Giới thiệu dự án

Theo các báo cáo phân tích thị trường bao bì toàn cầu, ngành công nghiệp đóng gói đạt giá trị trên 424 tỷ USD, trong đó vật liệu nhựa chiếm tới 34% tổng sản lượng tiêu thụ. Trước áp lực ô nhiễm môi trường do túi nilon truyền thống cần từ 100 đến 500 năm để phân hủy hoàn toàn, xu hướng chuyển dịch sang sử dụng bao bì sinh thái tự hủy từ vải không dệt (Non-woven fabric - 100% Polypropylene) đang gia tăng mạnh mẽ tại các chuỗi bán lẻ và doanh nghiệp xuất khẩu. Vải không dệt sở hữu khả năng tự phân hủy trong môi trường tự nhiên từ 2 đến 3 năm, độ bền kéo đứt cao (đạt tiêu chuẩn ASTM D-4595) và khả năng tái sử dụng nhiều lần.

Tuy nhiên, phần lớn các cơ sở sản xuất trong nước trước đây vẫn dựa vào phương pháp may thủ công hoặc bán tự động, dẫn đến năng suất thấp, đường may dễ bung xơ và phụ thuộc nặng nề vào tay nghề thợ may. Việc đầu tư các dây chuyền nhập khẩu nguyên chiếc từ nước ngoài (như Leader, ONL-XB700) đòi hỏi chi phí vốn lớn (tổng công suất 18 - 28 kW, giá thành cao), gây khó khăn cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ.

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu thiết kế chế tạo dây chuyền sản xuất túi vải thân thiện với môi trường" của nhóm tác giả tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM tập trung giải quyết bài toán nội địa hóa dây chuyền sản xuất tự động hoàn toàn, ứng dụng công nghệ hàn siêu âm liên tục và gián đoạn để tối ưu hóa năng suất và chi phí đầu tư.

Mục tiêu dự án

  1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết công nghệ hàn siêu âm (Ultrasonic Welding) và đặc tính nhiệt dẻo của vải không dệt Polypropylene (PP).
  2. Phân tích động học, động lực học và tính toán thiết kế chi tiết 5 cụm chức năng cơ khí chính trong dây chuyền.
  3. Tích hợp hệ thống điều khiển tự động kết hợp truyền động vít me bi, động cơ bước, động cơ đồng bộ và hệ thống khí nén công nghiệp.
  4. Chế tạo thực nghiệm mô hình dây chuyền hoàn chỉnh, vận hành thử nghiệm, kiểm chuẩn độ bền mối hàn và tối ưu hóa thông số công nghệ.

Thông số kỹ thuật mục tiêu và phạm vi

  • Năng suất thiết kế: 45 túi/phút (chu kỳ $1{,}33\text{ giây/túi}$).
  • Tổng công suất tiêu thụ: $4{,}75\text{ kW}$ (tiết kiệm hơn 70% so với dây chuyền công nghiệp nhập khẩu).
  • Nguồn cấp khí nén: $6 - 8\text{ bar}$.
  • Sai số lệch mép thân túi: $\le 1\text{ mm}$.
  • Độ bền kéo đứt đường hàn cạnh: $\ge 80\text{ N}/50\text{mm}$.
  • Phạm vi nghiên cứu: Tập trung vào dòng túi ép cơ bản và túi đục lỗ quai hột xoài từ vải không dệt PP định lượng $35 - 100\text{ g/m}^2$, kích thước tùy biến chiều rộng $100 - 800\text{ mm}$, chiều dài $200 - 580\text{ mm}$.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Hiện nay trên thị trường tồn tại ba phương thức sản xuất túi vải không dệt với các đặc tính kỹ thuật và kinh tế khác nhau:

Tiêu chí so sánh Phương pháp may thủ công Dây chuyền bán tự động Dây chuyền tự động đề tài thiết kế Dây chuyền công nghiệp nhập khẩu (Leader/ONL)
Tốc độ sản xuất 2 - 4 túi/phút 15 - 25 túi/phút 45 túi/phút 50 - 100 túi/phút
Thời gian dán 0.4m 10 - 15 giây 2 - 4 giây < 1.0 giây < 0.8 giây
Công nghệ ghép nối May kim chỉ Hàn nhiệt/Hàn siêu âm rời Hàn siêu âm tự động Hàn siêu âm đa điểm
Độ đồng đều mép Thấp ($\pm 3\text{ mm}$) Trung bình ($\pm 2\text{ mm}$) Cao ($\le \pm 1\text{ mm}$) Rất cao ($\le \pm 0.5\text{ mm}$)
Tổng công suất 0.75 kW 2.5 kW 4.75 kW 18.0 - 28.0 kW
Chi phí chế tạo Rất thấp Thấp Tối ưu (Nội địa hóa) Rất cao ($> 20.000\text{ USD}$)

Yêu cầu kỹ thuật hệ thống (Ma trận MoSCoW)

  • Must-Have: Hệ thống định vị xả cuộn tự động chống trượt quán tính; cơ cấu sàng biên (Edge Position Control) giữ dải vải luôn thẳng; bộ hàn mép siêu âm liên tục $20\text{ kHz}$; cơ cấu gấp định hình thân túi góc $90^\circ$; cụm dập quai - hàn đáy gián đoạn.
  • Should-Have: Bộ căn chỉnh độ căng vải tự động bằng xy lanh khí nén kết hợp biến trở góc; cảm biến phát hiện hết phôi vải.
  • Could-Have: Màn hình HMI điều chỉnh kích thước bước kéo; bộ đếm sản phẩm tự động xuất tín hiệu ngắt.
  • Won't-Have (giai đoạn này): Bộ cấp quai dán quai xách tự động vòng cung; hệ thống in flexo inline 4 màu.
                      SƠ ĐỒ KHỐI CÁC CỤM CHỨC NĂNG DÂY CHUYỀN

Thiết kế hệ thống và tính toán cơ điện

1. Cấu hình chi tiết 5 cụm chức năng

              SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ
  Cuộn vải PP
                   [Bẻ góc 90°: Bánh ú dẫn hướng]
                   [Cân bằng lực căng: Dancer arm + Xy lanh khí]
                      Túi thành phẩm

  • Cụm 1 - Cấp nguyên liệu và sàng biên phôi:

    • Trục cấp vải dạng bung khí nén (Air Expanding Shaft) đường kính $\phi 76\text{ mm}$, thao tác khóa/mở nhanh cuộn vải bằng van khí một chiều.
    • Cơ cấu triệt tiêu quán tính quay khi dừng máy bằng xy lanh tác động đơn ép con lăn cao su lên bề mặt cuộn vải.
    • Cơ cấu sàng biên: Hai cảm biến quang điện (Photo Sensor) nhận diện biên vải, điều khiển động cơ đồng bộ xoay chiều 110TDY060 kết hợp trục vít me đai ốc bi bước $P = 5\text{ mm}$ dịch chuyển tịnh tiến toàn bộ bệ đỡ cuộn với hành trình $\pm 50\text{ mm}$, đảm bảo vải đi vào tâm máy với độ lệch $< 0.5\text{ mm}$.

  • Cụm 2 - Gấp mép miệng túi và hàn biên ngang:

    • Hệ thống dưỡng gấp biên bằng tôn inox định hình và con lăn chéo góc biến đổi biên dạng từ phẳng sang gấp mép $30\text{ mm}$.
    • Bộ phát sóng siêu âm công suất $1500\text{ W}$, tần số $20\text{ kHz}$ kết hợp đầu phát (Booster + Horn) hợp kim titan dạng con lăn xoay (Roller Horn) khắc hoa văn caro.
    • Cụm trục kéo dẫn động bởi động cơ giảm tốc chân đế NCH28 ($P = 0.75\text{ kW}$, tỉ số truyền $i = 1:5$) qua bộ truyền xích con lăn đơn.

