Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành chế biến và xuất khẩu gỗ của Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc gia, tuy nhiên giai đoạn 2023 – 2024 đã ghi nhận những biến động lớn. Theo số liệu thống kê được tác giả trích dẫn trong văn bản, năm 2023 là lần đầu tiên trong vòng 15 năm kim ngạch xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ của Việt Nam sụt giảm, đạt 13,18 tỷ USD, giảm 15,9% so với năm 2022. Tại 5 thị trường xuất khẩu trọng điểm (gồm Hoa Kỳ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản và Liên minh châu Âu), tổng kim ngạch đạt trên 11,74 tỷ USD (chiếm 89,13% toàn ngành) nhưng ghi nhận mức sụt giảm từ 12% đến 30%. Tình trạng lạm phát, xung đột địa chính trị và suy thoái kinh tế toàn cầu đã làm suy giảm sức mua đối với nhóm hàng hóa nội thất không thiết yếu, buộc các cơ sở sản xuất trong nước phải cơ cấu lại danh mục sản phẩm, nâng cao giá trị thẩm mỹ và tối ưu hóa chi phí sản xuất nhằm phục vụ thị trường nội địa lẫn định hướng xuất khẩu.

Ở góc độ tiêu dùng gia đình, xu hướng đô thị hóa và chất lượng sống tăng lên dẫn đến yêu cầu cao hơn về không gian làm việc tại nhà (home office). Các không gian phòng làm việc riêng biệt đòi hỏi sản phẩm nội thất vừa đáp ứng công năng lưu trữ tài liệu, vừa đóng vai trò trang trí, tạo cảm giác thoải mái và nâng cao hiệu quả làm việc. Bàn làm việc kết hợp tủ sách trang trí là cụm sản phẩm trọng tâm trong không gian này. Tuy nhiên, các dòng sản phẩm hiện có trên thị trường còn hạn chế về sự đa dạng chất liệu hoặc chưa tối ưu hóa được quy trình chế tạo bằng máy móc hiện đại để hạ giá thành. Từ bối cảnh đó, đề tài tốt nghiệp mã số GO-11 với tên gọi "Thiết kế, chế tạo nội thất phòng làm việc" được nhóm tác giả lựa chọn thực hiện tại xưởng thực tập Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định gồm hai nội dung chính:

  1. Thiết kế được sản phẩm bàn làm việc và tủ sách trang trí đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, mỹ thuật và kinh tế.
  2. Lập được quy trình gia công, chế tạo thành công sản phẩm hoàn chỉnh và tính toán giá thành.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành năm nội dung cụ thể:

  1. Khảo sát bàn làm việc và tủ sách trang trí có sẵn trên thị trường.
  2. Khảo sát nguyên vật liệu sử dụng cho sản phẩm nội thất phòng làm việc.
  3. Đề xuất mô hình sản phẩm thiết kế (bản vẽ phối cảnh 3D và bản vẽ ba hình chiếu 2D).
  4. Tìm hiểu về hệ thống máy móc, thiết bị sản xuất tại xưởng thực tập.
  5. Lập quy trình sản xuất bao gồm sơ đồ máy móc sản xuất và thiết bị gia công.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Khách hàng thuộc tầng lớp trung lưu đến thượng lưu, độ tuổi từ trẻ tuổi đến trung niên có nhu cầu sử dụng nội thất gỗ công nghiệp hiện đại; đối tượng sản phẩm là cụm bàn làm việc kết hợp tủ sách trang trí phòng làm việc.
  • Phạm vi không gian: Ứng dụng trong không gian căn hộ, chung cư cao cấp hoặc nhà ở có thiết kế hiện đại, diện tích rộng rãi; định hướng phục vụ thị trường tiêu dùng trong nước và hướng đến tiêu chuẩn xuất khẩu sang thị trường châu Âu.
  • Phạm vi thời gian và địa điểm thực nghiệm: Đề tài được triển khai thực hiện từ ngày 20/03/2024 đến ngày 20/06/2024 tại Xưởng thực tập bộ môn Kỹ nghệ Gỗ và Nội thất, Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng các khối kiến thức chuyên ngành kỹ nghệ gỗ và thiết kế nội thất công nghiệp. Về mặt lý thuyết, tác giả vận dụng các nguyên lý từ các môn học cốt lõi:

  • Khoa học gỗ và Công nghệ vật liệu gỗ: Phân tích cấu tạo, tính chất cơ lý hóa của gỗ tự nhiên và các dạng ván nhân tạo, trọng tâm là ván sợi mật độ trung bình chống ẩm (MDF - Medium Density Fiberboard lõi xanh) phủ bề mặt Melamine, cùng các lớp phủ công nghiệp khác như Laminate, Acrylic, Veneer.
  • Nguyên lý cắt vật liệu gỗ và Keo dán gỗ: Cơ sở lựa chọn chế độ cắt trên máy CNC, máy cưa bàn trượt; tính năng bám dính của các hệ keo sữa 1 thành phần, keo Cyanoacrylates (CA), keo Polyurethanes (PU) và keo nóng chảy dùng cho máy dán cạnh tự động.
  • Nguyên lý thiết kế sản phẩm mộc: Hệ thống hóa 3 nhóm chỉ tiêu cơ bản gồm công năng sử dụng (nhân trắc học, độ bền, tuổi thọ, tính tiện nghi tháo lắp), yêu cầu thẩm mỹ (tỷ lệ hài hòa, đường nét vuông vức, phối hợp màu sắc) và yêu cầu kinh tế (tối ưu hóa định mức ván, hạ giá thành để tăng tính cạnh tranh).

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm hai nhóm phương pháp song hành:

  • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết và tính toán: Tổng hợp tài liệu tiêu chuẩn kỹ thuật; sử dụng các công thức chuyên ngành để tính toán kích thước phôi, chỉ tiêu kỹ thuật, định mức phụ kiện và dự toán chi phí nguyên vật liệu.
  • Phương pháp thực nghiệm công nghệ: Tiến hành đo đạc, khảo sát thực tế các dòng sản phẩm bàn tủ hiện có; tạo mẫu số hóa trên máy tính; lập trình gia công và chế tạo trực tiếp tại xưởng thực tập gỗ với hệ thống máy gia công tự động hóa; kiểm tra thực tế dung sai lắp ghép và chất lượng bề mặt sản phẩm.

Hệ thống công cụ phần mềm và nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án:

  • Phần mềm đồ họa và CAD/CAM: SketchUp (phác thảo ý tưởng tạo dáng và dựng mô hình phối cảnh 3D); AutoCAD (triển khai chi tiết cấu tạo 2D, các hình chiếu và bản vẽ hướng dẫn lắp đặt); Artcam và phần mềm ABF (tối ưu hóa sơ đồ cắt ván - nesting và xuất mã G-code cho máy phay CNC).
  • Phần mềm văn phòng và thống kê: Microsoft Word (trình bày thuyết minh kỹ thuật); Microsoft Excel (lập bảng tính bóc tách chi tiết cấu kiện, tính toán định mức vật tư và lập dự toán chi phí).
  • Nguồn dữ liệu: Báo cáo Xuất nhập khẩu ngành gỗ năm 2023 và xu hướng năm 2024; số liệu khảo sát kích thước 3 mẫu sản phẩm nội thất tương tự trên thị trường; thông số kỹ thuật thực tế từ các nhà cung cấp ván gỗ công nghiệp và phụ kiện kim khí.

Thiết kế kỹ thuật và quy trình chế tạo

Do tính chất của đồ án thuộc ngành Kỹ nghệ Gỗ và Nội thất, giải pháp thiết kế sản phẩm gắn liền chặt chẽ với công nghệ gia công cơ khí và giải pháp liên kết mộc công nghiệp.

Vật liệu và phụ kiện cấu thành

Vật liệu chính được lựa chọn cho sản phẩm là ván MDF chống ẩm lõi xanh phủ Melamine với hai quy cách chiều dày tiêu chuẩn: tấm dày 18 mm (dùng cho hệ khung tủ, chân bàn, vách ngăn, mặt bàn, tấm đợt, cánh tủ) và tấm dày 9 mm (dùng cho tấm hậu tủ). Hai mã màu bề mặt được chỉ định là MDF phủ Melamine mã 333 và mã 200T. Cạnh ván sau khi cắt được bảo vệ bằng nẹp nhựa PVC đồng màu để ngăn ẩm và tăng độ bền cơ học. Điểm nhấn thẩm mỹ của thiết kế là nẹp inox 304 có độ dày 0,5 mm với các bản rộng 10 mm, 20 mm, 30 mm và 50 mm.

