Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu quá trình gia nhiệt cho khuôn sử dụng chụp khí

Đồ án tốt nghiệp giới thiệu quy trình gia nhiệt cho khuôn sử dụng chụp khí, tối ưu hóa các trường hợp thực nghiệm trong công nghệ chế tạo máy.

• Tác giả: Hồ Ngọc Phúc
• Người hướng dẫn: PGS. Đỗ Thành Trung
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Thử Nghiệm Quá Trình Gia Nhiệt Cho Khuôn Có Dùng Chụp Khí Với Các Trường Hợp Đã Được Tối Ưu
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu đề tài
• 1.4. Ý nghĩa khoa học
• 1.5. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6.1. Nghiên cứu lý thuyết
• 1.6.2. Nghiên cứu thực nghiệm
• 1.7. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.7.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.7.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 2.1. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
• 2.1.1. Nghiên cứu ngoài nước
• 2.1.2. Nghiên cứu trong nước
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3.1. Khái niệm về khuôn ép nhựa
• 3.2. Kết cấu chung của một bộ khuôn
• 3.3. Công nghệ ép phun
• 3.3.1. Ép phun là gì
• 3.3.2. Quy trình ép phun
• 3.3.3. Vai trò công nghệ ép phun đối với cuộc sống
• 3.4. Phân loại khuôn ép phun
• 3.5. Hệ thống gia nhiệt
• 3.5.1. Khái niệm về nhiệt độ điều khiển trong khuôn
• 3.5.2. Các phương pháp gia nhiệt
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG VÀ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
• 4.1. Mô hình mô phỏng
• 4.1.1. Phương pháp mô phỏng
• 4.1.2. Các bước mô phỏng gia nhiệt bằng chụp khí
• 4.1.3. Các bước mô phỏng tấm hốc nước gia nhiệt
• 4.2. Sơ bộ về mô hình thí nghiệm
• 4.2.1. Mô hình chụp khí
• 4.2.2. Hệ thống hốc gia nhiệt bằng nước
• 4.3. Mô hình thực nghiệm
• 4.3.1. Quá trình ép thực nghiệm
• 4.3.2. Thí nghiệm gia nhiệt bằng chụp khí
• 4.3.3. Thí nghiệm gia nhiệt bằng hốc nước nước
• 4.4. Thiết bị hỗ trợ
• 4.4.1. Máy gia nhiệt nước
• 4.4.2. Phần mềm smartview
• 4.4.3. Súng gia nhiệt
• 4.4.4. Phần mềm origin8
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM
• 5.1. Thông số mô phỏng và thực nghiệm của quá trình gia nhiệt
• 5.1.1. Thông số mô phỏng
• 5.1.2. Thông số thực nghiệm
• 5.2. Kết quả quá trình gia nhiệt bằng chụp khí
• 5.2.1. Kết quá mô phỏng
• 5.2.2. Kết quả thực nghiệm
• 5.2.3. So sánh bề mặt tấm stamp giữa mô phỏng và thực nghiệm
• 5.2.4. Thông số để vẽ biểu đồ
• 5.2.5. So sánh biểu đồ và đánh giá
• 5.2.6. Đánh giá kết quả
• 5.3. Kết quả quá trình gia nhiệt khuôn bằng hốc nước
• 5.3.1. Kết quá mô phỏng
• 5.3.2. Kết quả thực nghiệm
• 5.3.3. So sánh bề mặt tấm Insert giữa mô phỏng và thực nghiệm
• 5.3.4. So sánh biểu đồ và đánh giá
• 5.3.5. Đánh giá kết quả
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Kết luận
• 6.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu gia nhiệt khuôn là một yếu tố quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo máy, đặc biệt là trong quy trình sản xuất khuôn ép nhựa. Gia nhiệt khuôn không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng mà còn quyết định hiệu suất sản xuất. Đề tài này nhằm mục đích tìm hiểu và thử nghiệm quy trình gia nhiệt cho khuôn có sử dụng chụp khí, từ đó tối ưu hóa quá trình sản xuất. Theo nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ chế tạo máy hiện đại vào quy trình gia nhiệt giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí sản xuất. Đặc biệt, việc sử dụng chụp khí trong gia nhiệt đã chứng minh được ưu điểm vượt trội trong việc duy trì nhiệt độ ổn định và đồng đều trên bề mặt khuôn.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh cạnh tranh khốc liệt của ngành công nghiệp nhựa, việc tối ưu hóa quy trình gia nhiệt khuôn là rất cần thiết. Nghiên cứu này tập trung vào việc thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của các phương pháp gia nhiệt khác nhau, đặc biệt là gia nhiệt khuôn bằng chụp khí. Các kết quả từ nghiên cứu sẽ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và nâng cao hiệu suất sản xuất. Đề tài cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển các phương pháp đo lường và phân tích dữ liệu để tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó tạo ra các sản phẩm nhựa có chất lượng cao và tiết kiệm năng lượng.

II. Tổng quan về đề tài

Đề tài này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về quy trình gia nhiệt khuôn ép nhựa, đặc biệt là trong việc áp dụng công nghệ chế tạo máy hiện đại. Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng việc sử dụng chụp khí trong gia nhiệt có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Quy trình gia nhiệt được thực hiện thông qua việc mô phỏng và thử nghiệm thực tế, nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả gia nhiệt. Việc nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm sẽ giúp nhóm nghiên cứu đưa ra các phương pháp cải tiến cụ thể, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất khuôn ép nhựa.