  • Cụm 3 - Bẻ góc $90^\circ$ và định hình thân túi:

    • Thanh chuyển hướng nghiêng $45^\circ$ kết hợp chi tiết "bánh ú" (dạng nón cụt đôi đối xứng) dẫn hướng, ép dải vải gập đôi tạo đáy túi.
    • Tích hợp bộ sàng biên thứ cấp chạy trên thanh trượt bi tuyến tính để bù trừ độ vặn xoắn của vải không dệt khi biến dạng dẻo không gian.

  • Cụm 4 - Cân bằng lực căng và tích vải:

    • Cơ cấu tích trữ dải vải (Dancer arm) gồm cụm con lăn di động liên kết đầu cần xy lanh khí nén điều hòa áp suất $2 - 4\text{ bar}$.
    • Chuyển đổi trạng thái cấp phôi từ chuyển động quay liên tục (Cụm 1, 2) sang chuyển động gián đoạn (Step feed) của Cụm 5 mà không làm biến dạng dãn dài dải vải.
    • Trục kéo phủ cao su lưu hóa nitrile bề mặt (độ cứng Shore A 65) dẫn động bằng động cơ ZTY130-1 qua bộ truyền đai thang.

  • Cụm 5 - Đột lỗ quai, hàn biên dọc và cắt đứt:

    • Cụm kéo bước chính xác sử dụng động cơ bước công suất lớn 130BIG350 (Mô-men xoắn giữ $35\text{ N}\cdot\text{m}$) liên kết trực tiếp trục cán kéo bọc Polyurethane qua bộ truyền đai răng đồng bộ.
    • Cụm đột lỗ quai hột xoài: Xy lanh khí nén dẫn hướng 4 cột, khuôn đột hợp kim SKD11 tôi thấm nhiệt đạt độ cứng $58 - 60\text{ HRC}$.
    • Cụm hàn đáy và cắt đứt: Dẫn động thông qua cơ cấu Cam phẳng cần đẩy đáy con lăn chính tâm, nhận động lực từ động cơ giảm tốc NCH32 ($P = 1.5\text{ kW}$), tích hợp điện trở gia nhiệt cắt nhiệt hoặc thanh hàn siêu âm dạng phẳng (Flat Horn).

Tính toán thiết kế và cơ sở kỹ thuật

1. Nguyên lý tạo liên kết hàn siêu âm vải không dệt

Quá trình tạo mối dán kín giữa hai lớp vải không dệt Polypropylene dưới tác dụng của sóng siêu âm tuân theo 3 giai đoạn nhiệt - cơ học:

Nhiệt lượng sinh ra tại mối ghép được xác định theo mô hình ma sát nội phân tử nhớt đàn hồi:

$$Q = \int_{0}^{t} \omega \cdot \varepsilon_0^2 \cdot E''(\omega, T) , dt$$

Trong đó:

  • $\omega = 2\pi f$: Tần số góc dao động siêu âm ($f = 20\text{ kHz}$).
  • $\varepsilon_0$: Biên độ biến dạng dao động (được khuyếch đại qua booster đạt $15 - 35\ \mu\text{m}$).
  • $E''$: Modulus tổn hao nhớt (Loss Modulus) của nhựa Polypropylene tại vùng tiếp xúc.

Nhờ năng lượng tập trung tại các đỉnh gai con lăn đe (Anvil roller), nhiệt độ cục bộ tại bề mặt phân cách tăng vọt vượt điểm nóng chảy của PP ($T_m \approx 165^\circ\text{C}$) trong thời gian ngắn $t < 0.2\text{ s}$, các chuỗi polyme khuếch tán đan xen vào nhau mà không làm co rút các vùng vải xung quanh.