Hệ thống phụ kiện liên kết và phụ kiện chuyển động bao gồm:

  • Chốt cam (ốc liên kết) và chốt gỗ định vị: Chốt cam giữ vai trò liên kết ngầm chính xác giữa các tấm vách và tấm đợt mà không lộ vít trên bề mặt; chốt gỗ gia cố keo sữa giúp tăng cường độ cứng vững chịu lực cắt tại các mối ghép chân - đế và khung ngăn kéo.
  • Bản lề và ray trượt: Sử dụng bản lề bật âm và bản lề bật dương cho các cánh mở; ray trượt bi chịu tải cho các ngăn kéo hộc bàn.
  • Hệ thống chiếu sáng: Dây điện và đèn LED dán âm tủ được bố trí tại các rãnh soi chuyên dụng trên các đợt tủ sách để tăng tính tiện nghi và thẩm mỹ.

Hệ thống thiết bị máy móc gia công

Sản phẩm được chế tạo hoàn toàn tại xưởng với quy trình tự động hóa và bán tự động hóa thông qua các thiết bị:

  • Máy CNC router 4 đầu: Trang bị hệ thống bàn nâng thủy lực tự động và băng tải cuốn phôi sau gia công; hệ thống điều khiển trung tâm bằng máy tính giúp thực hiện cắt phôi theo biên dạng, soi rãnh hậu và khoét hạ bậc nhanh chóng với công suất ổn định.
  • Máy khoan ngang CNC 2 đầu: Sử dụng cảm biến hồng ngoại định vị phôi, tích hợp 2 đầu khoan chuyên dụng để khoan lỗ chốt cam, lỗ chốt gỗ, khoan lỗ khoảng cách và phay rãnh mộng ngang với độ chính xác cao.
  • Máy dán cạnh tự động: Thực hiện liên hoàn các bước: nạp phôi tự động, lăn keo nóng chảy, ép nẹp PVC, cắt sát 2 đầu đuôi ván, phay tinh 2 mép cạnh thừa, cạo chỉ làm nguội, phun dung dịch vệ sinh keo và trục chổi đánh bóng mép cạnh.
  • Máy cưa bàn trượt: Hỗ trợ cắt xẻ phôi bổ sung, trang bị bàn trượt ty tròn bản lớn và màn hình hiển thị góc nghiêng điện tử.
  • Thiết bị phụ trợ cầm tay: Máy nén khí cung cấp áp lực khí nén cho hệ thống van kẹp và súng bắn đinh hơi; máy bắn vít pin phục vụ công đoạn lắp ráp phụ kiện cơ khí.

Lựa chọn phương án thiết kế

Nhóm tác giả đã đề xuất và phân tích 3 phương án thiết kế trước khi đưa vào sản xuất:

Tiêu chí Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 (Phương án chọn)
Đặc điểm tạo dáng Biên dạng đơn giản, làm chủ yếu bằng ván MDF, ngăn kéo rộng Khung chân chắc chắn, sức chứa sách lớn Phong cách hiện đại, kết hợp ván MDF chống ẩm với nẹp kim loại Inox 304
Ưu điểm Dễ gia công cơ học, không gian lưu trữ tài liệu rộng rãi Kết cấu khung chân vững, khả năng chịu lực tốt Tính thẩm mỹ sang trọng, kết cấu module linh hoạt, tiện nghi cao
Nhược điểm Chân bàn chưa vững chắc, màu sắc đơn điệu, thiếu điểm nhấn Khung chân thô, tính thẩm mỹ chưa cao, màu sắc chưa hài hòa Đòi hỏi độ chính xác cao khi soi rãnh dán nẹp inox và lắp đặt hệ thống LED

Quy trình gia công chế tạo

Lưu trình sản xuất sản phẩm tại xưởng tuân thủ các bước:

