05 Giải Pháp Công Nghệ 3D Tiêu Biểu

Là một không gian làm việc hợp tác bên trong trường học, thư viện hoặc cơ sở công cộng / tư nhân riêng biệt để sáng tạo, học tập, khám phá và chia sẻ sử dụng công nghệ cao. Những không gian này mở cửa cho thanh thiếu niên, người đi làm và các doanh nhân khởi nghiệp.

Nhiều hơn cả tư duy của một nhà sản xuất, đó là việc tạo ra thứ gì đó từ con số không và khám phá sở thích của riêng bạn – chính là cốt lõi của Không Gian Sáng Tạo (Makerspace). Những không gian này giúp chuẩn bị cho các bạn, những ai cần các kỹ năng quan trọng của thế kỷ 21 trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM).

Makerspace cung cấp cho bạn dụng cụ học tập. Các chuyên gia ở đó sẽ hỗ trợ bạn các kỹ năng tư duy phản biện và thậm chí tăng cường sự tự tin cho bản thân. Một số kỹ năng học được ở Makerspace liên quan đến điện tử, in 3D, mô hình 3D, lập trình, người máy và thậm chí cả chế biến gỗ.

Các Makerspace đang thúc đẩy tinh thần kinh doanh và đang được sử dụng làm Vườn Ươm, để tăng tốc cho các doanh nghiệp khởi nghiệp. Đã có một số câu chuyện thành công đáng kinh ngạc được đưa ra từ các không gian nhà sản xuất cho đến nay.

A. Vấn đề

Với nhu cầu phát triển mạnh mẽ hiện nay, đặc biệt là phong trào khởi nghiệp, các Vườn Ươm doanh nghiệp, nhất là các cơ sở công lập, đã bắt đầu bộc lộ những hạn chế. Một trong số các thách thức và hạn chế lớn nhất có thể được kể đến là:

Công tác triển khai xây dựng cơ sở vật chất, kết cấu hạ tầng, tìm kiếm đối tác, các đơn vị tham gia và vận hành các Vườn Ươm còn thiếu đồng bộ, bị kéo dài, khiến Vườn Ươm chậm được đưa vào hoạt động. Sự chậm trễ trong triển khai các dự án Vườn Ươm đã và đang làm giảm hiệu quả các dự án tài trợ, gây sức ép đối với hoạt động của các Vườn Ươm (nhất là nỗ lực tăng thu để tự chủ). Các Vườn Ươm chưa có đủ mạng lưới chuyên gia và dịch vụ chuyên nghiệp nhằm phục vụ công tác ươm tạo; các dịch vụ cung cấp cho doanh nghiệp còn ở mức cơ bản.

Mặt khác, hiện một số doanh nghiệp đã ươm tạo thành công và có thị trường tốt. Ví dụ như: Vườn Ươm Doanh nghiệp Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh (SHTP-IC) đã thu hút, tiếp cận và hỗ trợ thương mại hóa sản phẩm công nghệ cao cho 45 dự án ươm tạo, trong đó 23 dự án đã thương mại hóa sản phẩm thành công, 7 dự án có kết quả thương mại hóa xuất sắc được Vườn Ươm tổ chức tốt nghiệp. Tổng doanh thu hàng năm của các dự án tham gia ươm tạo từ 15-20 tỷ đồng. Đây là một cơ hội rất lớn và ý nghĩa.

B. Giải pháp

Bám sát đặt điểm hoạt động chính của không gian sáng chế. Đó là sản xuất, chế tác các sản phẩm hoàn toàn mới và đơn chiếc. Vì vậy, công cụ dụng cụ và thiết bị cần thiết để đầu tư sẽ không phải là các hệ thống gia công CNC, trung tâm gia công.

Các chuyên gia Makerspace quốc tế đã minh chứng cho sự phù hợp của danh sách các trang thiết bị cần có để hoạt động hiệu quả, đó là: Máy in 3D, máy cắt khắc laser, máy gia công CNC mini, máy cưa vòng, máy khoan, máy may, máy hàn và một số dụng cụ cầm tay cơ bản.