2.1. Nghiên cứu liên quan

Nghiên cứu trước đây trong lĩnh vực gia nhiệt khuôn đã chỉ ra rằng hệ thống gia nhiệt hiện tại chưa tối ưu hóa hoàn toàn. Các nghiên cứu trong và ngoài nước đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ sản xuất tiên tiến có thể làm tăng hiệu quả gia nhiệt. Nghiên cứu này sẽ tổng hợp các kiến thức đã có và áp dụng vào thực tiễn, từ đó phát triển các phương pháp mới nhằm cải thiện quy trình gia nhiệt khuôn. Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm sẽ giúp đưa ra các giải pháp hiệu quả cho ngành công nghiệp nhựa.

III. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc thiết kế thí nghiệm và mô phỏng quy trình gia nhiệt. Mô phỏng gia nhiệt sẽ được thực hiện bằng phần mềm Ansys, giúp dự đoán sự phân bố nhiệt độ và hiệu quả của các phương pháp gia nhiệt khác nhau. Các thí nghiệm thực tế sẽ được tiến hành trên bề mặt khuôn ép nhựa với các điều kiện gia nhiệt khác nhau. Kết quả từ mô phỏng và thực nghiệm sẽ được so sánh để đánh giá hiệu quả của từng phương pháp. Việc này sẽ giúp xác định được phương pháp tối ưu nhất cho quy trình gia nhiệt khuôn.

3.1. Thiết kế thí nghiệm

Thiết kế thí nghiệm bao gồm các bước chuẩn bị mô hình mô phỏng và thực nghiệm. Nhóm nghiên cứu sẽ xây dựng mô hình khuôn ép nhựa có sử dụng chụp khí và hốc nước gia nhiệt. Các thông số kỹ thuật sẽ được xác định rõ ràng để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình thực hiện. Các thiết bị hỗ trợ như máy gia nhiệt nước và phần mềm phân tích sẽ được sử dụng để thu thập và xử lý dữ liệu. Kết quả thu được từ thí nghiệm sẽ được phân tích để đưa ra các khuyến nghị cho quy trình gia nhiệt trong sản xuất thực tế.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả từ nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng chụp khí trong gia nhiệt khuôn mang lại hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Các thí nghiệm cho thấy sự phân bố nhiệt độ đồng đều và ổn định, giúp giảm thiểu các khuyết điểm trên bề mặt khuôn. Phân tích hiệu suất cho thấy rằng quy trình gia nhiệt bằng chụp khí không chỉ tối ưu hóa thời gian gia nhiệt mà còn tiết kiệm năng lượng trong quá trình sản xuất. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất.

4.1. So sánh kết quả

So sánh giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy rằng mô phỏng có thể dự đoán chính xác quá trình gia nhiệt. Mặc dù có một số khác biệt nhỏ giữa các kết quả, nhưng nhìn chung, mô phỏng đã cung cấp một cái nhìn tổng quan về hiệu quả của các phương pháp gia nhiệt. Việc này cho thấy rằng mô phỏng có thể trở thành một công cụ hữu ích trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, giúp các nhà sản xuất có thể đưa ra quyết định chính xác hơn về phương pháp gia nhiệt phù hợp.

V. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng việc áp dụng chụp khí trong quy trình gia nhiệt khuôn có thể cải thiện đáng kể hiệu suất sản xuất và chất lượng sản phẩm. Các phương pháp được đề xuất có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất khuôn ép nhựa. Hướng phát triển tiếp theo sẽ tập trung vào việc nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố thực tế ảnh hưởng đến quy trình gia nhiệt, nhằm đảm bảo rằng các phương pháp này không chỉ hiệu quả trên lý thuyết mà còn khả thi trong thực tế sản xuất.

5.1. Đề xuất cải tiến

Đề xuất cải tiến quy trình gia nhiệt khuôn cần được thực hiện dựa trên các kết quả nghiên cứu. Việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến thiết bị gia nhiệt sẽ giúp tăng cường hiệu quả và giảm thiểu chi phí sản xuất. Ngoài ra, cần nghiên cứu thêm về các vật liệu mới cho khuôn và công nghệ gia nhiệt, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu hóa bền vững cho ngành công nghiệp nhựa.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong công nghệ gia công vật liệu polymer, quá trình phun ép nhựa giữ vai trò trọng yếu trong việc sản xuất hàng loạt các sản phẩm có độ chính xác cao và biên dạng hình học phức tạp. Nhiệt độ của bề mặt lòng khuôn là thông số công nghệ quyết định trực tiếp đến trạng thái chảy dẻo, khả năng điền đầy lòng khuôn, thời gian đông đặc và mức độ kết tinh của vật liệu nhựa. Khi nhiệt độ bề mặt khuôn không đạt mức cần thiết, dòng nhựa nóng chảy bị làm lạnh sớm, gây ra các khuyết tật như điền đầy không hoàn toàn (short shot), bề mặt sản phẩm xuất hiện vết nối dòng hoặc suy giảm cơ tính. Ngược lại, nếu nhiệt độ phân bố không đồng đều hoặc thời gian làm mát bị kéo dài không kiểm soát, chi tiết nhựa rất dễ bị biến dạng cong vênh, co ngót cục bộ và làm tăng thời gian chu kỳ sản xuất (cycle time).

