Chia sẻ Thiết kế và mô hình hóa sản phẩm nhựa trong SOLIDWORKS

Author
Thiết kế và mô hình hóa sản phẩm nhựa trong phần mềm SOLIDWORKS
Theo các nghiên cứu của Tech-Clarity cho thấy chất lượng từng chi tiết trong sản phẩm rất quan trọng đối với sự thành công của mỗi sản phẩm, tuy nhiên lỗi sản xuất trên các chi tiết của sản phẩm nhựa là một trong những vấn đề lớn ảnh hưởng xấu đến khả năng cạnh tranh của sản phẩm.
Mặc dù hiểu được tầm ảnh hưởng của điều đó, nhưng thật khó để tránh các lỗi sản xuất vì 96% các nhà sản xuất được khảo sát đều cho rằng luôn tìm thấy các lỗi sản xuất trong quá trình thử nghiệm khuôn. Các nhà sản xuất cũng hiểu rằng phải bỏ ra chi phí khá cao cho việc sửa các lỗi trong quá trình thử nghiệm khuôn và làm tăng thêm 26% vào tổng chi phí sản xuất khuôn.
Hãy tưởng tượng nếu bạn có thể đưa ra phương án có sai số thấp nhất trong quá trình thiết kế, thì bạn có thể tránh những lỗi trước khi thử nghiệm khuôn và tiết kiệm một số chi phí?
Nghiên cứu này dựa trên cuộc khảo sát của 265 nhà sản xuất, chỉ ra các khó khăn phổ biến khi thiết kế các sản phẩm nhựa và khuôn, tác động đến quá trình sử dụng sản phẩm cùng giải pháp khắc phục. Bảng báo cáo còn đưa ra đưa ra 5 cách thực hành tốt nhất để giúp bạn đảm bảo các sản phẩm nhựa được sản xuất giống như thiết kế.

Làm thế nào để bạn duy trì sức cạnh tranh?
Điều gì quan trọng nhất để có được lòng tin từ khách hàng? Quan trọng nhất đó chính là Chất lượng - Giá thành - Độ tin cậy .

Nếu bạn không thể đáp ứng được các mục tiêu này, bạn sẽ không có được sự tin tưởng của khách hàng.


Điều gì làm ảnh hưởng đến tính cạnh tranh?
Nếu bạn không thể sản xuất các các sản phẩm giống như thiết kế, thì doanh nghiệp của bạn sẽ ít có cơ hội thành công. Các công ty đánh giá lỗi sản xuất là vấn đề hàng đầu ảnh hưởng xấu đến khả năng cạnh tranh. Các lỗi có thể bao gồm các vấn đề về thẩm mỹ, kết cấu, tính năng của sản phẩm. Những vấn đề này sẽ tạo ra những sản phẩm kém chất lượng và làm doanh nghiệp mất uy tín.
Các vấn đề khác bao gồm sự chậm trễ đưa sản phẩm ra thị trường và chi phí cao. Mặt khác, nếu các vấn đề này được tìm thấy trong quá trình thử nghiệm khuôn, các lỗi phát sinh buộc nhà sản xuất phải làm lại khuôn hoặc thay đổi thiết kế, chính những điều này là công đoạn làm tiêu tốn thời gian và chi phí phát triển sản phẩm. Chi phí vượt quá giới hạn khiến bạn cắt giảm lợi nhuận cũng như đưa ra mức giá có sức cạnh tranh thấp hơn.

Cải thiện thiết kế
Việc thiết kế chính xác các sản phẩm nhựa và đảm bảo khuôn sản xuất theo thiết kế là rất quan trọng. Các công ty cho biết rằng, lỗi sản xuất là vấn đề hàng đầu gây ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng cạnh tranh. Mặc dù việc đảm bảo sản phẩm nhựa không bị lỗi là yếu tố rất quan trọng đối với sự thành công của sản phẩm, nhưng việc tránh các lỗi trong quá trình sản xuất vẫn là khó khăn hàng đầu, đặc biệt đối với các nhà thiết kế sản phẩm. Dựa vào kinh nghiệm, họ có khả năng xác định các rủi ro khi sản xuất ra các sản phẩm lỗi nhưng thật khó để dự đoán được những lỗi đó sẽ xảy ra ở đâu.

