Xu hướng ứng dụng công nghệ trong công nghiệp gia công kim loại

Trong cuộc cách mạng công nghiệp toàn cầu 4.0, đứng trước áp lực phải đổi mới để không bị đào thải do tụt hậu, ngành công nghiệp cơ khí cũng có những bước tiến mới. Bằng cách áp dụng các xu hướng công nghệ mới, ngành công nghiệp gia công kim loại đã cải thiện quy trình sản xuất, vận hành, kinh doanh,… và trở thành một trong những ngành mũi nhọn, có triển vọng phát triển nhất. Hãy cùng RX Tradex tìm hiểu về xu hướng ứng dụng công nghệ trong công nghiệp gia công kim loại qua bài viết dưới dây.

1. Xu hướng ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI).

Trí tuệ nhân tạo hay AI (Artificial Intelligence) là một phần mềm trí tuệ được lập trình, cài đặt vào máy móc giúp chúng có khả năng phân tích dữ liệu, tự động hóa hành động để làm việc thay cho con người trong các nhiệm vụ lặp đi lặp lại hay công việc có tính nguy hiểm. Hiện nay AI đang trở thành một công cụ quan trọng trong ngành chế tạo kim loại. Thông qua các thuật toán và phân tích dữ liệu nâng cao, AI có thể tự động hóa quy trình sản xuất. Cụ thể trong ngành công nghiệp gia công cơ khí, AI được tích hợp vào máy móc, thiết bị giúp cải thiện, kiểm soát chất lượng tự động và giảm đáng kể tình trạng lãng phí nguồn nguyên, vật liệu. Có thể nói, trí tuệ nhân tạo là “chìa khóa vàng” giúp doanh nghiệp nâng cao sức cạnh tranh trên thị trường hiện nay.

Một số xu hướng ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo AI và tự động hóa trong công nghiệp gia công kim loại là:

• Tự động hóa một số nhiệm vụ trong quy trình sản xuất: Hàn, đúc và rèn, phay, cắt bằng tia nước,…
• Kiểm soát tính đồng đều sản phẩm: Ứng dụng AI trên các camera giúp nhà sản xuất quét và tìm ra các sản phẩm gia công lỗi, có dị vật, các sản phẩm không đạt chất lượng, nhằm đảm bảo tính đồng nhất của sản phẩm trước khi cung cấp ra thị trường. Đồng thời, trong quá trình sản xuất, công nghệ gia công cơ khí như máy CNC nhận hướng dẫn từ AI sẽ thực hiện điều chỉnh tự động, giúp gia công chính xác về kích thước, mẫu mã.
• Kiểm soát sai sót của các thiết bị máy móc: Dự đoán thời gian bảo trì bằng cách sử dụng cảm biến để theo dõi các điều kiện của thiết bị và phân tích dữ liệu liên tục. Các thuật toán dựa trên dữ liệu đã cung cấp có thể được sử dụng để dự đoán các lỗi thiết bị trong tương lai.
• …

2. Xu hướng ứng dụng công nghệ CNC.

CNC (Computer Numerical Control) được hiểu là công nghệ gia công cơ khí điều khiển hoạt động máy móc, thiết bị thông qua sự hỗ trợ của máy tính. Trong đó, bao gồm các loại máy gia công cơ khí như: Máy tiện CNC, máy cắt CNC, máy mài CNC, máy phay CNC,… Các loại máy gia công CNC là một phần không thể thiếu trong ngành chế tạo và gia công kim loại. Và để hoạt động hiệu quả, chúng cần được lập trình và điều khiển bởi kỹ sư có kinh nghiệm cũng như chuyên môn cao. Việc ứng dụng hệ thống máy móc CNC trong công nghiệp gia công kim loại có thể cắt giảm thời gian ngừng hoạt động của dây chuyền sản xuất, giúp quá trình vận hành diễn ra liên tục, giảm thiểu tối đa các sai sót, tăng năng suất trong thời gian dài.

Một số xu hướng ứng dụng công nghệ máy cơ khí tự động hóa và máy công cụ CNC trong công nghiệp gia công kim loại là:

• Cắt gọt kim loại chính xác: Bằng việc ứng dụng CNC, doanh nghiệp có thể thực hiện các thao tác gia công kim loại như cắt, gọt với độ chính xác cao. Qua đó, thành phẩm sau gia công sẽ có chất lượng tốt, đạt độ hoàn thiện cao nhất.
• Gia công nghệ thuật: CNC laser còn ứng dụng khắc các chi tiết hoa văn, bảng hiệu, hình ảnh 3D, quảng cáo, tạo mô hình…
• …

3. Xu hướng ứng dụng công nghệ Robot cộng tác tự động hóa.

Robot cộng tác có tên chuyên ngành là Collaborative Robotics, hay còn được gọi là Cobot. Hiện nay, các loại Cobot công nghiệp đều được thiết kế để làm việc cùng con người, với các đặc tính điển hình như: Đa dụng, thân thiện với người dùng, không gian lắp đặt nhỏ và giá thành hợp lý. Ngoài ra, Robot tự động hóa có thể thay thế con người thực hiện những công việc nguy hiểm trong lĩnh vực gia công như: Hàn, cắt, khoan,… Đồng thời, công nghệ gia công cơ khí này bù đắp tình trạng thiếu hụt lao động kỹ thuật cao của ngành công nghiệp gia công kim loại.