Để giải quyết bài toán này, đồ án tốt nghiệp mã số CKM-16 thực hiện nghiên cứu đề tài: "Thử nghiệm quá trình gia nhiệt cho khuôn có dùng chụp khí với các trường hợp đã được tối ưu" tại Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy, Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác lập thông qua 4 nhiệm vụ cụ thể:

1. Xác định phương pháp gia nhiệt tối ưu cho bề mặt khuôn ép nhựa.
2. Mô phỏng quá trình truyền nhiệt và phân bố nhiệt độ trên khuôn bằng phần mềm Ansys.
3. Đánh giá hiệu suất truyền nhiệt của hệ thống gia nhiệt sử dụng chụp khí và hệ thống hốc nước.
4. Tổng hợp, so sánh và phân tích đối chứng giữa kết quả mô phỏng số và dữ liệu đo đạc thực nghiệm.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống gia nhiệt cho khuôn ép nhựa sử dụng chụp khí nóng (với kết cấu chụp khí đã được tối ưu hóa kích thước) và hệ thống gia nhiệt khuôn sử dụng hốc dẫn nước tuần hoàn. Trọng tâm nghiên cứu hướng vào cơ chế truyền nhiệt đối lưu - dẫn nhiệt và sự phân bố trường nhiệt độ trên bề mặt tấm lòng khuôn (tấm insert và tấm stamp).

Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian được thực hiện tại các phòng thí nghiệm và xưởng thực hành của Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, với hệ thống khuôn thực nghiệm được thiết kế và gá đặt trên máy ép nhựa thực tế. Về mặt thời gian và thông số khảo sát, đề tài tập trung đo đạc và tính toán sự biến thiên nhiệt độ trong giai đoạn gia nhiệt quá độ (transient state) từ 5 giây đến 30 giây, tương ứng với dải nhiệt độ khí nóng từ 300°C đến 500°C và dải nhiệt độ nước nóng từ 60°C đến 80°C.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết của đồ án được xây dựng dựa trên các nguyên lý nhiệt động lực học, truyền nhiệt và kết cấu khuôn ép phun polymer. Về mặt kết cấu, bộ khuôn hoàn chỉnh được chia thành hai phần chính: phần khuôn cái (cavity/khuôn âm) gá trên tấm cố định và phần khuôn đực (core/khuôn dương) gá trên tấm di động của máy ép nhựa. Hoạt động của khuôn gắn liền với chu trình ép phun 4 giai đoạn: làm nóng chảy nguyên liệu nhựa (hạt nhựa nguyên sinh hoặc tái sinh như PE, PP, ABS, PC, PVC); trục vít tạo áp lực cao bơm nhựa nóng chảy vào lòng khuôn đóng; hệ thống giải nhiệt/làm mát khuôn hoạt động để hóa rắn sản phẩm; mở khuôn và hệ thống chốt đẩy đưa sản phẩm ra ngoài.

Nhóm tác giả đã tổng quan các giải pháp kiểm soát nhiệt độ khuôn động, bao gồm: gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa (steam heating), gia nhiệt bằng dầu nóng tuần hoàn (hot oil heating), gia nhiệt bằng cảm ứng điện từ (induction heating), gia nhiệt hỗ trợ bằng khí nóng (gas-assisted/air-assisted mold temperature control - GMTC/AMTC) và gia nhiệt bằng hốc nước (water cavity). Dựa trên phân tích ưu nhược điểm, đề tài lựa chọn khảo sát chuyên sâu hai phương pháp:

• Phương pháp gia nhiệt bằng chụp khí: Khí nóng được tập trung qua chụp khí định hình nhằm truyền nhiệt nhanh trực tiếp lên bề mặt lòng khuôn, thích hợp cho nhu cầu nâng nhiệt độ cục bộ lên mức cao trong thời gian ngắn mà không làm tăng tải trọng nhiệt lên toàn bộ thân khuôn.
• Phương pháp gia nhiệt bằng hốc nước: Nước nóng tuần hoàn qua các hốc dẫn nhiệt chế tạo bên trong tấm khuôn, mang lại khả năng phân bố nhiệt đồng đều, kiểm soát nhiệt độ ổn định và an toàn vận hành cao.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa mô phỏng số trị (CFD) và đo kiểm thực nghiệm:

• Nghiên cứu mô phỏng: Ứng dụng phần mềm Ansys (module Fluid Flow) để giải hệ phương trình động lực học chất lưu và truyền nhiệt. Kỹ thuật chia lưới (meshing) sử dụng phần tử tứ diện (tetrahedral) kết hợp thiết lập lớp biên lạm phát (inflation layers) tại các bề mặt tiếp xúc (interfaces) nhằm mô tả chính xác gradient nhiệt độ và lớp biên dòng chảy.
• Nghiên cứu thực nghiệm: Chế tạo mô hình khuôn thực tế có tích hợp chụp khí tối ưu và đường hốc nước; sử dụng súng khò nhiệt công nghiệp Makita HG6530V và máy gia nhiệt nước để cung cấp nguồn nhiệt; thu thập trường nhiệt độ bề mặt bằng máy đo nhiệt độ hình ảnh hồng ngoại Fluke TiS20.
• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu mô phỏng được trích xuất bằng các công cụ Polyline và Timestep Selector trong Ansys; dữ liệu ảnh nhiệt thực nghiệm được phân tích thông qua phần mềm SmartView và xử lý thống kê, vẽ đồ thị tương quan bằng phần mềm Origin8.

Thiết kế và thiết lập hệ thống thử nghiệm

Hệ thống thử nghiệm được thiết kế và tính toán các điều kiện biên cho cả mô hình mô phỏng CFD và mô hình thực nghiệm thực tế:

Thành phần thông số	Hệ thống gia nhiệt bằng chụp khí	Hệ thống gia nhiệt bằng hốc nước
Miền lưu chất (Fluid Domain)	Không khí (Air)	Nước (Water)
Lưu lượng khối lượng dòng chảy (Mass Flow Rate)	11,24 g/s (quy đổi từ 550 lít/phút)	467 g/s
Nhiệt độ lưu chất đầu vào (Inlet Temperature)	300°C, 400°C, 500°C	60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C
Miền vật rắn (Solid Domain)	Thép kết cấu C45 (C45 Steel)	Thép kết cấu C45 (C45 Steel)
Hệ số truyền nhiệt tấm kim loại ra môi trường	45 W/(m²·K)	45 W/(m²·K)
Hệ số truyền nhiệt đối lưu bề mặt tiếp xúc	500 W/(m²·K)	500 W/(m²·K)
Nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ môi trường	30°C	30°C
Các điều kiện biên hình học chính	Inlet, Outlet, Insert_interface, Air_interface	Inlet, Outlet, Core_interface, Water_interface
Thiết bị cung cấp nguồn nhiệt	Súng gia nhiệt khí nóng Makita HG6530V	Máy gia nhiệt nước khuôn chuyên dụng
Thiết bị thu nhận và phân tích dữ liệu nhiệt	Camera nhiệt Fluke TiS20, SmartView, Origin8	Camera nhiệt Fluke TiS20, SmartView, Origin8

Trong thiết lập chụp khí, chụp khí đã được tối ưu hóa về mặt kích thước hình học nhằm hướng luồng khí nóng từ đầu súng thổi bao phủ trực tiếp lên tấm stamp/insert mà không làm thất thoát quá nhiều nhiệt ra môi trường. Trong thiết lập hốc nước, các rãnh dẫn nước được bố trí cách bề mặt lòng khuôn một khoảng cách định sẵn để đảm bảo truyền nhiệt dẫn qua lớp thép C45 đồng đều nhất.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này trình bày tính cấp thiết của việc kiểm soát nhiệt độ khuôn trong bối cảnh nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa công nghiệp và giảm tỷ lệ phế phẩm. Tác giả nêu rõ mục tiêu nghiên cứu, nhiệm vụ đề tài, xác định đối tượng là hệ thống gia nhiệt khuôn dùng chụp khí tối ưu kết hợp khảo sát hốc nước gia nhiệt. Ý nghĩa khoa học của đề tài được định vị ở việc làm sáng tỏ cơ chế truyền nhiệt quá độ bằng mô phỏng số, trong khi ý nghĩa thực tiễn hướng đến việc cung cấp thông số công nghệ phục vụ trực tiếp quá trình sản xuất khuôn mẫu. Bố cục toàn văn đồ án gồm 6 chương cũng được khái quát tại phần này.

Chương 2: Tổng quan về đề tài

Tác giả hệ thống hóa các nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ điều khiển nhiệt độ khuôn động:

• Nghiên cứu của Shia-Chung Chen và cộng sự: Khảo sát hệ thống gia nhiệt hỗ trợ bằng khí kết hợp làm mát bằng nước; chứng minh thiết kế kênh khí dạng quạt cho phân bố nhiệt đồng đều hơn kênh dạng ống; tốc độ gia nhiệt đạt tới 30°C/s và nhiệt độ khuôn tăng từ 60°C lên 120°C trong 2 giây.
• Nghiên cứu của Jen-An Chang và cộng sự: Ứng dụng hệ thống kiểm soát nhiệt độ khuôn hỗ trợ bằng khí (GMTC) cho sản phẩm nhựa có phụ gia sợi thủy tinh; tốc độ gia nhiệt đạt 28°C/s; chứng minh khi kích thước khe khí tăng từ 4 mm lên 8 mm thì độ đồng đều nhiệt độ được cải thiện rõ rệt, bề mặt sản phẩm đạt chất lượng cao hơn.
• Nghiên cứu của Đỗ Thành Trung và cộng sự: Đánh giá phương pháp AMTC (Air-assisted mold temperature control), đạt nhiệt độ bề mặt khuôn 171,6°C (vượt quá nhiệt độ chuyển thủy tinh Tg của nhiều loại nhựa nhiệt dẻo); xác định tốc độ gia nhiệt đạt từ 6,3°C/s đến 6,58°C/s tương ứng với các độ dày sản phẩm 0,1 mm, 0,3 mm và 0,5 mm.

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 3 cung cấp cơ sở kỹ thuật về khuôn ép phun và hệ thống gia nhiệt:

• Kết cấu khuôn ép nhựa: Định nghĩa và phân tích chức năng của khuôn âm (cavity), khuôn dương (core), mặt phân khuôn cùng 6 hệ thống kết cấu: dẫn hướng - định vị, dẫn nhựa (bạc cuống phun, kênh dẫn, miệng phun), hệ thống đẩy, hệ thống lõi mặt bên (undercut), hệ thống thoát khí và hệ thống làm nguội.
• Công nghệ ép phun: Trình bày chi tiết chu trình 4 bước của máy ép nhựa và phân loại khuôn theo lực kẹp (nhỏ: 25 - 100 tấn, vừa: 100 - 500 tấn, lớn: 500 - 1000 tấn, rất lớn: trên 1000 tấn), theo số tầng lòng khuôn, cách bố trí tấm và kiểu kênh dẫn.
• Phân tích nhiệt và các phương pháp gia nhiệt: Đánh giá vai trò của nhiệt độ khuôn đối với độ kết tinh và độ bóng bề mặt chi tiết nhựa; phân tích nguyên lý truyền nhiệt của 4 phương pháp chính: hơi nước, dầu nóng, cảm ứng từ và chụp khí. Luận giải căn cứ kỹ thuật để lựa chọn thực nghiệm phương pháp chụp khí và hốc nước.