  1. Tiếp nhận bản vẽ thiết kế kỹ thuật từ AutoCAD và mô hình phối cảnh 3D từ SketchUp.
  2. Xuất dữ liệu hình học, tối ưu hóa sơ đồ sắp xếp tấm phôi (nesting) trên phần mềm Artcam/ABF để giảm thiểu phế liệu ván.
  3. Ra phôi trên máy CNC router 4 đầu: cắt đứt biên dạng các chi tiết, soi rãnh dày 9 mm cho tấm hậu và khoan mồi lỗ bề mặt.
  4. Chuyển phôi sang máy khoan ngang CNC 2 đầu để khoan hệ thống lỗ khóa cam và lỗ chốt định vị tại các cạnh phôi.
  5. Dán nẹp chỉ nhựa PVC trên máy dán cạnh tự động đa chức năng và hoàn thiện vệ sinh mép cạnh.
  6. Soi rãnh kỹ thuật để lắp nẹp inox 304 và luồn hệ thống dây điện âm cho dải đèn LED.
  7. Lắp đặt phụ kiện kim khí: bắt ray trượt hộc kéo, đế bản lề, liên kết khung chân bàn và khung chân tủ ghép mòi 45 độ bằng keo chuyên dụng.
  8. Lắp ráp thử nghiệm toàn bộ cụm module, kiểm tra độ phẳng, khe hở cánh tủ và hiệu chỉnh chuyển động cơ học.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương mở đầu tập trung làm rõ tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ sự nâng cao mức sống, nhu cầu làm việc tại nhà trong bối cảnh hiện đại và sự phát triển của công nghệ vật liệu gỗ nội thất. Nhóm tác giả trình bày ý nghĩa khoa học trong việc tạo ra mẫu sản phẩm kết hợp gỗ công nghiệp và kim loại mang phong cách hiện đại; nêu rõ ý nghĩa thực tiễn đối với sự phát triển của ngành chế biến gỗ trong nước. Nội dung chương công bố mục đích nghiên cứu, 5 nhiệm vụ chi tiết, xác định đối tượng khách hàng (tầng lớp trung - thượng lưu, từ trẻ tuổi đến trung niên), phạm vi không gian ứng dụng (căn hộ, chung cư cao cấp) và giới thiệu hai nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu của đề tài

Tác giả tổng hợp bức tranh toàn cảnh về ngành gỗ Việt Nam năm 2023 với kim ngạch xuất khẩu 13,18 tỷ USD, phân tích nguyên nhân sụt giảm từ thị trường quốc tế. Tiếp theo, chương đi sâu vào tổng quan vật liệu sản xuất nội thất:

  • Đánh giá ưu nhược điểm của gỗ tự nhiên (bền, chịu nước nhưng giá cao, dễ co rút cong vênh do khí hậu nóng ẩm nếu tẩm sấy không đạt chuẩn).
  • Phân tích chi tiết ván nhân tạo MDF (cấu tạo từ bột sợi gỗ, keo dán, paraffin wax, chất chống ẩm, bột độn) và các lớp phủ Melamine, Laminate, Acrylic, Veneer.
  • Khảo sát các dòng máy chế biến gỗ công nghiệp tại xưởng và các phụ liệu (keo sữa, keo CA, keo PU, nẹp PVC, vít, chốt cam, chốt gỗ).
  • Khảo sát 3 phong cách thiết kế chính: Tối giản (đường nét sạch sẽ, chi tiết tối thiểu), Tân cổ điển (đối xứng, tỷ lệ vượt thời gian, gam màu tối như đen, xám, đỏ booc-đô), Hiện đại (tôn vinh công nghệ, kết hợp vật liệu công nghiệp như kim loại bóng, thủy tinh với gỗ).
  • Khảo sát thông số 3 mẫu sản phẩm thực tế trên thị trường: Mẫu 1 (tủ sách 1600~2600 x 350 x 2400 mm, bàn 1400~1800 x 600 x 750 mm bằng MDF phủ Melamine); Mẫu 2 (tủ sách 1200 x 300 x 2400 mm, bàn 1400 x 600 x 750 mm bằng MDF Melamine trắng vân gỗ); Mẫu 3 (tủ sách 1800 x 300 x 2400 mm, bàn 1400 x 500 x 750 mm bằng MDF phủ Laminate).

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương này cung cấp hệ thống cơ sở lý thuyết thiết kế sản phẩm mộc. Tác giả phân tích chi tiết nguyên tắc đảm bảo chức năng, nguyên tắc thẩm mỹ và yêu cầu kinh tế. Phần giải pháp liên kết phân tích 4 kiểu liên kết được ứng dụng trong sản phẩm: liên kết vít bắt gỗ, liên kết chốt gỗ gia cố keo, liên kết ốc liên kết (chốt cam tháo lắp nhanh) và liên kết bản lề âm/dương cho cánh tủ. Chương 3 cũng xác lập quy trình thiết kế gồm 10 bước (từ khảo sát, chọn vật liệu, tính toán kết cấu, lập sơ đồ công nghệ, biểu đồ sản xuất đến tính giá thành) và trình tự 6 giai đoạn phát triển sản phẩm mộc công nghiệp từ ý tưởng đến chế tác mẫu thử.