C. Sản phẩm

Với kinh nghiệm tư vấn Makerspace trên cả nước. Đây là hai gói giải pháp toàn diện tuỳ chọn cho Makerspace, đã được các chuyên gia 3DS nghiên cứu tối ưu. Cả về hiệu quả kinh tế và khả năng đáp ứng hoạt động chế tác. Gồm có như sau:

General LAB: Gói giải pháp thiết bị cơ bản

Pro Lab: Gói giải pháp thiết bị chuyên nghiệp

Là một trong các giải pháp công nghệ 3D. Trong đó, đối tượng vật lý được sao chép bằng thiết bị chuyên dụng (máy quét 3D) và chuyển thể thành định dạng 3 chiều trong máy vi tính để phục vụ cho các mục đích có giá trị.

Tải TCVN số hoá 3D: TCVN-so-hoa-3D-06022017

A. Vấn đề

Tôi bắt đầu làm việc trong ngành Dịch vụ Kỹ thuật vào năm 2006. Sau thời gian làm việc với nhiều sản phẩm và công ty khác nhau, tôi đã quan sát thấy hai xu hướng hỗn hợp phát triển song song trong ngành này:

Xu hướng 1

Dữ liệu kỹ thuật ngày càng có khối lượng và độ phức tạp ngày càng cao¹. Nhu cầu chứng minh sự tuân thủ, đảm bảo một loạt các yêu cầu kỹ thuật, các quy định chi tiết và khắt khe hơn². Số lượng đối tác kinh doanh ngày càng tăng mà mỗi công ty phải kiểm soát³. Tổng thể, cả ba yếu tố này đã kết hợp lại với nhau để tạo ra một môi trường kinh doanh phức tạp hơn nhiều ngày nay. Trong đó, các công ty cần có khả năng dự đoán và giải quyết vấn đề một cách chủ động, kiểm soát chi phí phát sinh và linh hoạt, nhanh nhẹn.

Xu hướng 2

Thế giới vật chất về cơ bản, kế thừa các tiêu chuẩn, định dạng hoặc công nghệ cũ. Ví dụ: rất nhiều định nghĩa và chứng nhận sản phẩm vẫn dựa trên bản vẽ 2D. Ngày nay, hầu hết các công ty sử dụng công nghệ số hóa 3D trong giai đoạn kỹ thuật. Nhưng không có các công cụ tương tự trong giai đoạn sản xuất. Trong một thế giới lý tưởng, hồ sơ định nghĩa mà bộ phận kỹ thuật chuẩn bị phải được bộ phận sản xuất sử dụng “nguyên trạng”.

Thực tế cho thấy,

Tại Airbus, model A320 vẫn sản xuất dựa trên bản vẽ 2D. Cho đến thời điểm, khi nhịp sản xuất tăng lên từ 43 máy bay đến 60 máy bay mỗi tháng. Kỹ thuật số 3D đã trở thành điều kiện bắt buộc. Và A350 là chiếc máy bay do Airbus phát triển hoàn toàn dựa trên mô hình kỹ thuật số 3D. Cho phép giảm đáng kể thời gian phát triển sản xuất. Thách thức đối với Airbus không chỉ là thiết kế lại kỹ thuật sản phẩm cũ hoặc sản phẩm mới mà còn tích hợp toàn bộ vòng đời sản phẩm để tối đa hóa lợi ích và ROI trong môi trường ngày càng phức tạp này.