Chương 4: Thiết kế mô hình mô phỏng và mô hình thí nghiệm

Nội dung chương 4 tập trung vào quy trình thiết kế và thiết lập hệ thống thử nghiệm:

• Xây dựng quy trình mô phỏng trên phần mềm Ansys (module Fluid Flow): Nhập mô hình 3D từ các phần mềm CAD (Creo Parametric, SolidWorks, Inventor); thực hiện chia lưới với kỹ thuật lạm phát (Inflation) và phần tử tứ diện (Tetrahedral); cài đặt điều kiện biên cho dòng khí (lưu lượng khối 11,24 g/s, nhiệt độ đầu vào 300°C, 400°C, 500°C, hệ số đối lưu 500 W/(m²·K)) và dòng nước (lưu lượng khối 467 g/s, nhiệt độ đầu vào 60°C đến 80°C).
• Khai báo thông số vật liệu thép C45 cho tấm insert với hệ số truyền nhiệt đối lưu tự nhiên ra môi trường là 45 W/(m²·K), nhiệt độ ban đầu 30°C.
• Thiết lập mô hình thực nghiệm: Gia công chế tạo tấm insert, tấm stamp, chụp khí tối ưu và kết cấu hốc nước; gá đặt bộ khuôn lên máy ép nhựa; chuẩn bị thiết bị đo Fluke TiS20, súng nhiệt Makita HG6530V; thiết lập quy trình chụp ảnh nhiệt và phân tích dữ liệu qua phần mềm SmartView và Origin8.

Chương 5: Kết quả mô phỏng và thực nghiệm

Đây là chương nội dung thực nghiệm trọng tâm, trình bày toàn bộ số liệu và đồ thị đối chứng:

• Khảo sát quá trình gia nhiệt bằng chụp khí: Kết quả mô phỏng và thực nghiệm trên tấm stamp ở các mức nhiệt độ khí vào 300°C, 400°C và 500°C tại các mốc thời gian 10 giây, 20 giây và 30 giây. Phân tích sự suy giảm nhiệt độ từ vị trí cổng nạp khí (inlet) đến cổng thoát khí (outlet) thông qua đường đo Polyline.
• Khảo sát quá trình gia nhiệt bằng hốc nước: Kết quả mô phỏng và thực nghiệm trên bề mặt tấm insert ở các mức nhiệt độ nước cấp 60°C, 65°C, 70°C, 75°C và 80°C tại 6 mốc thời gian chuyển tiếp (5s, 10s, 15s, 20s, 25s và 30s).
• So sánh đối chứng: Trình bày các biểu đồ tương quan nhiệt độ theo tọa độ hình học và theo thời gian; đánh giá sai lệch giữa đường cong mô phỏng và dữ liệu phổ nhiệt từ camera Fluke TiS20.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương cuối cùng tổng kết các kết quả đạt được về tính ổn định nhiệt, khả năng dự đoán của mô hình Ansys CFD, đồng thời đưa ra các đề xuất cải tiến về tự động hóa và nâng cao độ chính xác khi áp dụng vào dây chuyền sản xuất công nghiệp.

Kết quả và đóng góp

Về kết quả kỹ thuật, nghiên cứu đã lượng hóa được đặc tính truyền nhiệt của hai phương pháp gia nhiệt trên bề mặt khuôn thép C45:

1. Đối với phương pháp gia nhiệt bằng chụp khí:

   • Khi cấp khí nóng ở các mức 300°C, 400°C và 500°C với lưu lượng 11,24 g/s (550 lít/phút), bề mặt tấm stamp đạt được sự gia tăng nhiệt độ nhanh chóng ngay trong 10 đến 30 giây đầu tiên.
   • Vùng nhiệt độ cao nhất luôn tập trung tại khu vực gần cổng nạp khí (inlet) và giảm dần về phía cổng thoát khí (outlet). Sự phân bố nhiệt độ trên mô hình Ansys đồng đều hơn so với đo đạc thực nghiệm do trong điều kiện thực tế tồn tại tổn thất nhiệt qua khe hở và đối lưu tự nhiên ra môi trường xung quanh.

2. Đối với phương pháp gia nhiệt bằng hốc nước:

   • Ở các mức nhiệt độ nước cấp 60°C, 65°C, 70°C, 75°C và 80°C với lưu lượng khối 467 g/s, bề mặt lòng khuôn (insert) đạt trạng thái ổn định nhiệt tốt sau chu kỳ 30 giây.
   • Mức độ đồng đều nhiệt độ của phương pháp hốc nước vượt trội so với phương pháp chụp khí, gradient nhiệt độ giữa các điểm trên bề mặt lòng khuôn duy trì ở mức thấp, giảm thiểu nguy cơ quá nhiệt cục bộ.

3. Đóng góp về mặt phương pháp và ứng dụng:

   • Xây dựng hoàn chỉnh quy trình mô phỏng số trên Ansys Fluid Flow với bộ thông số điều kiện biên chuẩn hóa (hệ số truyền nhiệt, lưu lượng khối, điều kiện tiếp xúc bề mặt) cho bài toán gia nhiệt khuôn ép nhựa.
   • Cung cấp dữ liệu thực nghiệm trực quan thông qua camera nhiệt hồng ngoại Fluke TiS20, chứng minh mô phỏng Ansys là công cụ tin cậy để dự đoán trường nhiệt độ khuôn, giúp các kỹ sư khuôn mẫu rút ngắn thời gian thử nghiệm và chế tạo thử (trial-and-error).
   • Đề xuất giải pháp sử dụng kết hợp chụp khí định hình cho các vùng cần gia nhiệt nhanh cục bộ và hốc nước cho các vùng cần ổn định nhiệt diện rộng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản đồ án ghi nhận các hạn chế và hướng mở rộng nghiên cứu như sau:

• Hạn chế: Kết quả phân bố nhiệt độ mô phỏng trên phần mềm Ansys cho độ đồng đều cao hơn so với kết quả thực nghiệm thực tế. Sự chênh lệch này xuất phát từ việc mô hình tính toán số chưa phản ánh trọn vẹn các yếu tố biến động môi trường sản xuất thực tế (nhiệt độ và lưu tốc gió phòng xưởng), sự sai khác về hệ số dẫn nhiệt thực của mác thép C45 theo dải nhiệt độ, tổn thất nhiệt tiếp xúc tại đồ gá cơ khí và sự rò rỉ khí nóng qua các khe hở lắp ghép thủ công của chụp khí.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Cải tiến kết cấu cơ khí của chụp khí nhằm tăng độ kín khít khi tiếp xúc với mặt phân khuôn, giảm thiểu tổn thất nhiệt đối lưu ra môi trường ngoài.
  • Nghiên cứu tích hợp hệ thống điều khiển tự động chu trình đóng/mở chụp khí đồng bộ với chu trình vận hành tự động của máy ép nhựa công nghiệp.
  • Mở rộng thử nghiệm đo đạc đối với các bộ khuôn có biên dạng hình học 3D phức tạp, các lòng khuôn nhiều tầng (stack mold) và đánh giá trực tiếp cơ tính, độ co ngót của sản phẩm nhựa ép thực tế sau khi được gia nhiệt bằng các phương pháp này.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Công nghệ Chế tạo máy, Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử và Kỹ thuật Vật liệu Polymer. Cụ thể, các nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng cao gồm:

• Quy trình từng bước (workflow) thiết lập bài toán mô phỏng nhiệt - thủy khí đa pha (CFD) trên phần mềm Ansys Fluid Flow/Fluent, từ khâu xử lý hình học CAD, kỹ thuật chia lưới Inflation đến việc khai báo các điều kiện biên giao diện (interfaces) và xuất dữ liệu qua công cụ Polyline.
• Phương pháp luận tổ chức thực nghiệm nhiệt học trên máy ép nhựa công nghiệp, kỹ thuật chụp ảnh nhiệt hồng ngoại bằng Fluke TiS20 và phương pháp xử lý số liệu ảnh nhiệt bằng phần mềm chuyên dụng SmartView kết hợp Origin8.
• Bộ thông số công nghệ thực tế (lưu lượng khí 11,24 g/s, lưu lượng nước 467 g/s, dải nhiệt độ khảo sát) làm cơ sở tính toán cho các đề tài nghiên cứu tối ưu hóa nhiệt độ khuôn ép phun tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp

1. Lưu lượng khối lượng dòng khí và nhiệt độ khí cấp được thiết lập bao nhiêu trong mô phỏng chụp khí?
   Trong mô phỏng Ansys và thực nghiệm gia nhiệt bằng chụp khí, lưu lượng thể tích của súng nhiệt Makita HG6530V là 550 lít/phút, được quy đổi sang lưu lượng khối lượng dòng chảy (Mass Flow Rate) là 11,24 g/s. Nhiệt độ đầu vào của khí (Temperature Inlet) được khảo sát tại 3 mức giá trị: 300°C, 400°C và 500°C.

2. Hệ thống gia nhiệt bằng hốc nước được khảo sát ở những mức nhiệt độ và thời gian nào?
   Hệ thống hốc nước được thiết lập mô phỏng và thực nghiệm với lưu lượng khối lượng nước là 467 g/s tại 5 mức nhiệt độ đầu vào: 60°C, 65°C, 70°C, 75°C và 80°C. Quá trình gia nhiệt được ghi nhận dữ liệu tại 6 mốc thời gian: 5 giây, 10 giây, 15 giây, 20 giây, 25 giây và 30 giây.

3. Vật liệu chế tạo tấm lòng khuôn (insert/stamp) trong nghiên cứu là gì và có thông số nhiệt học nào được khai báo?
   Tấm lòng khuôn được chế tạo bằng thép kết cấu C45 (C45 Steel). Trong phần mềm Ansys, vật liệu này được thiết lập thuộc miền chất rắn (Solid Domain) với hệ số truyền nhiệt đối lưu ra môi trường bên ngoài là 45 W/(m²·K) và nhiệt độ ban đầu của tấm khuôn được đặt ở mức 30°C.

4. Những thiết bị và phần mềm chuyên dụng nào được nhóm tác giả sử dụng trong quá trình thực nghiệm?
   Nghiên cứu sử dụng súng gia nhiệt khí nóng Makita HG6530V, máy gia nhiệt nước khuôn, camera đo nhiệt độ bằng hình ảnh nhiệt Fluke TiS20, phần mềm phân tích ảnh nhiệt SmartView và phần mềm vẽ đồ thị, xử lý dữ liệu thống kê Origin8.

5. Vì sao có sự sai khác về độ đồng đều nhiệt độ giữa mô phỏng Ansys và thực nghiệm?
   Kết quả mô phỏng Ansys hiển thị trường nhiệt độ đồng đều hơn so với thực nghiệm do mô hình số giả định các điều kiện biên lý tưởng. Trong thực nghiệm thực tế, trường nhiệt độ bị ảnh hưởng bởi sự thất thoát nhiệt qua khe hở lắp ghép của chụp khí, hiện tượng đối lưu không khí tự nhiên không ổn định tại xưởng, điện áp nguồn cấp cho súng nhiệt và sai số do góc chụp của camera hồng ngoại.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành việc nghiên cứu, mô phỏng số và thử nghiệm thực tế quá trình gia nhiệt cho khuôn ép nhựa sử dụng chụp khí tối ưu và hệ thống hốc nước tuần hoàn. Kết quả đối chứng giữa phần mềm Ansys và camera nhiệt Fluke TiS20 khẳng định tính chính xác và khả năng ứng dụng của mô phỏng CFD trong việc dự đoán đặc tính phân bố nhiệt độ khuôn thép C45. Công trình cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm và thông số công nghệ rõ ràng, góp phần hỗ trợ các kỹ sư khuôn mẫu trong việc tối ưu hóa chu trình gia nhiệt, nâng cao chất lượng sản phẩm ép phun polymer.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Trong ngành công nghiệp nhựa, gia nhiệt khuôn ép nhựa là một công đoạn quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Việc hiểu rõ và áp dụng đúng quy trình gia nhiệt không chỉ giúp cải thiện hiệu suất sản xuất mà còn giảm thiểu chi phí và thời gian sản xuất. Bên cạnh đó, quá trình gia nhiệt khuôn cũng có thể giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất và tăng cường hiệu suất. Hiệu suất và chất lượng sản phẩm cuối cùng phụ thuộc rất lớn vào sự ổn định và độ chính xác của các quá trình này.