2. Thuật toán điều khiển tự động bám biên vải (Edge Position Control - EPC)

Để ngăn chặn hiện tượng trôi mép vải khi xả cuộn tốc độ cao ($V = 25 - 35\text{ m/phút}$), hệ thống điều khiển bám biên sử dụng giải thuật vi sai thời gian thực:

// Thuat toan dieu khien vi tri bien vai EPC (C standard)
#define SENSOR_LEFT_PIN   A0
#define SENSOR_RIGHT_PIN  A1
#define MOTOR_STEP_PIN    9
#define MOTOR_DIR_PIN     8
#define DEAD_ZONE         5 // Vung chet sai so (pixel hoac mV)

void Correct_Edge_Position(void) {
    int val_left = analogRead(SENSOR_LEFT_PIN);
    int val_right = analogRead(SENSOR_RIGHT_PIN);
    int error = val_left - val_right;

    if (abs(error) > DEAD_ZONE) {
        if (error > 0) {
            // Bien vai lech sang phai -> Dieu khien vit me chay sang trai
            digitalWrite(MOTOR_DIR_PIN, HIGH);
            Step_Motor_Drive(abs(error));
        } else {
            // Bien vai lech sang trai -> Dieu khien vit me chay sang phai
            digitalWrite(MOTOR_DIR_PIN, LOW);
            Step_Motor_Drive(abs(error));
        }
    }
}

void Step_Motor_Drive(int steps) {
    for (int i = 0; i < steps; i++) {
        digitalWrite(MOTOR_STEP_PIN, HIGH);
        delayMicroseconds(200);
        digitalWrite(MOTOR_STEP_PIN, LOW);
        delayMicroseconds(200);
    }
}

3. Động học cơ cấu Cam cần đẩy đáy con lăn cụm hàn cắt

Quy luật chuyển động của cần đẩy mang cụm đầu hàn đáy và dao cắt được thiết kế theo quy luật gia tốc cosin cải tiến nhằm loại bỏ hoàn toàn hiện tượng va đập cứng và va đập mềm:

$$s(\varphi) = \frac{h}{2} \left[ 1 - \cos\left( \frac{\pi \varphi}{\varphi_1} \right) \right]$$

$$v(\varphi) = \frac{ds}{dt} = \frac{\pi h \omega}{2 \varphi_1} \sin\left( \frac{\pi \varphi}{\varphi_1} \right)$$

$$a(\varphi) = \frac{d^2s}{dt^2} = \frac{\pi^2 h \omega^2}{2 \varphi_1^2} \cos\left( \frac{\pi \varphi}{\varphi_1} \right)$$

Với:

  • $h = 45\text{ mm}$: Hành trình nâng hạ đầu hàn cắt.
  • $\varphi_1 = 120^\circ$: Góc công tác nâng cần.
  • $\omega = 4.71\text{ rad/s}$: Vận tốc góc trục Cam ứng với tốc độ làm việc $45\text{ vòng/phút}$.
  s (Hành trình)
         0°      120°        240°     360° (Chu kỳ 1.33s)
                 [Nâng]     [Hàn ép]  [Hạ/Trả về]

Testing, Validation và Đánh giá thực nghiệm

Dây chuyền sau khi gia công cơ khí chính xác tại xưởng thực hành và lắp ráp hoàn chỉnh hệ thống điện điều khiển đã trải qua chuỗi thử nghiệm tải liên tục trong 72 giờ làm việc.

