Độ tin cậy và an toàn luôn là những yếu tố sống còn trong ngành công nghiệp chế tạo hệ thống động lực hàng hải. Để đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe này, ZF Marine (Padua, Ý) – một nhà sản xuất danh tiếng toàn cầu chuyên cung cấp bơm cho hệ thống đẩy tàu thủy – đã không ngừng tìm kiếm giải pháp tối ưu hóa tốc độ và năng lực kiểm soát chất lượng. Câu trả lời của họ chính là hệ thống đo lường Equator™ của Renishaw.
Đối với ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, "sai số" là một từ vựng không được phép tồn tại. High-Tech Engineering – một công ty gia công cơ khí chính xác tại Vương quốc Anh – luôn đặt chất lượng lên hàng đầu. Với việc mạnh dạn tích hợp hệ thống kiểm tra tại xưởng Equator™ của Renishaw, công ty đã hiện thực hóa được mục tiêu kiểm tra 100% sản phẩm đầu ra, đưa tỷ lệ phế phẩm về con số 0 tròn trĩnh, đồng thời giảm một nửa yêu cầu về nhân sự đo lường và cắt giảm tới 27% chi phí sản xuất.
Việc vận hành một tổ hợp gia công cơ khí hoàn toàn không người lái (unmanned cell) hoạt động 24/7 với khả năng "tự kiểm soát" vẫn luôn là giấc mơ của nhiều xưởng sản xuất đã trở thành hiện thực. Bằng cách tích hợp robot FANUC, máy tiện tháp đôi Okuma và hệ thống đo lường Equator™ của Renishaw, họ không chỉ tự động hóa hoàn toàn quy trình tiện cứng (hard turning) mà còn đạt được mức thời gian hoàn vốn (ROI) kỷ lục: Chỉ đúng 18 ngày!
Ép phun nhựa là một ngành công nghiệp có tốc độ sản xuất chóng mặt nhưng cũng phải đối mặt với những thách thức khổng lồ về biến thiên nhiệt độ và kiểm soát kích thước. Euromould Ltd – một nhà sản xuất khuôn ép phun hàng đầu tại Vương quốc Anh – đã phải vật lộn với tình trạng quá tải nghiêm trọng tại phòng Quản lý chất lượng khi sản lượng tăng vọt. Vậy đâu là giải pháp phù hợp?
Nếu bạn từng xem một trận bóng bầu dục và thấy quả bóng được đặt trên một chiếc đế phát bóng (kicking tee), hoặc dùng một chiếc cào nhựa để gạt băng trên kính chắn gió ô tô vào một buổi sáng mùa đông lạnh giá, thì rất có thể bạn đã cầm trên tay sản phẩm do Euromould sản xuất. Tọa lạc tại Chesham, Buckinghamshire (Vương quốc Anh), Euromould là nhà tiên phong trong lĩnh vực công nghệ ép phun hai thành phần (two-shot injection moulding) chuyên biệt.
Thành công trên thương trường buộc Euromould phải đối mặt với một vấn đề đau đầu của sự tăng trưởng: Làm sao để tăng cường năng suất đo lường khi sản lượng bùng nổ? Ban đầu, công ty đã phải mua thêm nhiều máy ép phun mới. Tuy nhiên, nhiều máy móc đồng nghĩa với việc cần không gian nhà xưởng lớn hơn, và quan trọng nhất là áp lực khủng khiếp đặt lên vai bộ phận Kiểm soát Chất lượng (Quality Control - QC).
David Powell, Giám đốc Chất lượng tại Euromould, giải thích về tình thế khó khăn lúc bấy giờ: "Hệ thống máy đo CMM (Coordinate Measuring Machine) của chúng tôi đã bị vắt kiệt công suất khi sản lượng sản xuất tăng từ 15.000 chi tiết/tuần lên mức khoảng 80.000 chi tiết/tuần. Sự bùng nổ này đòi hỏi một năng lực đo lường khổng lồ mà chúng tôi hoàn toàn chưa được trang bị."