Thấy được lợi ích của quá trình gia nhiệt khuôn đóng vai trò vô cùng quan trọng. Chính vì thế, nhóm chúng em chọn đề tài: " Thử nghiệm quá trình gia nhiệt cho khuôn có dùng chụp khí với các trường hợp đã được tối ưu”.2 Tính cấp thiết của đề tài Trong ngành công nghiệp sản xuất nhựa, việc tối ưu hóa quá trình gia nhiệt khuôn ép nhựa là một yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất. Việc sử dụng chụp khí trong quá trình gia nhiệt là một trong những giải pháp tiên tiến nhằm cải thiện các đặc tính của sản phẩm nhựa và nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất. Đề tài này tập trung vào việc thử nghiệm và đánh giá quá trình gia nhiệt cho khuôn có dùng chụp khí với các trường hợp đã được tối ưu, từ đó đề xuất các phương án cải tiến nhằm tối đa hóa hiệu quả sản xuất.

Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp đo lường, phân tích dữ liệu tính chất các vật liệu rất quan trọng để cải thiện chất lượng sản phẩm và nâng cao năng suất trong ngành công nghiệp, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường. Việc thử nghiệm quá trình gia nhiệt cho khuôn có dùng chụp khí và tối ưu các điều kiện gia nhiệt là rất cần thiết vì giúp xác định được các điều kiện gia nhiệt tối ưu, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa. Giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất bằng cách giảm tỷ lệ phế phẩm và nâng cao hiệu quả sử dụng khuôn. Góp phần vào việc phát triển các quy trình sản xuất tiên tiến, hiện đại, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Vì vậy tính cấp thiết của đề tài "Thử nghiệm quá trình gia nhiệt cho khuôn có dùng chụp khí với các trường hợp đã được tối ưu" nằm ở việc nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm, đồng thời đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững và cạnh tranh của ngành công nghiệp nhựa trong thời kỳ hiện đại.3 Mục tiêu đề tài - Xác định phương pháp gia nhiệt tối ưu. - Mô phỏng quá trình gia nhiệt bằng phần mềm Ansys. - Đánh giá hiệu suất của hệ thống gia nhiệt bằng chụp khí. - Tổng hợp, so sánh và phân tích kết quả thí nghiệm.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài góp phần phát triển và hoàn thiện các phương pháp gia nhiệt mới, giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất trong ngành cơ khí và công nghiệp chế tạo.

Nghiên cứu giúp hiểu rõ hơn về cơ chế truyền nhiệt trong khuôn, bao gồm cả quá trình gia nhiệt và giải nhiệt. Điều này góp phần vào việc xây dựng lý thuyết và mô hình hóa quá trình truyền nhiệt trong các hệ thống kỹ thuật. Đề tài mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới về các phương pháp gia nhiệt, đặc biệt là trong việc tối ưu hóa các quá trình này để nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm. Kết quả từ đề tài có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên và giảng viên trong các trường đại học và các cơ sở đào tạo kỹ thuật, giúp nâng cao chất lượng đào tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực cơ khí và nhiệt học.2 Ý nghĩa thực tiễn Việc tối ưu hóa quá trình gia nhiệt cho khuôn giúp giảm thời gian chu kỳ sản xuất, từ đó tăng năng suất và hiệu quả của quy trình sản xuất.

Quá trình gia nhiệt và giải nhiệt được tối ưu hóa giúp kiểm soát tốt hơn nhiệt độ khuôn, từ đó giảm thiểu khuyết tật trên sản phẩm, nâng cao chất lượng và độ đồng nhất của sản phẩm cuối cùng.5 Phương pháp nghiên cứu 1. Nghiên cứu lý thuyết Thu thập và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến công nghệ gia nhiệt khuôn, các phương pháp sử dụng chụp khí và hệ thống gia nhiệt bằng hốc nước. 2 Đánh giá các nghiên cứu trước đây và phân tích các kết quả đã đạt được để làm cơ sở cho việc thiết kế thí nghiệm.2 Nghiên cứu thực nghiệm Tiến hành các thí nghiệm gia nhiệt cho khuôn có dùng chụp khí trong các điều kiện đã được tối ưu. Ghi nhận các thông số kỹ thuật, nhiệt độ, thời gian gia nhiệt, và các biến đổi vật lý, hóa học của khuôn trong quá trình thí nghiệm.

So sánh các kết quả thí nghiệm với các giá trị mô phỏng và các nghiên cứu trước đây để đánh giá hiệu quả của các phương pháp gia nhiệt. Đánh giá hiệu quả của quá trình gia nhiệt cho khuôn dựa trên các kết quả thí nghiệm.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống gia nhiệt cho khuôn có dùng chụp khí với các trường hợp đã được tối ưu và quá trình gia nhiệt cho khuôn có hệ thống hốc nước gia nhiệt. Nghiên cứu tập trung vào quá trình truyền nhiệt và ảnh hưởng của hốc nước giải nhiệt đến tấm lòng khuôn.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Thí nghiệm gia nhiệt khuôn có dùng chụp khí bằng súng gia nhiệt. Chụp ảnh và xử lý thông số thí nghiệm.