Thời gian sản xuất thực tế
Trong khi các nhà thiết kế khuôn mẫu xem việc hạn chế các lỗi sản xuất là một trong những khó khăn hàng đầu, thì việc tối ưu hóa thời gian sản xuất còn là khó khăn lớn hơn. Các nhà thiết kế khuôn thường gần với quy trình sản xuất hơn, vì vậy họ có thể biết được chính xác giá trị thời gian sản xuất thực tế.

Sự hợp tác
Trên thực tế, những khó khăn trong việc hợp tác làm việc cùng nhau cũng được cho là rất khó cần giải quyết. Cách giải quyết những khó khăn này phụ thuộc vào các quyết định được đưa ra bởi những nhà thiết kế sản phẩm nhựa và khuôn mẫu nên việc hợp tác hiệu quả là rất quan trọng. Các nhà thiết kế khuôn thông thường là các đơn vị bên ngoài nên việc hợp tác, trao đổi thông tin thường gặp khó khăn, gây ra tình trạng khó thống nhất giữa các bên.


Chi phí phát sinh từ các lỗi sản phẩm
Ảnh hưởng của các lỗi phát sinh trong quá trình sản xuất là rất lớn. Trung bình, để sửa chữa sẽ làm tăng thêm 26% vào tổng chi phí của khuôn. Khuôn càng phức tạp và đắt tiền, thì chi phí sửa chữa càng lớn. Ngay cả khuôn có chi phí thấp cũng tác động đáng kể, có thể làm gia tăng 18% chi phí. Các nhà thiết kế cần có những phương thức tốt hơn để kết nối, cũng như có cái nhìn rõ hơn về tác động trong các quyết định của mình, để có thể tránh được các chi phí phụ cũng như các chi phí phát sinh trong quá trình thử nghiệm khuôn.

Một chu trình thử nghiệm khuôn bao gồm một lần chạy mẫu, kiểm tra lỗi, khắc phục và sau đó là một lần chạy mẫu khác. Quá trình khắc phục bao gồm làm lại khuôn, điều chỉnh các đường làm mát và sửa đổi thiết kế. Trong khi xảy ra lỗi, cần phải có quá trình thử nghiệm và điều chỉnh các tham số. Những người trả lời khảo sát thừa nhận rằng, phải mất trung bình 7 chu kỳ thử nghiệm khuôn mới thành công và đưa vào sản xuất hàng loạt, với mỗi chu kỳ kéo dài khoảng 14 ngày. Giả dụ chỉ cần giảm hai chu kỳ có thể cho phép bạn sản xuất sớm hơn một tháng.


Trung bình, việc sửa chữa các lỗi làm gia tăng thêm 26% vào tổng chi phí của khuôn.


Những khó khăn đối với các nhà thiết kế
Ngoài một số khó khăn chung, các nhà thiết kế khuôn mẫu cũng phải vật lộn với những vấn đề khác thường gặp hơn. Khoảng 55% các nhà thiết kế gặp khó khăn trong việc chọn vật liệu, tiếp theo là xác định nơi đặt các gân chịu lực (24%) và xác định góc nghiêng thích hợp (24%). Các nhà thiết kế khuôn cho rằng họ gặp nhiều vấn đề trong việc xác định vị trí các cổng rót (44%), nơi đặt đường làm mát (41%) và các vị trí chốt đẩy (41%). Chất lượng sản phẩm có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, tuy nhiên thật khó để xử lý những vấn đề này mà không có bất kỳ hướng dẫn nào.

Nhu cầu của các nhà thiết kế chi tiết và khuôn
Dựa vào kết quả của nghiên cứu này chúng tôi đã xác định được một số nhu cầu quan trọng cần phải được đáp ứng để sản xuất các sản phẩm nhựa tốt hơn.