B. Giải pháp

Câu trả lời cho tất cả những thách thức này là số hóa 3D. Là quá trình sao chép nguyên bản tạo ra một tệp kỹ thuật số 3D trên máy vi tính. Ứng dụng làm tư liệu sản xuất, diễn hoạt 3D sản phẩm, với mô hình dữ liệu động và thông minh. Để minh họa điều này giúp ích như thế nào, chúng ta hãy xem sơ đồ dưới đây:

Bằng cách cung cấp giải pháp số hoá 3D cho toàn bộ vòng đời sản phẩm. Nó cho phép bạn dự đoán những thách thức, đưa ra quyết định tốt hơn và tăng hiệu quả hoạt động của bạn. Khái niệm song sinh kỹ thuật số này dựa trên 3 trụ cột:

Diễn giải 3D

Điều này liên quan đến việc sử dụng công nghệ và quy trình tốt nhất để sao chép thế giới thực và tạo ra Diễn giải 3D. Giải pháp tốt nhất có thể là quét laser 3D để trích xuất đám mây điểm của thế giới vật lý. Sau đó có thể được sử dụng làm cơ sở để tạo mô hình 3D.

Ngữ cảnh 3D

“Song sinh 3D” cần có khả năng quản lý các sửa đổi của sản phẩm hoặc nội dung. Nhằm mục đích đặt ra một mô hình dữ liệu thông minh và động. Có khả năng cập nhật và có thể cấu hình trực tiếp trong mô hình 3D như: Dung sai, chú thích, bản vẽ 2D, hồ sơ định nghĩa…

3D Dịch vụ

Mục đích là tùy chỉnh mô hình 3D và trích xuất những gì có thể được sử dụng. Để dự đoán các hoạt động và đưa ra quyết định khi được đặt trong các tình huống khác nhau. Về cơ bản, đây là giai đoạn mà giá trị gia tăng tốt nhất được tạo ra. Mục tiêu của trụ cột này là tùy chỉnh các chức năng 3D để đề xuất phương án cho từng tác nhân của vòng đời sản phẩm theo cách sẽ cải thiện kết quả hoạt động.

C. Sản Phẩm

Máy quét 3D Einscan SP

Sử dụng công nghệ Led light. Tích hợp Discovery pack – bộ camera màu phân giải cao cho phép sao chép mẫu vật lý cả về hình dáng 3 chiều và màu sắc chân thật nhất. Thích hợp số hoá 3D các sản phẩm có kích thước trong phạm vi 350 mm.

Máy quét 3D cầm tay Einscan HX

Là sản phẩm tích hợp tia Laser và Blue LED. Mang lại nguồn sáng kết hợp giúp thiết bị số hoá 3D tương thích với nhiều loại kích thước vật thể. Đáp ứng các nhu cầu số hoá 3D các vật thể khác nhau của người dùng. Hiệu quả cao và kết quả đáng tin cậy.

Xác minh chất lượng các chi tiết gia công và phân tích – hình dung các khuyết tật sản xuất. Đo kiểm 3D là giải pháp công nghệ 3D tiêu biểu. Được các doanh nghiệp quan tâm sử dụng để đảm bảo chất lượng sản xuất chế tạo. Bằng cách sử dụng thiết bị đo lường 3D và công cụ phần mềm kiểm tra kỹ thuật số 3D. Để tăng đáng kể chất lượng sản phẩm và sản xuất, nhanh chóng xác định các vấn đề của quy trình sản xuất và chế tạo.

A. Vấn đề

Xuất phát từ các ngành có nhu cầu Đo Lường Cơ Khí điển hình như: Gia công cắt gọt, chế tạo linh kiện điện tử, khuôn mẫu gia dụng, khuôn đế giầy, phụ tùng thay thế, v.v.v

Hiện nay, sự dịch chuyển các nhà máy sản xuất từ nước ngoài như Trung Quốc, Malaysia, Philippines, v.v.v vào thị trường Việt Nam đang tăng nhanh. Điển hình như: SAMSUNG đã xây dựng 03 nhà máy ở Bắc Ninh, Hải Dương và Khu Công Nghệ Cao Quận 9. NIKE và ADIDAS mỗi thương hiệu đã đang có trên 10 nhà máy tập trung tại khu vực phía Nam Việt Nam. Một số tên tuổi khác như: BROTHER, New Balance, v.v.v. Kéo theo sự dịch chuyển ấy là danh sách của hàng trăm Supplier, Vendor của các thương hiệu trên cũng đã và đang đổ bộ vào nước ta. Tiêu chuẩn sản xuất chế tạo của tất cả đều cao hơn nhiều bậc so với các doanh nghiệp trong cùng lĩnh vực.