Trong quá trình hợp tác với Trac Measurement – một công ty chuyên về triển khai giải pháp QC trong sản xuất tùy chỉnh – ông Powell đã chia sẻ về nhu cầu cấp bách này. Trac ngay lập tức đề xuất hệ thống Renishaw Equator. "Trac đã giới thiệu chúng tôi với Renishaw. Sau khi thảo luận về các yêu cầu kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của Equator, chúng tôi nhận thấy mức giá của nó cực kỳ hợp lý. Tuy nhiên, đây là công nghệ hoàn toàn mới với Euromould, và để chúng tôi thực sự xuống tiền, nó cần phải chứng minh được năng lực thực tế," ông Powell nhớ lại.
Renishaw đã thực hiện một bài kiểm tra đối chuẩn (benchmark test) trực tiếp trên chính các chi tiết gia công thực tế của Euromould. Quyết định mua hàng được đưa ra ngay sau đó, với yếu tố quyết định chính là tốc độ kinh ngạc và độ lặp lại tuyệt đối của máy Equator.
Ông Powell khẳng định một cách mạnh mẽ: "Đó là khoản đầu tư tốt nhất mà chúng tôi từng thực hiện."
"Nhiều khách hàng của chúng tôi yêu cầu mức độ chính xác rất cao cùng với thời gian giao hàng vô cùng gấp gáp. Trước đây, đối với một trong những chi tiết ép phun phức tạp nhất, chúng tôi phải mất tới 25 phút để đo lường. Giờ đây, sử dụng Equator, thời gian chu kỳ đo đã giảm xuống chỉ còn vỏn vẹn 4 phút. Trên một chi tiết khác, chúng tôi đã cắt giảm thời gian đo từ 8 phút xuống chỉ còn 1 phút. Nỗi ám ảnh về giới hạn năng lực đo lường đã hoàn toàn biến mất," Powell chia sẻ. Mức giảm này tương đương với hiệu suất cải thiện tới 85%.
Sàn sản xuất của Euromould không phải là môi trường lý tưởng cho các thiết bị đo lường chính xác cao. Máy móc ép phun được bố trí trên hai tầng của nhà máy và liên tục tỏa ra một lượng nhiệt năng khổng lồ.
Nhiệt độ bên trong xưởng sản xuất biến động cực kỳ mạnh. Chu kỳ gia nhiệt và làm mát của các máy ép phun có thể tạo ra những dao động nhiệt độ cục bộ lên tới vài độ C. Thêm vào đó là sự thay đổi của thời tiết theo mùa: Nhiệt độ nhà xưởng có thể tăng vọt lên 28°C vào mùa hè và hạ xuống 20°C vào mùa đông.
Đối với máy đo CMM truyền thống, mức chênh lệch nhiệt độ này là thảm họa, dẫn đến sai số do vật liệu giãn nở. Đó là lý do tại sao CMM luôn phải được nhốt trong những căn phòng duy trì nhiệt độ tĩnh (thường là 20°C ± 1°C).
Tuy nhiên, Equator giải quyết vấn đề này thông qua nguyên lý đo lường so sánh (Comparative Gauging). Nó so sánh chi tiết sản xuất với một "chi tiết mẫu" (master part). Sự giãn nở nhiệt được hệ thống tự động bù đắp hoàn toàn khi người vận hành tiến hành chạy lại chi tiết mẫu (re-mastering). Nhờ thiết kế miễn nhiễm với môi trường nhiệt, Equator có thể được đặt trực tiếp bên cạnh dàn máy ép phun rực lửa mà vẫn cung cấp dữ liệu chính xác tuyệt đối.
Gần đây, Euromould đã bắt đầu ứng dụng tính năng phần mềm Equator Process Monitor. Đây là một tính năng thông minh giúp cảnh báo người vận hành về thời điểm cần tiến hành chạy lại chi tiết mẫu (re-mastering) dựa trên các tiêu chí do người dùng thiết lập.
Các giới hạn re-mastering có thể được cài đặt dựa trên ba yếu tố:
Sự trôi dạt nhiệt độ (Temperature drift): Mức độ thay đổi của nhiệt độ môi trường.
Thời gian: Khoảng thời gian đã trôi qua kể từ lần re-mastering cuối cùng.
Số lượng chi tiết: Số lượng sản phẩm đã được đo đạc.
Người vận hành có thể sử dụng kinh nghiệm thực tế về xu hướng gia công của mình để thiết lập các giới hạn này, hoặc để phần mềm Process Monitor tự động theo dõi, phân tích xu hướng và đề xuất giá trị tối ưu nhằm mang lại kết quả chính xác nhất. Toàn bộ dữ liệu thu thập được có thể dễ dàng xuất ra dưới định dạng file .csv hoặc hình ảnh biểu đồ trực quan.