Kỹ sư thiết kế chi tiết cần
  • Thông tin đầy đủ về khả năng sản xuất.
  • Hợp tác hiệu quả hơn với các nhà thiết kế khuôn.
  • Cải thiện kiến thức về các tác dụng của vật liệu.
  • Nâng cao kiến thức về các tiêu chuẩn thiết kế, chẳng hạn như góc nghiêng hoặc nơi đặt gân tăng cứng.
Kỹ sư thiết kế khuôn cần
  • Thông tin chi tiết sản phẩm để tránh lỗi sản xuất.
  • Các nhà thiết kế sản phẩm sử dụng công nghệ mới nhất để giúp họ đưa ra các đánh giá về mô hình thiết kế.
  • Thông tin chi tiết sản phẩm để cải thiện thời gian sản xuất thực tế.
  • Hướng dẫn về các tiêu chuẩn thiết kế cho các đường làm mát, lỗ chốt, vị trí cổng rót và đường phân khuôn.
  • Để đáp ứng những nhu cầu này, chúng tôi khuyến nghị năm cách thức sau đây để cải thiện thiết kế sản phẩm nhựa và khuôn.
1. Tạo điều kiện hợp tác
  • Các quyết định được đưa ra bởi nhà thiết kế sản phẩm và khuôn là phụ thuộc lẫn nhau nên sự hợp tác ăn ý giữa cả hai là rất quan trọng. Các nhà thiết kế khuôn có nhiều năm kinh nghiệm về quy trình sản xuất sẽ giúp ích rất nhiều cho quy trình thiết kế sản phẩm, trong khi người thiết kế sản phẩm hiểu rõ về các quy chuẩn của từng bộ phận trong sản phẩm. Tuy nhiên, các nhóm thường làm việc độc lập nhau nên việc thảo luận và thống nhất trở nên khó khăn hơn.
    Cải thiện mối quạn hệ hợp tác là điều quan trọng. Hợp tác tốt giữa các bên để nắm bắt được toàn bộ vấn đề dễ hơn. Bằng cách làm việc cùng nhau, nhà thiết kế khuôn mẫu sẽ hiểu rõ về các tiêu chuẩn của sản phẩm và nhà thiết kế sản phẩm có cái nhìn rõ ràng về các tiêu chí quan trọng trong sản xuất, điều đó sẽ hạ thấp chi phí của khuôn, giảm thời gian sản xuất thực tế và giảm nguy cơ lỗi sản xuất.
    Doanh nghiệp nên xem xét các nền tảng có thể tạo điều kiện hợp tác tốt hơn, cung cấp cho mỗi nhà thiết kế quyền truy cập và khả năng xem đối với những gì người khác làm. Một lợi ích khác khi sử dụng nền tảng thích hợp để làm việc chung là hợp lý hóa quy trình thay đổi thiết kế. Thật tuyệt vời khi một thay đổi được thực hiện trên sản phẩm có thể tự động cập nhật trong thiết kế khuôn, giúp mọi người tránh việc thông tin bị chậm trễ, tránh làm việc trên các phiên bản thiết kế cũ.
2. Sử dụng công nghệ phục vụ cho công việc
  • Thiết kế các sản phẩm nhựa và khuôn tương đối phức tạp,chúng đòi hỏi kiến thức chuyên môn cao về vật liệu dẻo, nhiệt động lực học... Tác động của các yếu tố gây biến đổi phải được xem xét để đưa ra quyết định đúng đắn, tuy nhiên khó có thể xem xét nhiều các yếu tố cùng một lúc, và đặc biệt quá trình ép phun là hết sức phức tạp. Để giải quyết những vấn đề này, các nhà thiết kế phải mất nhiều năm để phát triển trình độ chuyên môn. Tuy nhiên, việc phụ thuộc quá nhiều vào con người dẫn đến những khó khăn nhất định khi họ đến giai đoạn nghỉ hưu hoặc không còn làm việc tại Doanh nghiệp.
    Trong số những Doanh nghiệp chưa đầu tư vào công nghệ để hỗ trợ quy trình thiết kế và ép phun, thì chỉ có 13% nhân lực sử dụng hướng dẫn của công ty để giúp tránh các lỗi sản xuất. Phần còn lại dựa vào kinh nghiệm cá nhân hoặc lời khuyên từ các chuyên gia, nhưng nó chỉ áp dụng được cho hiện tại. Điều gì sẽ xảy ra khi các chuyên gia này không còn phục vụ cho Doanh nghiêp của bạn?