B. Giải pháp

So sánh cùng lúc và tức thời của tập hợp hàng trăm phép đo từ dữ liệu thiết kế – CAD; Với dữ liệu số hoá 3D – SCAN tương ứng từ chi tiết / bộ phận cần kiểm tra. Là giải pháp ĐO KIỂM 3D tiên tiến hiện nay trên thị trường. Nó rút ngắn đến 90% thời gian so với phương pháp truyền thống (dụng cụ đo, thủ công). Giải pháp 3D Inspection giúp hạn chế triệt để các sai số từ rủi ro từ người dùng. 

Automated quality control inspection cell hay còn gọi là trạm đo kiểm 3D tự động. Cho phép thực hiện tự động quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm. Từ khâu đo quét 3D đến xuất báo cáo và tuần tự từ part 1 đến part n.

C. Sản phẩm

Bộ đôi thiết bị đo 3D và phần mềm đo lường luôn luôn đi cùng để đáp ứng trọn gói nhu cầu đo kiểm tra chất lượng sản phẩm. Theo đó, tại 3DS chúng tôi tự tin chuyển giao công nghệ cho người mới bắt đầu với các phương án sản phẩm như sau:

1. Máy quét 3D cầm tay Freescan X7 plus và phần mềm Geomagic Control X

• Ứng dụng: đo quét 3D linh động, kiểm tra chất lượng sản phẩm kích thước trung bình / lớn từ 350 mm đến 4 mét
• Khả năng: đáp ứng các bài toán đo kiểm 3D của hàng trăm kích thước trong cùng một lần quét với độ chính xác đảm bảo từ 30 micron
• Thích hợp: lĩnh vực kim loại tấm, đúc kim loại, gia công khuôn, v.v.v

2. Hệ thống đo kiểm 3D tự động C500 + phần mềm Geomagic Control X

• Ứng dụng: đo quét 3D linh động, kiểm tra chất lượng sản phẩm kích thước từ 150 mm đến 450 mm
• Khả năng: đáp ứng các bài toán đo kiểm tự động hàng loạt với độ chính xác đảm bảo từ 10 micron
• Thích hợp: kiểm tra F.A.I sản phẩm ép nhựa, đúc kim loại, gốm sứ chất lượng cao, v.v.v

3. Hệ thống đo kiểm 3D tự động D-series + phần mềm Geomagic Control X Essential

• Ứng dụng: đo quét 3D linh động, kiểm tra chất lượng sản phẩm kích thước rất nhỏ từ 5 mm đến 100 mm
• Khả năng: đáp ứng các bài toán đo kiểm tự động hàng loạt với độ chính xác đảm bảo từ 10 micron
• Thích hợp: kiểm tra F.A.I sản phẩm ép nhựa, đúc kim loại, kim hoàn, nha khoa chất lượng cao, v.v.v

4. Hệ thống máy đo toạ độ 3 chiều CMM Aries

• Ứng dụng: Đo kiểm tra tự động và siêu chính xác các sản phẩm có kích thước từ 400 mm đến 800 mm
• Khả năng: Đo kiểm tự động hàng loạt và cho phép lắp đặt tại khu vực nhà xưởng rung động nhẹ. Với độ chính xác đảm bảo từ 2,5 micron
• Thích hợp: Kiểm soát chất lượng gia công CNC, khuôn mẫu. Kiểm tra F.A.I sản phẩm ép nhựa, đúc kim loại, kim loại tấm, v.v.v