                  BIỂU ĐỒ NĂNG SUẤT VÀ TỶ LỆ SẢN PHẨM LOẠI BỎ
  Năng suất (túi/phút)                                          Tỷ lệ phế phẩm (%)
        10    20        30        40      45        50 (Tốc độ thiết lập)

1. Kết quả kiểm nghiệm thông số vận hành

Thông số kỹ thuật đo đạc Giá trị thiết kế Giá trị đo thực nghiệm Mức độ đáp ứng
Tốc độ sản xuất trung bình 45 túi/phút 45.2 túi/phút Đạt 100.4%
Độ sai lệch mép túi miệng $\le 1.0\text{ mm}$ $0.4 - 0.7\text{ mm}$ Đạt (Vượt chỉ tiêu)
Độ bền kéo đứt mối hàn cạnh $\ge 80\text{ N}/50\text{mm}$ $92.6\text{ N}/50\text{mm}$ Đạt tiêu chuẩn ASTM
Thời gian ép hàn siêu âm $< 1.0\text{ s}$ $0.35\text{ s}$ Tối ưu nhiệt
Tỷ lệ phế phẩm sản xuất $< 1.5%$ $0.44%$ (44 túi lỗi/10.000 túi) Rất tốt
Tổng tiêu hao điện năng $4.75\text{ kW}$ $4.22\text{ kW}$ (đo tại tủ điện) Tiết kiệm 11.1%

2. Phân tích nguyên nhân sự cố và giải pháp khắc phục thực nghiệm

Trong quá trình chạy thử nghiệm ban đầu ở dải tốc độ $30 - 50\text{ túi/phút}$, một số vấn đề kỹ thuật đã được ghi nhận và khắc phục triệt để:

Đổi mới và đóng góp kỹ thuật

  1. Đổi mới công nghệ hàn siêu âm liên tục kết hợp gián đoạn: Thay thế hoàn toàn phương pháp may sợi truyền thống, loại bỏ chi phí chỉ may, giảm thời gian dán mép túi từ $12\text{ giây}$ xuống còn $0.35\text{ giây}$ (tăng tốc độ gấp $34\text{ lần}$).
  2. Cơ cấu sàng biên 2 cấp chính xác cao: Việc kết hợp cụm định vị bám biên tại cuộn cấp phôi (sử dụng vít me bi SFU và động cơ đồng bộ) và cụm định hướng nếp gấp Bánh Ú giúp duy trì độ lệch tâm dải phôi $< 0.7\text{ mm}$ ở tốc độ kéo $35\text{ m/phút}$.
  3. Cấu trúc truyền động cơ điện tích hợp: Kết hợp giữa động cơ bước công suất lớn ($35\text{ N}\cdot\text{m}$) điều khiển bước tiến vải chính xác và cơ cấu Cam phân độ dẫn động dao cắt - thanh ép nhiệt, đảm bảo nhịp dừng dập cắt không làm ảnh hưởng đến độ căng liên tục của cuộn vải.
  4. Hiệu quả kinh tế vượt trội: Dây chuyền có tổng mức đầu tư chế tạo chỉ bằng $25 - 30%$ so với việc nhập khẩu các dòng máy tương đương từ Đài Loan hay Trung Quốc, tiêu thụ điện năng chỉ $4.75\text{ kW}$ so với $18 - 28\text{ kW}$, mở ra cơ hội trang bị tự động hóa cho hàng trăm cơ sở đóng gói bao bì quy mô nhỏ tại Việt Nam.

Ứng dụng thực tế và phân tích hiệu quả đầu tư

1. Kịch bản triển khai sản xuất thực tế

Dây chuyền được thiết kế phù hợp cho các nhà xưởng quy mô từ $60 - 150\text{ m}^2$, đáp ứng đa dạng các hợp đồng cung cấp bao bì:

  • Túi siêu thị, cửa hàng thời trang: Định lượng $50 - 70\text{ g/m}^2$, kích thước $300 \times 400\text{ mm}$, đục lỗ quai xách tiện dụng.
  • Túi bọc hoa quả nông nghiệp, bao gói y tế: Định lượng $35 - 50\text{ g/m}^2$, hàn kín 3 biên ngăn côn trùng và kháng khuẩn.
  • Túi đựng quà tặng sự kiện in chuyển nhiệt: Vải không dệt dập nhiệt phẳng bề mặt tiếp nhận mực in màu sắc nét.
                      MÔ HÌNH DÒNG CHI PHÍ & THỜI GIAN HOÀN VỐN (ROI)
  Chi phí đầu tư ban đầu: ~180.000.000 VNĐ (Chế tạo máy + Lắp đặt)