    Các nhà thiết kế khuôn cho rằng nên sử dụng công nghệ cho cả việc thiết kế các sản phẩm và khuôn. Các công cụ phần mềm cung cấp nhiều tính năng nắm bắt các tiêu chí nhanh nhất và hướng dẫn thực hành thiết kế tốt. Các phầm mềm thiết kế khuôn và sảm phẩm nhựa chất lượng có khả năng tự động thêm góc nghiêng, kiểm tra các đường phân khuôn, đảm bảo độ hở tiêu chuẩn ổn định. Kèm theo đó, thư viện CAD chứa các chi tiết dùng chung hay chi tiết mua giúp tiết kiệm thời gian thiết kế. Kết hợp lại tất cả các khả năng này đều đẩy tiến độ nhanh hơn và làm cho các thiết kế có chất lượng tốt hơn.
3. Mô phỏng quá trình ép phun cho quy trình sản xuất
  • Như những thảo luận vừa rồi, ép phun rất phức tạp, gần như không thể dự đoán tác động của tất cả các nguy cơ mà không có sự trợ giúp từ công nghệ. Việc kiểm tra các lỗi sản xuất làm tăng thêm 26% chi phí và chúng làm tổn hại đến sự thành công của toàn bộ sản phẩm, mô phỏng khuôn phun có thể là một công cụ mạnh mẽ. Trên thực tế, 97% những người sử dụng tinh năng mô phỏng cho rằng đây là một công cụ hữu ích để giúp sản xuất các bộ phận chất lượng. Mô phỏng ép phun cung cấp cho người dùng nhiều thông tin có giá trị.
    Ví dụ: Bạn có thể so sánh các tùy chọn khác nhau để lựa chọn vật liệu, ước tính và tối ưu hóa thời gian sản xuất trong thực tế cũng như xác định các lỗi tiềm ẩn có khả năng gặp phải khi sản xuất. Công nghệ đánh giá các tùy chọn khác nhau và xác định các vấn đề trong quá trình thiết kế, cho phép các kỹ sư có thể thực hiện các thay đổi nhằm cải thiện và tối ưu thiết kế để từng chi tiết được sản xuất giống như thiết kế. Tất cả sẽ giúp thực hiện những điều chỉnh nhanh hơn và tiết kiệm hơn ngay trong quá trình thiết kế thay vì phải kiểm tra trong quá trình thử nghiệm khuôn, và có nhiều lựa chọn hơn để khắc phục vấn đề.
    Ví dụ: Thiết kế chi tiết yêu cầu phải có các lỗ thông hơi làm mát, nhưng mô phỏng cho thấy các đường hàn sẽ được hình thành ở một bên của các lỗ thông hơi. Đường hàn hình thành khi dòng chảy nóng tách ra, chẳng hạn như khi nó chạy xung quanh lỗ thông hơi hoặc các vị trí khác nhau của chi tiết, và vật liệu bắt đầu nguội đi trước khi dòng chảy nối lại. Do đó, hai mặt sẽ không liên kết với nhau liền mạch, vấn đề này tạo ra một điểm yếu về cấu trúc trong sản phẩm. Khi xác định vấn đề này trong quá trình thiết kế, kỹ sư có thể điều chỉnh vị trí của các lỗ thông hơi, thay đổi hình dạng, điều chỉnh bố cục của các lỗ thông hơi hoặc có thể lựa chọn vật liệu khác nhau. Nếu các vấn đề không được tìm ra cho đến khi thử nghiệm khuôn, các giải pháp sẽ bị hạn chế hơn nhiều. Ví dụ: Bạn có thể điều chỉnh các thông số, nhưng chỉnh sửa thông số có thể gây ra các vấn đề khác như cong vênh hoặc thời gian sản xuất thực bị dài hơn. cùng với đó là mỗi chu kỳ chạy một mẫu chạy thử, kiểm tra các bộ phận, điều chỉnh và thực hiện chạy thử một chu kỳ khác sẽ làm chậm so với thời gian dự kiến thời gian, trong khi với mô phỏng thì vừa nhanh, rẻ tiền và cho phép bạn thử nhiều lựa chọn thay thế khác.