5. Cánh tay đo RPS Metrology

• Ứng dụng: Đo kiểm tra trực tiếp các sản phẩm có kích thước từ 100 mm đến 7 mét đường kính
• Khả năng: Đáp ứng các bài toán đo kiểm trong môi trường rung động nhẹ với độ chính xác đảm bảo từ 18 micron
• Thích hợp: Kiểm soát chất lượng gia công CNC, gia công khuôn mẫu ngay tại máy CNC, đúc hàn kim loại, v.v.v

6. Photogrammetry V-Stars S

• Ứng dụng: Đo kiểm tra kích thước sản phẩm kích thước rất lớn từ 2 mét đến 20 mét
• Khả năng: Đáp ứng các bài toán đo kiểm tự động hàng loạt với độ chính xác đảm bảo từ 20 micron
• Thích hợp: Kiểm tra hoàn công các công trình dầu khí, tank bồn. Sản xuất tàu thuyền, khung máy bay, hàn tấm ô tô (body in white).

Kỹ thuật đảo ngược (Reverse Engineering) hay còn gọi là Thiết Kế Ngược. Là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của máy quét 3D trong ngành công nghiệp hiện nay. Một máy quét 3D có khả năng sao chép đối tượng vật lý bất kỳ và chuyển đổi nó thành dữ liệu đám mây điểm chính xác trên máy vi tính. Và thiết kế ngược là quá trình chuyển đổi đám mây điểm thành dữ liệu bề mặt (surface) và khối rắn (solid), mà chúng ta thường gọi là dữ liệu CAD.

A. Vấn đề

Tại các nhà máy sản xuất, các chi tiết máy hư hỏng do quá trình sử dụng cần phục chế nhưng lại không có bản vẽ chế tạo. Hoặc các thành phần (component) trong dây chuyền sản xuất; Cóchi phí thay thế rất cao do phải nhập khẩu và còn mất nhiều thời gian chờ. Là vấn đề mà các doanh nghiệp đang gặp phải từ nhiều năm nay.

Những năm gần đây, theo xu hướng thị hiếu của thị trường. Các sản phẩm (đặc biệt là đồ gia dụng) cần phải có kiểu dáng bắt mắt để cạnh tranh với đối thủ và chiếm lĩnh thị trường. Các doanh nghiệp đã đầu tư nhiều hơn cho Thiết Kế Kiểu Dáng Công Nghiệp. Và trong quá trình thiết kế kiểu dáng công nghiệp, thì thiết kế ngược lại là một công cụ không thể thiếu để số hoá 3D các mẫu mock-up được tinh chỉnh để đạt được kiểu dáng tối ưu.

B. Giải pháp

Máy quét 3D và phần mềm thiết kế ngược chuyên dụng là công cụ để sao chép và xây dựng bản vẽ chế tạo lại; Của quá trình phục chế một chi tiết máy chính xác.

Làm chủ giải pháp thiết kế ngược, khá là dễ dàng đối với một kỹ sư hoặc cử nhân có chuyên môn về cơ khí chế tạo. Và nó cũng không quá khó đối với một kỹ thuật viên trái ngành. Chỉ cần doanh nghiệp chú ý lựa chọn đúng đối tác cung cấp có đủ năng lực và đội ngũ; Để chuyển giao công nghệ trọn gói gồm thiết bị và phần mềm. Trong đó, việc làm chủ thiết bị rất nhanh và dễ dàng nhưng chiếm đến 60% tỷ lệ quyết định chất lượng; Và làm chủ phần mềm thì lâu hơn và chỉ chiếm 40%.

C. Sản phẩm

Tuỳ theo nhu cầu về độ chính xác, kích thước của đối tượng cần Thiết kế ngược. Và tốc độ đáp ứng trong trường hợp phải dừng máy, dây chuyền sản xuất để thực hiện quét 3D. Mà chúng ta sẽ lựa chọn thiết bị và phần mềm phù hợp nhất và kinh tế nhất.

