạp, điều vốn rất khó hoặc không thể thực hiện bằng máy CNC. Nhờ đó, thời gian chế tạo có thể giảm từ vài tuần xuống chỉ còn vài ngày.

2. Linh kiện mẫu thử nghiệm: Các mẫu thử nghiệm ở giai đoạn đầu thường trải qua nhiều lần thay đổi và tối ưu thiết kế. Việc gia công CNC cho từng phiên bản vừa mất nhiều thời gian lại tăng chi phí. Công nghệ sản xuất chồng lớp (in 3D) mở ra khả năng chế tạo mẫu nhanh, cho phép các kỹ sư thử nghiệm và hoàn thiện thiết kế một cách nhanh chóng trước khi đưa vào quy trình sản xuất hàng loạt chính thức.

3. Linh kiện đời cũ hoặc đã ngừng sản xuất: Khi không có sẵn dữ liệu bản vẽ CAD, việc chế tạo linh kiện thay thế sẽ trở thành một vấn đề phức tạp. Đây chính là lúc công nghệ quét 3D khẳng định giá trị vượt trội. Các hệ thống như Artec leo hoặc Artec spider II có thể thu nhận các biên dạng hình học phức tạp với độ chính xác cao, giúp hiện thực hóa quy trình thiết kế ngược (reverse engineering) (*) và tái sản xuất mà không cần đến bản vẽ gốc.
(*) Reverse engineering: thay vì đi từ một bản vẽ ý tưởng trên máy tính (CAD) rồi đem đi sản xuất ra sản phẩm vật lý, thiết kế ngược lại bắt đầu từ một sản phẩm vật lý có sẵn, sau đó dùng công nghệ để quét, đo đạc và dựng ngược lại thành bản vẽ kỹ thuật số 3D (CAD).

4. Chi tiết phức tạp, sản lượng thấp: Những linh kiện có cấu trúc rỗng bên trong tinh xảo hoặc biên dạng hữu cơ tự do thường mất nhiều thời gian nếu gia công bằng máy CNC. Quy trình in 3D sẽ loại bỏ những công đoạn này, cho phép tạo ra các hình dáng phức tạp chỉ trong một lần in duy nhất mà không cần mất thời gian khuôn mẫu hay thiết lập nhiều công đoạn.

5. Khuôn mềm và dụng cụ định hình: Đối với các quy trình như dập vuốt định hình, cắt mép hoặc xếp lớp vật liệu composite, dụng cụ khuôn thường không cần thiết gia công từ phôi kim loại nguyên khối. Các loại vật liệu composite hiệu suất cao như những dòng vật liệu được sử dụng trên các hệ thống in 3D công nghiệp Markforged X7 hoặc FX10, mang lại độ bền và khả năng chịu lực tối ưu, trong khi chỉ mất một phần nhỏ thời gian và chi phí so với thông thường.

Vai trò của công nghệ quét 3D trong quy trình vận hành
Trước đây, một trong những rào cản lớn nhất khiến các doanh nghiệp ngần ngại chuyển đổi công việc khỏi máy CNC chính là sự thiếu hụt dữ liệu số hóa chính xác. Tuy nhiên, bối cảnh này đang thay đổi một cách nhanh chóng.

Máy quét 3D cầm tay hiện đại cho phép các kỹ sư:
– Số hóa các linh kiện hiện có một cách nhanh chóng và chính xác.
– Tạo ra các mô hình CAD phục vụ cho việc cải tiến hoặc tối ưu hóa thiết kế.
– Kiểm tra và đối chiếu chất lượng linh kiện đã chế tạo so với biên dạng hình học gốc.

Điều này giúp kết nối quy trình làm việc vật lý và kỹ thuật số, giúp doanh nghiệp dễ dàng ứng dụng công nghệ in 3D vào những công đoạn phù hợp hơn.

Tiếp cận năng suất theo cách thông minh hơn
Giải phóng năng suất CNC không có nghĩa là cắt giảm khối lượng công việc, mà là đặt đúng việc vào đúng thiết bị.

Bằng cách chuyển giao các linh kiện phù hợp sang công nghệ in 3D và tận dụng quét 3D để thiết kế ngược, các nhà sản xuất có thể:
– Rút ngắn thời gian giao hàng
– Nâng cao sản lượng đối với các đơn hàng CNC giá trị cao
– Giảm chi phí sản xuất cho các linh kiện thông thường
– Tăng tốc độ linh hoạt trong khâu làm mẫu thử và phát triển sản phẩm

Điều quan trọng là giải pháp này cho phép máy CNC tập trung vào những thế mạnh chính của chúng: độ chính xác, hiệu suất cao và khả năng lặp lại đồng nhất tại những vị trí cần thiết.

Tái tư duy quy trình vận hành
Câu hỏi ở đây không phải là liệu gia công CNC có đóng vai trò quan trọng hay không, câu trả lời chắc chắn là có. Câu hỏi thực sự là: Doanh nghiệp có đang sử dụng gia công CNC ở nơi tạo ra nhiều giá trị nhất hay không?

Đối với nhiều nhà sản xuất, cơ hội lớn nhất không nằm ở việc đầu tư thêm máy móc CNC mới. Nó nằm ở việc khai phóng nguồn năng suất mà họ vốn đang sở hữu. Và hành trình đó luôn bắt đầu từ một bước kiểm tra đơn giản: xem lại những gì đang thực sự vận hành trên máy CNC.

Để xem các tin bài khác về “Máy CNC”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Machinery