4. Mô phỏng quá trình ép phun cho quá trình thiết kế
Mô phỏng ép phun là công đoạn rất hiệu quả, bằng cách sử dụng tính năng mô phỏng trong quá trình thiết kế sản phẩm, bạn có thể tối ưu hóa thiết kế sản phẩm cho quá trình đúc. Do đó, hạn chế các vấn đề xấu dẫn đến kéo dài thời gian thử nghiệm khuôn.
Trên thực tế, những người sử dụng tính năng mô phỏng ép phun trong quá trình thiết kế nói rằng thời gian thử nghiệm khuôn giảm hơn 37% so với những người không sử dụng mô phỏng trong quá trình thiết kế.

5. Tích hợp mô phỏng ép phun và thiết kế
Hạn chế các rào cản đối với mô phỏng trong quá trình thiết kế

Sử dụng mô phỏng ép phun trong quy trình thiết kế sản phẩm cực kỳ có lợi và cho phép bạn đưa bản vẽ vào sản xuất chỉ trong vài tuần hoặc vài tháng. Tuy nhiên, để tiết kiệm thời gian ở cuối quá trình ta nên thêm một chút thời gian trong quá trình thiết kế để tiến hành phân tích.
Cách để vận hành hợp lý quá trình thiết kế và mô phỏng là sử dụng giải pháp mô phỏng tích hợp với giải pháp thiết kế. Biểu đồ cho thấy những giải pháp tích hợp rất hữu ích, các kỹ sư và nhà phân tích thiết kế nhận thấy rằng việc chia sẻ các thông tin thiết kế và hợp tác dễ dàng hơn nhiều khi các giải pháp được tích hợp.
Tích hợp hợp lý hóa quy trình làm việc
Khi các giải pháp thực hiện trên các phần mềm riêng biệt, bạn phải thực hiện nhiều công việc để tiến hành phần tích sản phẩm. Đầu tiên, bạn phải nhập mô hình thiết kế vào phần mềm mô phỏng. Giống như một bản dịch ngôn ngữ tự động từ tiếng Anh sang tiếng Việt có thể sẽ không hoàn hảo, việc nhập hình học thiết kế vào một chương trình mới không phải lúc nào cũng hoàn hảo và các bề mặt có thể cần được xử lý. Sau đó, với mỗi thay đổi thiết kế, bạn phải thực hiện lại quá trình nhập và điều chỉnh lại biên dạng hình học. Khi các giải pháp được tích hợp trong cùng một nền tảng, quá trình chuẩn bị mô hình để phân tích được sắp xếp hợp lý hơn nhiều. Thậm chí tốt hơn thế, bạn có thể chạy nhiều lần phân tích mà không phải trải qua quá trình chuẩn bị mô hình, do đó thực hiện dễ dàng hơn trong việc sử dụng giải pháp mô phỏng.
Một tính năng hữu ích khác của giải pháp tích hợp là bạn không phải lãng phí thời gian để xác định các thuộc tính vật liệu đã được xác định trong mô hình thiết kế. Mô phỏng có thể sử dụng lại tất cả dữ liệu vật liệu đó để phân tích.

Kết luận
Chất lượng các chi tiết là rất quan trọng cho thành công của sản phẩm nhựa. Nếu các chi tiết của bạn có chất lượng thấp, nó sẽ gây ra chất lượng kém cho toàn bộ sản phẩm và làm cho sản phẩm kém cạnh tranh hơn. Giải quyết những khó khăn này là thật không dễ dàng. Vô vàn thông số ảnh hưởng đến chất lượng của các chi tiết nhựa và gần như sẽ không thể dự đoán được những gì sẽ xảy ra trong quá trình đúc mà không có sự trợ giúp từ công nghệ. Công nghệ phù hợp có thể tạo ra một sự khác biệt đáng kể.
Các khuyến nghị
Dựa trên kinh nghiệm và nghiên cứu cho ra báo cáo này, Tech-Clarity đưa ra các khuyến nghị sau:
Tạo điều kiện hợp tác giữa các nhà thiết kế sản phẩm và khuôn mẫu.
Sử dụng công nghệ để bổ sung thêm kinh nghiệm.
Hỗ trợ thiết kế và sản xuất với mô phỏng ép phun.
Sử dụng mô phỏng ép phun sớm và thường xuyên.
 

Đặt mua Tài liệu Thiết kế & Phát triển sản phẩm với giá ưu đãi

Top