1. Gói sản phẩm thiết kế ngược giá rẻ, gồm:

• Thiết bị: máy quét 3D cầm tay Einscan pro 2X đa chức năng
• Option: chân đế chuyên dụng (Industrial pack)
• Phần mềm: Solid Edge và Geomagic Essential
• Thích hợp: sản phẩm có kích thước từ 100 mm đến 500 mm. Với độ chính xác có thể đạt được ~40 micron.

2. Gói sản phẩm thiết kế ngược dành cho sản phẩm có kích thước trung bình lớn, gồm:

• Thiết bị: máy quét 3D cầm tay laser Freescan X7
• Option: bộ đồ gá quét 3D chuyên dụng
• Phần mềm: Geomagic Design X
• Thích hợp: sản phẩm có kích thước từ 200 mm đến 4000 mm. Với độ chính xác có thể đạt được ~30 micron.

3. Gói sản phẩm thiết kế ngược độ chính xác cao, gồm:

• Thiết bị: máy quét 3D cố định Solutionix C500
• Option: bộ đồ gá quét 3D chuyên dụng
• Phần mềm: Geomagic Design X
• Thích hợp: sản phẩm có kích thước từ 100 mm đến 500 mm. Với độ chính xác có thể đạt được ~10 micron

Trạm (máy) in 3D – 3D Printer Farm là một phương tiện sản xuất bồi đáp. Nơi có thể dễ dàng xử lý 10.000 sản phẩm in 3D với mức giá hợp lý và thời gian nhanh. Một khi sản phẩm được tung ra thị trường và chứng minh sự thành công; Nó sẽ được sản xuất hàng loạt trong các nhà máy truyền thống để tận dụng lợi thế của máy móc công cụ chuyên dụng.

A. Vấn đề

Trong cùng thời gian xử lý số lượng đơn hàng như đề cập ở trên; Một trạm máy in 3D vẫn có thể đáp ứng đồng thời các dự án tạo mẫu nhanh cho mục đích thu hẹp khoảng cách và thời gian ra thị trường của hàng nghìn sản phẩm mới khác. Đây là một bí quyết lớn, ngay cả những thương hiệu toàn cầu cũng muốn nhúng tay vào.

Tiêu biểu như EOS, Stratasys, 3D System, Bigrep USA, 3DHub, v.v.v và còn nhiều thương hiệu tầm cỡ khác. Là các đơn vị dẫn đầu trong xây dựng và vận hành Trạm in 3D với năng lực và khả năng đáp ứng sản xuất bồi đắp quy mô rất lớn.

B. Giải pháp

Không phải có số lượng máy in 3D đủ lớn là có thể xây dựng một trạm in 3D. Việc cung cấp quyền truy cập mở cho hàng trăm kỹ sư và thực hiện các dự án khác nhau trên nền tảng Web hoặc App. Là giải pháp công nghệ 4.0 mà một trạm máy in 3D phải được thiết lập ngay từ đầu để có thể hoạt động hết công suất.

C. Sản phẩm

Phương án 1

• Số lượng máy in 3D: 12 máy CUBIcon
• Công nghệ in 3D: FFF
• Vật liệu in: sợi nhựa PLA, ABS, PC, 
• Phương thức truyền tải data: wifi
• Phần mềm điều khiển: CubiCreator
• U.S.P: chi phí in 3D thấp,

Phương án 2

• Số lượng máy in 3D: 12 máy Form 3
• Công nghệ in 3D: LFS
• Vật liệu in: trên 24 loại resin: white, clear, gray, high temp, tough, rigid, elastic, flexible, v.v.v
• Phương thức truyền tải data: wifi
• Phần mềm điều khiển: Perform
• Phần mềm giám sát: Dashboard
• U.S.P: chất lượng in láng mịn, chính xác, đáp ứng đa ứng dụng

Makerspace SHTP-IC
Link bài viết chi tiết

Fab Lab EIU
Link bài viết chi tiết

Phòng đo lường cơ khí – HCMUTE
Link bài viết chi tiết