2. Yêu cầu lắp đặt và môi trường vận hành

  • Mặt bằng lắp đặt: Dài $5.5\text{ m} \times$ Rộng $1.8\text{ m} \times$ Cao $1.9\text{ m}$.
  • Hệ thống cấp điện: Điện lưới 3 pha $380\text{ V} \pm 10%$, $50\text{ Hz}$ (hoặc tùy biến 1 pha $220\text{ V}$ với biến tần phụ trợ).
  • Hệ thống khí nén: Máy nén khí trục vít hoặc piston lưu lượng $\ge 0.6\text{ m}^3\text{/phút}$, áp suất ổn định $6 - 8\text{ bar}$, tích hợp bộ lọc tách nước và bình tích khí $\ge 200\text{ lít}$.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Chưa tích hợp cơ cấu hàn quai xách dạng dây may rời tự động (hiện tại máy chỉ thực hiện đột lỗ quai hột xoài trực tiếp trên thân túi).
  • Cơ chế thay đổi kích thước túi (chiều dài, chiều rộng) vẫn cần điều chỉnh cơ khí bằng tay tại các vị trí dưỡng gấp nếp Bánh Ú và cữ dao cắt.
  • Hệ thống giám sát vận hành sử dụng mạch logic kết hợp timer/rơ-le, chưa có giao diện cảm ứng HMI và kết nối mạng công nghiệp.

Định hướng nâng cấp

  1. Tích hợp module cấp quai dán siêu âm tự động: Nghiên cứu bổ sung 2 cụm hàn siêu âm phụ để kéo dải quai vải, xoay $180^\circ$ và hàn đính trực tiếp vào miệng túi trước khi gấp thân.
  2. Nâng cấp hệ thống điều khiển PLC & HMI: Sử dụng PLC Siemens S7-1200 hoặc Mitsubishi FX5U kết hợp màn hình cảm ứng 7 inch, cho phép cài đặt chiều dài bước túi trực tiếp bằng phần mềm thông qua động cơ servo.
  3. Ứng dụng thị giác máy (Machine Vision Inspection): Lắp đặt camera công nghiệp kiểm tra 100% đường hàn siêu âm và phát hiện lỗi lệch biên theo thời gian thực trước khi đóng gói thành phẩm.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên ngành Cơ điện tử / Chế tạo máy: Tài liệu tham khảo toàn diện về phương pháp tính toán động học Cam, thiết kế hệ thống truyền động cơ khí chính xác, ứng dụng công nghệ sóng siêu âm trong gia công chất dẻo.
  • Kỹ sư thiết kế & Tự động hóa: Bộ giải pháp thực tế về thuật toán bám biên dải phôi liên tục (EPC), giải quyết triệt để vấn đề chuyển đổi vận tốc giữa cấp phôi liên tục và gia công gián đoạn.
  • Doanh nghiệp vừa và nhỏ (SME) ngành bao bì: Cung cấp thiết kế dây chuyền tự động với chi phí đầu tư nội địa thấp, giúp chuyển dịch xanh từ bao bì nilon sang túi sinh thái bền vững với thời gian hoàn vốn dưới 3 tháng.
  • Nhà nghiên cứu công nghệ vật liệu & Môi trường: Dữ liệu thực nghiệm về giới hạn phá hủy cơ tính và các thông số nhiệt - áp suất tối ưu khi gia công nhiệt dẻo vải không dệt Polypropylene.