Mô phỏng ảnh hưởng gia nhiệt của hốc nước đến tấm lòng khuôn. Thực nghiệm, chụp ảnh và so sánh các kết quả với mô phỏng.7 Kết cấu đồ án Chương 1: Giới thiệu (trình bày mục đích thực hiện đề tài). Chương 2; Tổng quan về đề tài ( các nghiên có liên quan). Chương 3: Cơ sở lý thuyết (trình bày khái niệm về khuôn, các loại nhựa thường được sử dụng trong ép nhựa).

Chương 4: Mô hình thí nghiệm (sơ bộ về mô hình, sử dụng phầm mềm Ansys để mô phỏng, mô hình thực hiện thí nghiệm). Chương 5: Kết quả mô phỏng và thực nghiệm (đưa ra kết quả từ quá trình mô phỏng và quá trình thực nghiệm và tiến hành so sánh). Chương 6: Kết luận (đưa ra kết luận và hướng phát triển tiếp cho đề tài). 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu Gia nhiệt khuôn ép nhựa bằng khí nóng là một phương pháp quan trọng trong ngành công nghiệp gia công nhựa.

Phương pháp này sử dụng luồng khí nóng để truyền nhiệt trực tiếp vào khuôn ép nhựa, giúp khuôn đạt nhiệt độ mong muốn một cách nhanh chóng và đồng đều. Việc gia nhiệt khuôn ép nhựa bằng khí nóng không chỉ giúp cải thiện hiệu suất sản xuất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm nhựa. Quá trình này giảm thời gian làm nguội khuôn, tăng cường độ chính xác trong việc định hình sản phẩm, và giảm nguy cơ hư hỏng khuôn do nhiệt độ không đồng đều. Ứng dụng của gia nhiệt khuôn ép nhựa bằng khí nóng rất đa dạng trong ngành công nghiệp nhựa.

Nó giúp khuôn đạt nhiệt độ lý tưởng để nhựa chảy đều và lấp đầy mọi chi tiết của khuôn, tạo ra sản phẩm hoàn hảo mà không có khiếm khuyết. Các thiết bị thường được sử dụng cho quá trình này bao gồm máy sấy khí nóng và hệ thống gia nhiệt đối lưu. Những thiết bị này được thiết kế để tối ưu hóa quá trình gia nhiệt, đảm bảo nhiệt độ khuôn luôn ổn định và phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. Với những ưu điểm vượt trội như hiệu quả cao, kiểm soát tốt, và an toàn, gia nhiệt khuôn ép nhựa bằng khí nóng là một giải pháp lý tưởng và được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp gia công nhựa.2 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.1 Nghiên cứu ngoài nước Trong lĩnh vực này thì có ông Shia-Chung Chen [1] cũng với các cộng sự đã nghiên cứu tính khả thi của việc gia nhiệt hỗ trợ bằng khí cho việc kiểm soát nhiệt độ bề mặt khuôn trong quá trình ép phun nhựa.

Trong nghiên cứu này, một hệ thống gia nhiệt hỗ trợ bằng khí kết hợp với làm mát bằng nước và các thiết kế khuôn khác nhau để đạt được kiểm soát nhiệt độ bề mặt khuôn động đã được thiết lập. Tính khả thi của việc sử dụng gia nhiệt hỗ trợ bằng khí để kiểm soát nhiệt độ bề mặt khuôn trong quá trình ép phun nhựa sau đó đã được đánh giá từ các kết quả thực nghiệm. Hiệu quả của thiết kế khuôn cũng như các điều kiện gia nhiệt bao gồm nhiệt độ khí nóng, lưu lượng khí và thời gian gia nhiệt đối với hiệu suất gia nhiệt và độ đồng đều phân bố nhiệt độ bề mặt khuôn cũng đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy khi nhiệt độ khí nóng và lưu lượng khí tăng, cũng như tăng thời gian gia nhiệt từ 2 giây lên 4 giây, nhiệt độ bề mặt khuôn tăng lên đáng kể.

Thiết kế kênh khí dạng quạt cho thấy sự đồng đều phân bố 4 nhiệt độ bề mặt khuôn tốt hơn so với thiết kế kênh khí dạng ống. Trong quá trình gia nhiệt/làm mát bằng khí hỗ trợ, mất 2 giây để tăng nhiệt độ bề mặt khuôn từ 60 °C lên 120 °C và 34 giây để nhiệt độ bề mặt khuôn trở về 60 °C. Ngoài ra, dưới các điều kiện gia nhiệt được chỉ định và sử dụng các thiết kế khuôn composite tốt nhất, tốc độ gia nhiệt có thể đạt tới 30 °C/s, một tốc độ phù hợp với các ứng dụng công nghiệp. Ngoài ra còn có ông Jen-An Chang [2] cũng với các công sự đã nghiên cứu về vấn đề kiểm soát nhiệt độ khuôn bằng khí để cải thiện chất lượng các sản phẩm ép phun nhựa có phụ gia sợi.

rong nghiên cứu này, hệ thống kiểm soát nhiệt độ khuôn hỗ trợ bằng khí (GMTC) đã được kết hợp với nước làm mát để đạt được kiểm soát nhiệt độ bề mặt khuôn động. Bằng cách áp dụng hệ thống GMTC trên khuôn của một tấm hình chữ nhật, các lợi ích của việc sử dụng GMTC cho quá trình ép phun nhựa đã được đánh giá và so sánh với quá trình ép phun truyền thống bằng các kích thước khe khí và lưu lượng khí khác nhau. Ảnh hưởng của GMTC đến chất lượng của sản phẩm cũng đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy khi sử dụng GMTC, tốc độ gia nhiệt có thể đạt 28°C/s.