Một số xu hướng ứng dụng công nghệ Robot cộng tác tự động hóa trong công nghiệp gia công kim loại là:

• Ứng dụng hàn: Với Robot hàn, bạn sẽ có được độ chính xác, tốc độ và tính đồng đều ở mọi mối hàn. Cobot có thể xử lý các quy trình hàn MIG, TIG, cắt (bằng plasma và oxyfuel) cũng như hàn laser, hàn điểm và hàn quỹ đạo.
• Ứng dụng dập: Áp dụng Cobot vào tự động hóa quy trình gia công bằng máy dập. Hoạt động bằng cảm biến đặt ở băng truyền tín hiệu, Cobot thay thế con người trong công đoạn dập kim loại, tránh khả năng xảy ra tai nạn lao động.
• …

4. Xu hướng ứng dụng công nghệ in 3D.

Sản xuất đắp lớp (Additive Manufacturing) hay còn được biết đến rộng rãi với tên gọi “công nghệ in 3D”. Đây là một quá trình tạo ra vật thể bằng cách xếp chồng các lớp vật liệu kết dính theo thứ tự, dựa trên mô hình thiết kế 3D. Hiện có rất nhiều phương pháp in 3D kim loại như: Công nghệ in 3D SLS, công nghệ in 3D FDM, công nghệ in 3D SLA,… Sản xuất đắp lớp giúp các nhà sản xuất tạo ra các thiết kế phức tạp với lượng chất thải tối thiểu. Đồng thời, công nghệ này mang lại tốc độ sản xuất nhanh, chi phí tiết kiệm và mang đến nhiều cơ hội phát triển cho ngành công nghiệp gia công kim loại.

Một số xu hướng ứng dụng công nghệ công nghệ in 3D và sản xuất đắp lớp trong công nghiệp gia công kim loại là:

• Sản xuất mẫu thử: Phương pháp sản xuất kim loại truyền thống sẽ hạn chế nhiều về mặt thiết kế, nguyên liệu và thời gian. Nên với công nghệ in 3D giúp giai đoạn sản xuất mẫu nhanh chóng, tiết kiệm chi phí và có thể dễ dàng chỉnh sửa. Hiện công nghệ này đang được sử dụng để tạo ra các bộ phận kim loại, khuôn đúc và nguyên mẫu.
• Đa dạng thiết kế: Công nghệ sản xuất đắp lớp cho phép in 3D tạo ra nhiều sản phẩm có thiết kế và hình dạng phức tạp, và chúng rất khó sản xuất bằng các phương pháp sản xuất truyền thống.
• …

5. Xu hướng ứng dụng công nghệ Internet of Things (IoT).

Internet of Things – Mạng lưới kết nối thiết bị Internet, là một khái niệm đề cập đến sự kết nối giữa các thiết bị điện tử thông minh, cảm biến, máy móc thông qua mạng lưới Internet. Các thiết bị này có khả năng tương tác với nhau, chia sẻ dữ liệu, thông tin để tự động hóa các quy trình sử dụng thiết bị. Cảm biến IoT được tích hợp vào máy móc trong ngành công nghiệp gia công kim loại để thu thập và phân tích dữ liệu, nhằm đưa ra các lệnh để máy móc có thể tự động hóa thực hiện nhiệm vụ của mình. Ngoài ra, dữ liệu này còn được phân tích, tối ưu hóa việc vận hành và bảo trì máy móc, nâng cao hiệu quả, tiết kiệm chi phí, gia tăng tuổi thọ của các thiết bị gia công.

Một số xu hướng ứng dụng công nghệ IoT trong công nghiệp gia công kim loại là:

• Tự động hóa: IoT được thiết kế để tự động hóa các hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người. Việc cài đặt IoT vào các thiết bị gia công giúp chúng có thể tự thực hiện các nhiệm vụ từ đơn giản đến phức tạp. 
• Quản lý từ xa: Doanh nghiệp có thể quan sát được tiến độ, điều khiển và kiểm soát thiết bị gia công từ xa thông qua trung tâm quản lý của IoT mà không cần có mặt trực tiếp tại công xưởng sản xuất.
• Quản lý máy móc và chất lượng sản phẩm: Khi lắp đặt cảm biến IoT vào dây chuyền, máy móc và kết hợp mô hình Digital Twins, doanh nghiệp có thể theo dõi hoạt động sản xuất đang diễn ra và tình trạng máy móc trong thời gian thực. Chất lượng sản phẩm gia công sẽ được quản lý dễ dàng, có thể điều chỉnh khi cần thiết.
• …

