Hcmute: Thiết kế và chế tạo máy tự động làm dĩa ăn bằng vật liệu thân thiện với môi trường

Lượng rác thải nhựa đang gia tăng đáng kể, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Dĩa dùng một lần làm từ nhựa là một phần lớn trong lượng rác thải này. Tác động môi trường của dĩa dùng một lần rất tiêu cực, gây hại cho động vật biển và làm ô nhiễm nguồn nước. Việc tìm kiếm giải pháp thay thế dĩa nhựa là cần thiết. Dĩa sinh học làm từ vật liệu tự nhiên hoặc vật liệu tái chế là một giải pháp tiềm năng. Máy móc sản xuất dĩa tự động từ vật liệu thân thiện môi trường sẽ giúp sản xuất quy mô lớn, đáp ứng nhu cầu thị trường và giảm thiểu tác động môi trường. Nghiên cứu này hướng đến việc chế tạo một máy làm dĩa tự động hiệu quả, thân thiện với môi trường và có khả năng cạnh tranh về chi phí. Chi phí sản xuất dĩa tự động được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo tính khả thi của dự án. So sánh dĩa nhựa và dĩa sinh học cho thấy sự vượt trội của dĩa sinh học về mặt bảo vệ môi trường. Ứng dụng của vật liệu thân thiện môi trường trong sản xuất dĩa mở ra nhiều cơ hội kinh doanh mới. Thị trường dĩa sinh học đang phát triển mạnh mẽ.

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên thế giới về dĩa compostable, dĩa phân hủy sinh học, và dĩa từ nguyên liệu tái chế. Các sản phẩm dĩa từ nguyên liệu tái chế như mo cau, bột mì, và lá cây đã được sản xuất, nhưng quy mô còn nhỏ. Nghiên cứu này tập trung vào việc lựa chọn vật liệu thân thiện môi trường phù hợp cho sản xuất hàng loạt. Lá chuối, bìa carton tái chế, và bột năng được lựa chọn do sự sẵn có, giá thành thấp, và khả năng phân hủy sinh học. Nguyên liệu sản xuất dĩa sinh học cần đáp ứng các tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm và độ bền. Tiêu chuẩn chất lượng dĩa thân thiện môi trường được đặt ra để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Quá trình sản xuất dĩa tự động được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu lãng phí. Cơ sở lý thuyết về vật liệu và kỹ thuật chế tạo được áp dụng trong nghiên cứu. Tính toán thiết kế máy được thực hiện để đảm bảo độ bền và khả năng vận hành ổn định. Mác thép được lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo độ bền của khung máy. Giá thành máy làm dĩa tự động được tối ưu hóa.

Khung máy được làm từ thép có độ bền cao. Thiết kế đảm bảo độ cứng vững và chịu được lực ép lớn. Tính toán độ bền khung máy được thực hiện để đảm bảo an toàn. Cơ cấu truyền động sử dụng động cơ bước và hệ thống dây đai. Lựa chọn động cơ được dựa trên yêu cầu về tốc độ và mô-men xoắn. Cơ cấu hút vật liệu và hệ thống lấy sản phẩm được thiết kế hiệu quả. Cơ cấu quét chất kết dính đảm bảo lớp kết dính đồng đều trên bề mặt dĩa. Thiết kế khuôn ép đảm bảo tạo hình dĩa chính xác và hiệu quả. Lựa chọn xy lanh khí nén phù hợp với lực ép cần thiết. Tính toán và chọn hệ thống gia nhiệt cho khuôn đảm bảo chất lượng dĩa. Chọn động cơ cho cơ cấu truyền đai là một bước quan trọng trong quá trình thiết kế. Giải pháp sản xuất dĩa được tối ưu hóa để đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả.

Hệ thống điều khiển sử dụng bộ điều khiển Arduino. Thiết kế mạch điện đảm bảo an toàn và hiệu quả. Phần mềm điều khiển được lập trình để tự động hóa toàn bộ quy trình. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển được mô tả rõ ràng. Bộ nguồn tổ ong cung cấp điện cho hệ thống điều khiển. Thành phần Arduino Mega 2560 là bộ xử lý trung tâm. Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển động cơ bước TB6600 đảm bảo hoạt động chính xác của động cơ. Thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ đảm bảo nhiệt độ khuôn được duy trì ổn định. Relay bán dẫn SSR được sử dụng để điều khiển thiết bị gia nhiệt. Sơ đồ kết nối bộ điều khiển nhiệt độ được mô tả cụ thể. Bộ điều khiển nhiệt độ RKC REX-C100 được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ. Máy làm dĩa tự động được điều khiển thông qua giao diện người dùng đơn giản và dễ sử dụng.

Các thử nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu quả của máy làm dĩa tự động. Năng suất của máy đạt được được so sánh với năng suất của phương pháp thủ công. Chất lượng dĩa được đánh giá về độ bền, khả năng chống thấm, và tính thẩm mỹ. Thời gian phân hủy sinh học của dĩa được đo đạc. Kết quả thử nghiệm được phân tích để đánh giá hiệu quả của vật liệu thân thiện môi trường và thiết kế máy. So sánh với dĩa nhựa cho thấy sự vượt trội về mặt môi trường. Tốc độ sản xuất dĩa được ghi nhận và phân tích. Hiệu quả kinh tế của giải pháp được đánh giá dựa trên chi phí sản xuất và giá bán. Phân tích chu kỳ sống của dĩa giúp đánh giá toàn diện tác động môi trường. Đánh giá tác động môi trường của giải pháp được đưa ra dựa trên kết quả phân tích.

Nghiên cứu cho thấy máy tự động làm dĩa ăn từ vật liệu thân thiện môi trường có hiệu quả cao và tiềm năng ứng dụng thực tiễn lớn. Giải pháp này góp phần giải quyết vấn đề rác thải nhựa và bảo vệ môi trường. Đề xuất tiếp tục nghiên cứu để cải thiện hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Đề xuất mở rộng quy mô sản xuất để đáp ứng nhu cầu thị trường. Đề xuất nghiên cứu các loại vật liệu thân thiện môi trường mới. Đề xuất hợp tác với các doanh nghiệp để thương mại hóa sản phẩm. Định hướng cải tiến máy móc và quy trình sản xuất. Cơ hội kinh doanh dĩa thân thiện môi trường rất tiềm năng. Tài liệu tham khảo được liệt kê đầy đủ.