Kỹ sư Việt sáng chế bộ gá hàn vỏ xe ôtô

Dự án "Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế và đổi mới công nghệ chế tạo đồ gá hàn khung đầu và sườn xe ôtô con" được KS Nguyễn Văn Thủy và 20 cộng sự thuộc Công ty cổ phần Công nghệ Đức Trung thực hiện trong hơn 2 năm. Đề tài kéo dài từ tháng 6/2018 đến tháng 12/2020, nhưng trước đó, KS Thủy đã dành nhiều năm để tìm hiểu, nghiên cứu về công nghệ này.

Anh cho biết, thiết kế và chế tạo đồ gá hàn khung vỏ là mấu chốt để thay đổi mẫu mã xe ôtô. Đối với các hãng xe, mẫu mã được thay đổi hàng năm. Từ nhu cầu này, nhóm nghiên cứu quyết định xây dựng dự án tạo ra sản phẩm là đồ gá hàn khung đầu và sườn xe ôtô con. Đây là nền tảng để nhóm nghiên cứu hướng đến dần làm chủ hoàn toàn thiết kế, chế tạo khung vỏ xe ôtô con.

KS Thủy chia sẻ, thời điểm năm 2018, ngành công nghiệp ôtô trong nước chủ yếu là lắp ráp, chưa tự thiết kế sản xuất. Các hãng xe đều có nhà cung cấp thiết bị đồ gá hàn khung vỏ riêng. Ở Việt Nam, chưa công ty nào có khả năng thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị đồ gá hàn khung vỏ xe này. Với giúp đỡ của Viện Nghiên cứu Cơ khí, một startup được thành lập là Công ty cổ phần Công nghệ Đức Trung, thực hiện nhiệm vụ hoàn thiện thiết kế đồ gá hàn khung vỏ xe ôtô con phục vụ thị trường trong nước và xuất khẩu.
 

Sau khi nhận dữ liệu đầu vào gồm dữ liệu các chi tiết khung vỏ ôtô cần hàn, GUN hàn (súng hàn), điểm hàn... bộ phận thiết kế sẽ cài đặt các dữ liệu này vào trong môi trường thiết kế 3D. Bộ đồ gá được cấu tạo từ nhiều cụm lắp nhỏ (hay còn gọi là các cụm Unit), mỗi cụm Unit này bao gồm 2 nhóm kết cấu chính: định vị chi tiết hàn và kẹp chặt chi tiết hàn.

Các chi tiết khung vỏ cần hàn với nhau sẽ được đưa vào định vị và kẹp chặt trên bộ đồ gá này. Bộ phận thiết kế sẽ sử dụng phần mềm mô phỏng để kiểm tra hoạt động hàn của bộ đồ gá. Sau khi thiết kế bộ đồ gá 3D hoàn thiện, bộ phận thiết kế chuyển dữ liệu này cho khách hàng kiểm tra rồi chuyển sang khâu chế tạo.

Tại công đoạn lắp ráp, chi tiết chế tạo và các chi tiết mua của bộ đồ gá sẽ được tiến hành phân loại theo từng cụm Unit. Các cụm Unit sau khi được lắp ráp và kiểm tra độ chính xác sẽ được lắp đặt lên chi tiết Base tạo bộ đồ gá. Sản phẩm sẽ được kiểm tra độ chính xác bằng thiết bị đo không gian ba chiều Faro Arm. Đạt yêu cầu, bộ đồ gá được chuyển sang công đoạn lắp đặt hệ thống điện và khí nén rồi chạy kiểm tra thử nghiệm.

Theo anh Thủy, để tạo ra được một bộ khung vỏ ôtô hoàn thiện, phải trải qua rất nhiều các công đoạn hàn. Mỗi công đoạn hàn như vậy sẽ cần một bộ đồ gá. Khung vỏ ôtô là sản phẩm có độ chính xác rất cao do đó bộ đồ gá hàn cũng đòi hỏi yêu cầu khắt khe về độ chính xác. "Sai số cho phép của sản phẩm sau khi lắp ráp hoàn thiện so với thiết kế là ±0.2 mm", anh cho biết.

Sản phẩm cuối cùng, bộ đồ gá sẽ định vị và kẹp chặt các chi tiết cố định theo đúng vị trí thiết kế. Lúc này các GUN hàn được tích hợp, cánh tay Robot sẽ hàn các chi tiết lại với nhau tạo thành một cụm thuộc khung vỏ xe ôtô.

Khung vỏ xe ôtô có vài trăm chi tiết. Để có thể sản xuất xe ôtô hàng loạt mà chất lượng lại đồng nhất là nhờ các loại đồ gá hàn với độ chính xác cao để cố định các chi tiết với nhau. Các robot hàn sẽ thực hiện việc hàn các liên kết. Các chi tiết của thân xe được cố định vị trí chính xác với nhau trên một bộ khung nhờ các cơ cấu định vị và kẹp chặt bằng khí nén hoặc bộ kẹp cơ khí trong kết cấu của bộ đồ gá hàn.
 

Sau khi thiết kế, chế tạo thành công sản phẩm, Công ty Cổ phần Đức Trung đã thực hiện các hợp đồng cung cấp đồ gá hàn cho môt số đối tác nước ngoài ở Nhật Bản, Thái Lan và tham gia vào dự án cung cấp đồ gá hàn cho nhà máy sản xuất ôtô. Dự kiến nhóm sẽ tiếp tục mở rộng nghiên cứu công nghệ này để có thể làm chủ thiết kế và chế tạo toàn bộ dây chuyền chế tạo thân vỏ xe ôtô.

TS Đỗ Quốc Quang, Ủy viên Ban Chủ nhiệm Chương trình nghiên cứu đào tạo xây dựng hạ tầng kỹ thuật công nghệ cao, thuộc Chương trình Quốc gia phát triển Công nghệ cao đến năm 2020 của Bộ Khoa học và Công nghệ đánh giá cao nghiên cứu này. Ông cho rằng đồ gá hàn (Jig) cho khung đầu xe trong ngành chế tạo ôtô là một trong những thiết bị đòi hỏi độ chính xác cao và rất khó chế tạo. Các hãng sản xuất ôtô nước ngoài như Honda, Toyota... và trong nước như Vinfast đều phải nhập các thiết bị này từ nước ngoài về Việt Nam để sản xuất. Thành công này đánh dấu bước tiến mới của ngành công nghiệp hỗ trợ của Việt Nam. Sản phẩm của dự án có hàm lượng kết tinh công nghệ cao, nguyên vật liệu đầu vào ít hơn nhiều so với các sản phẩm cơ khí truyền thống khác nên chắc chắn sản phẩm sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao. Sản phẩm đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng trong lĩnh vực sản xuất ôtô của Việt Nam cũng như tham gia vào thị trường xuất khẩu.