6. Xu hướng ứng dụng công nghệ Digital Twins.

Digital Twins (Bản sao kỹ thuật số) được hiểu là một công nghệ gia công cắt gọt ảo cho phép ta xây dựng mô hình giả tưởng từ thế giới thật bằng dữ liệu và đồ hoạ 3D. Chúng giám sát các sản phẩm, máy móc bằng thông tin được lập trình và sau đó tạo ra các mô phỏng cùng dự đoán về sản phẩm. Digital Twins được các nhà máy áp dụng vào công nghiệp gia công kim loại để mô phỏng quy trình sản xuất. Chúng giúp các doanh nghiệp giải quyết nhanh gọn tình huống bất ngờ và cải thiện chất lượng sản phẩm tốt hơn. Từ đó, doanh nghiệp có cơ sở, dữ liệu để điều chỉnh và hoàn thiện dây chuyền sản xuất, máy móc một cách hợp lý. Đồng thời, chúng giúp tiết kiệm tối đa chi phí nhờ giảm thiểu rủi ro với hoạt động sản xuất thực tế và đẩy nhanh tốc độ đưa sản phẩm ra thị trường.

Một số xu hướng ứng dụng công nghệ Digital Twins trong công nghiệp gia công kim loại là:

• Phương pháp bảo trì dự đoán: Digital Twins giúp doanh nghiệp mô phỏng hoạt động và thông số của các loại máy móc, thiết bị gia công kim loại. Qua đó, giúp tổ chức bảo trì hiệu quả và giảm thời gian ngừng hoạt động, tiết kiệm chi phí sửa chữa.
• Tối ưu hóa quy trình sản xuất: Phần mềm chạy các mô phỏng nâng cao do cảm biến IoT cung cấp. Khi AI phụ trách có đủ dữ liệu, chúng có thể mô phỏng toàn bộ quá trình và xác định được các yếu tố cần được cải thiện để thành phẩm gia công hoàn hảo hơn.
• …

7. Xu hướng ứng dụng phần mềm CAD và CAM.

Thuật ngữ Computer-Aided Design (CAD) và Computer-Aided Manufacturing (CAM) thường được sử dụng để mô tả các phần mềm dùng để thiết kế, gia công và điều khiển dụng cụ cắt thông qua máy tính. Phần mềm CAD cho phép các nhà thiết kế và kỹ sư tạo ra các mô hình 3D chi tiết, chính xác của các bộ phận hoặc sản phẩm cần gia công chế tạo. Những mô hình này sau đó có thể được mô phỏng và thử nghiệm trước khi bắt đầu chế tạo thực tế, giảm nguy cơ sai sót và lãng phí vật liệu. Trong khi đó, phần mềm CAM cho phép lập trình hiệu quả, để máy CNC thực hiện quy trình chế tạo theo thông số kỹ thuật của mô hình CAD. Điều này có thể tăng độ chính xác và nhất quán trong sản phẩm cuối cùng, đồng thời giảm thời gian và chi phí sản xuất. Có thể nói, CAD và CAM trong công nghiệp gia công kim loại là hai phần mềm bổ trợ luôn đi kèm với nhau để làm việc hiệu quả hơn. Chúng đang ngày càng trở nên phổ biến vì chúng cho phép độ chính xác và hiệu quả cao hơn trong quá trình thiết kế và sản xuất.

Một số xu hướng ứng dụng công nghệ phần mềm CAD và CAM trong công nghiệp gia công kim loại là:

• Chức năng mô phỏng hình học mạnh: Tích hợp phần mềm CAD và CAM vào máy CNC giúp mô tả hình dáng khuôn phức tạp nhưng tiết kiệm thời gian hơn do sử dụng mô hình hình học theo cấu trúc mặt cong từ dữ liệu số.
• Quản lý quy trình gia công kim loại: Bằng cách sử dụng công nghệ gia công cắt gọt CAM, doanh nghiệp có thể quản lý toàn bộ hoạt động gia công kim loại, từ đó cải thiện năng suất và hiệu quả công việc.
• Lập mô hình mẫu: Với sự hỗ trợ của hệ thống máy tính, công nghệ CAD và CAM giúp doanh nghiệp lập mô hình mẫu với tính chính xác cao, được hiển thị dưới dạng mô tả hai hoặc ba chiều.
• …

Tổng kết.

Mong rằng bài viết xu hướng ứng dụng công nghệ trong công nghiệp gia công kim loại đã giúp các doanh nghiệp nắm bắt được xu hướng và đuổi kịp những đổi mới trong ngành công nghiệp gia công cơ khí nói riêng và lĩnh vực cơ khí nói chung. Ngoài ra, để giúp các doanh nghiệp cập nhật kiến thức và xu hướng một cách hiệu quả RX Tradex đã tổ chức Triển lãm METALEX Việt Nam 2023, nơi giúp các doanh nghiệp giao lưu, học hỏi, tìm kiếm cơ hội để nâng cao giá trị doanh nghiệp trên thị trường cạnh tranh khốc liệt. Ngoài ra, RX Tradex cũng dự kiến mở các cuộc triển lãm quốc tế hàng đầu như Vietnam Manufacturing Expo, NEPCON Vietnam và Waste and Recycling Vietnam.