Câu hỏi thường gặp

1. Dây chuyền yêu cầu những điều kiện kỹ thuật gì để lắp đặt và vận hành ổn định?

Nhà xưởng cần có diện tích tối thiểu $30\text{ m}^2$ với nền bê tông phẳng chịu tải trọng tĩnh $\ge 1.5\text{ tấn}$. Nguồn điện 3 pha $380\text{ V}$ (công suất nguồn $\ge 7\text{ kW}$) và máy nén khí áp suất $6 - 8\text{ bar}$ có trang bị bộ sấy khí/tách nước nhằm bảo vệ van điện từ và xy lanh khí nén không bị kẹt rỉ.

2. Máy có thể sản xuất được các loại vải định lượng bao nhiêu và có hàn được vải dệt truyền thống không?

Dây chuyền hoạt động tối ưu với vải không dệt 100% Polypropylene định lượng từ $35\text{ g/m}^2$ đến $120\text{ g/m}^2$. Công nghệ hàn siêu âm chỉ tạo liên kết dẻo đối với các loại vật liệu có thành phần nhựa nhiệt dẻo (PP, PE, PET, PVC); không áp dụng được cho vải dệt 100% cotton hoặc sợi tự nhiên do không có khả năng nóng chảy dính kết.

3. Làm thế nào để điều chỉnh thay đổi kích thước túi (dài, rộng) trên dây chuyền?

  • Để đổi chiều dài túi: Điều chỉnh số xung phát cho động cơ bước 130BIG350 thông qua biến trở phát xung hoặc cài đặt vi bước trên driver điều khiển.
  • Để đổi chiều rộng túi: Căn chỉnh khoảng cách thanh dẫn hướng mép tại Cụm 2 và điều chỉnh dưỡng gấp nếp Bánh Ú tại Cụm 3 thông qua các vitme tinh chỉnh bằng tay.

4. Độ bền mối hàn siêu âm có đảm bảo khả năng chịu lực xách nặng của túi không?

Mối hàn siêu âm tạo liên kết nóng chảy đồng nhất ở cấp độ phân tử polyme giữa 2 lớp vải. Kết quả thử nghiệm kéo đứt đạt $\ge 92.6\text{ N}/50\text{mm}$, cho phép túi hoàn thiện (kích thước $300 \times 400\text{ mm}$, định lượng vải $70\text{ g/m}^2$) chứa đựng an toàn các vật phẩm có khối lượng từ $5 - 10\text{ kg}$ mà không bị bục rách đường hàn đáy hay quai.

5. Chi phí bảo trì, thay thế các linh kiện siêu âm (Booster, Horn) có tốn kém không?

Khuôn hàn siêu âm (Horn) và đe hàn (Anvil) được chế tạo từ hợp kim nhôm hàng không 7075 hoặc thép khuôn tôi cứng chống mài mòn, tuổi thọ làm việc liên tục đạt từ 2 đến 3 năm. Chi phí bảo trì chủ yếu là kiểm tra bôi trơn ổ bi, dây đai truyền động và thay gioăng phốt xy lanh định kỳ 6 tháng/lần với chi phí rất thấp.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu thiết kế chế tạo dây chuyền sản xuất túi vải thân thiện với môi trường" đã giải quyết thành công bài toán tích hợp công nghệ hàn siêu âm vào quy trình sản xuất bao bì tự động hóa hoàn toàn. Bằng việc làm chủ quy trình từ tính toán động học, thiết kế 3D, gia công cơ khí chính xác đến tích hợp hệ thống điều khiển đa trục, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công một thiết bị công nghiệp có năng suất cao ($45\text{ túi/phút}$), chất lượng sản phẩm đồng đều (độ sai lệch mép $\le 0.7\text{ mm}$), tiêu thụ năng lượng thấp ($4.75\text{ kW}$) và giá thành chế tạo tối ưu. Đây là minh chứng rõ nét cho năng lực làm chủ công nghệ chế tạo máy trong nước, đóng góp giải pháp kỹ thuật thiết thực cho ngành bao bì sinh thái và thúc đẩy công cuộc bảo vệ môi trường bền vững.