Ông Powell nhận xét: "Giao diện phần mềm trông rất trực quan. Tôi vốn đã quen viết tay các kết quả đo và nhận ra nhiều quy luật biến đổi (patterns) của sản phẩm. Giờ đây, các kỹ sư làm việc với Equator sẽ được hệ thống nhắc nhở chính xác khi nào cần re-mastering trước khi sai số thực sự xảy ra. Điều này cũng đảm bảo rằng việc hiệu chuẩn lại hệ thống sẽ luôn đồng nhất, bất kể ai là người đang vận hành máy Equator."
Trước khi mua Equator, toàn bộ công việc đo lường của Euromould phải diễn ra trên một máy CMM duy nhất bị "giam lỏng" bên trong một căn phòng kiểm soát nhiệt độ. Khi quy mô nhà máy mở rộng, khoảng cách vật lý giữa các máy ép phun và phòng CMM ngày càng xa.
Đã có những lúc, các kỹ sư phải mất tới 3 phút đi bộ chỉ để mang một linh kiện từ máy ép phun tới phòng CMM. Khoảng thời gian di chuyển này gây gián đoạn chu kỳ sản xuất và làm sụt giảm năng suất nghiêm trọng.
Hiện tại, hệ thống Equator được đặt trên tầng lầu của xưởng Euromould – cách hai cỗ máy ép phun V-2 (chuyên gia công ép phun hai thành phần) chưa tới 30 giây di chuyển. Tính cơ động tuyệt vời của hệ thống cho phép nó được bố trí lại ở bất cứ nơi nào trong xưởng khi có nhu cầu, hoặc thậm chí được vận chuyển dễ dàng tới cơ sở sản xuất thứ hai của Euromould với thời gian thiết lập lại (set-up time) tối thiểu.
Euromould hiện đang sử dụng thiết bị đo lường này để kiểm tra các chi tiết đúc phức tạp. Nhiệm vụ chính của máy là đo độ đồng tâm (concentricity) giữa phần đỉnh và phần đáy của một lỗ khoan trung tâm so với đường kính ngoài của sản phẩm.
Bản thân lỗ khoan này được định hình bởi một chốt thép (pin) đâm xuyên vào khuôn trong quá trình ép phun nhựa, sau đó được rút ra. Mặc dù công nghệ hiện đại mang lại tính nhất quán cao, việc chốt thép bị xê dịch nhỏ (wander) do áp lực phun nhựa vẫn có khả năng xảy ra. Nhờ việc sử dụng Equator, nếu lỗi này xuất hiện, nó sẽ bị phát hiện và khắc phục ngay lập tức.
"Chúng tôi đo lường chi tiết mỗi giờ một lần," ông Powell nói. "Trong trường hợp nhận thấy sự bất ổn trong quy trình, chúng tôi sẽ tăng tần suất kiểm tra lên. Tôi có xu hướng sử dụng Equator nhiều hơn hẳn so với CMM vì tốc độ của nó nhanh hơn quá nhiều. Sắp tới, chúng tôi sẽ đưa thêm nhiều dự án khác vào Equator để kiểm tra các thông số độ đồng tâm khác nhau."
Một ưu điểm lớn nữa của hệ thống Equator là khả năng sử dụng các tấm đồ gá tùy chỉnh có ren M6, M8 hoặc ¼ inch. Đây là những kích thước ren tiêu chuẩn phổ biến trên các bàn máy CMM.
"Khả năng hoán đổi các tấm đồ gá nhanh chóng là một lợi thế cực kỳ lớn. Nó cho phép tôi chuyển đổi qua lại giữa các dự án (từ sản phẩm này sang sản phẩm khác) với thời gian thiết lập gần như bằng không. Chỉ cần tháo tấm gá cũ ra, lắp tấm mới vào và bấm nút chạy (Swap and go). Việc tái sử dụng được các đồ gá cũ của máy CMM không chỉ giúp chúng tôi tiết kiệm rất nhiều chi phí mà còn tránh được vô số phiền toái khi phải thiết kế đồ gá mới," ông Powell tự hào nhấn mạnh.
(84) 896 555 247
Tiếng Việt
English