Chương 4: Thiết kế bàn làm việc và tủ sách trang trí

Đây là chương kỹ thuật trọng tâm, trình bày việc phân tích 3 phương án thiết kế sơ bộ và quyết định lựa chọn Phương án 3. Tác giả lựa chọn nguyên liệu ván MDF chống ẩm phủ Melamine kích thước tấm (1220 x 2440 x 18 mm) và (1220 x 2440 x 9 mm) với hai mã màu 333 và 200T, kết hợp nẹp inox 304 dày 0,5 mm. Sản phẩm được thiết kế module hóa thành 4 cụm độc lập:

  • Module 01: Tủ sách trang trí 01, kích thước 600 x 350 x 2380 (mm).
  • Module 02: Tủ sách trang trí 02, kích thước 1600 x 350 x 2380 (mm).
  • Module 03: Tủ sách trang trí 03, kích thước 600 x 350 x 2380 (mm).
  • Module 04: Bàn làm việc, kích thước 1600 x 700 x 750 (mm).

Chương 4 cung cấp hệ thống bản vẽ triển khai và các bảng bóc tách kích thước tinh chế chi tiết cấu kiện của từng module:

Bảng bóc tách kích thước chi tiết Module 01 (Tủ sách trang trí 01 - 600 x 350 x 2380 mm):

STT Tên chi tiết Nguyên liệu SL Kích thước tinh chế (Dày x Rộng x Dài) (mm) Giải pháp liên kết
1 Chân tủ MDF-333 01 18 x 583 x 50 Ghép $45^\circ$, bôi keo
2 Chân tủ MDF-333 01 18 x 590 x 50 Ghép $45^\circ$, bôi keo
3 Chân tủ MDF-333 01 18 x 304 x 50 Ghép $45^\circ$, bôi keo
4 Chân tủ MDF-333 01 18 x 267 x 50 Ghép $45^\circ$, bôi keo
5 Tấm cánh MDF-333 01 18 x 677 x 579 Chốt gỗ, chốt cam
6 Hông trái MDF-333 01 18 x 2300 x 350 Chốt gỗ, chốt cam
7 Tấm cánh MDF-333 01 18 x 1618 x 579 Bản lề
8 Hông phải MDF-333 01 18 x 2300 x 331 Chốt gỗ, chốt cam
9 Tấm nóc MDF-333 01 18 x 566 x 312 Chốt gỗ, chốt cam
10 Tấm đáy MDF-333 01 18 x 566 x 312 Chốt gỗ, chốt cam
11-15 Tấm đợt (5 tấm) MDF-333 05 18 x 566 x 312 Chốt di động
16 Tấm hậu MDF-333 01 9 x 2300 x 582 Mộng âm dương (soi rãnh)

Bảng bóc tách kích thước chi tiết Module 02 (Tủ sách trang trí 02 - 1600 x 350 x 2380 mm):

STT Tên chi tiết Nguyên liệu SL Kích thước tinh chế (Dày x Rộng x Dài) (mm) Giải pháp liên kết
1 Chân tủ MDF-200T 01 18 x 267 x 50 Ghép $45^\circ$, bôi keo
2 Chân tủ MDF-200T 01 18 x 1600 x 50 Liên kết $45^\circ$
3 Tấm cánh MDF-200T 01 18 x 652 x 389 Bản lề
4-5 Hông phải, hông trái MDF-200T 02 18 x 2300 x 350 Chốt gỗ, chốt cam
6 Đố cánh MDF-200T 01 18 x 1566 x 37 Chốt gỗ, chốt cam
7, 8, 10, 11 Tấm đợt (4 tấm) MDF-200T 04 18 x 1566 x 331 Chốt gỗ, chốt cam
9 Tấm chân MDF-200T 01 18 x 267 x 50 Liên kết $45^\circ$
12 Tấm đợt MDF-200T 01 18 x 1566 x 331 Bản lề
13-15 Chân tủ (3 tấm) MDF-200T 03 18 x 267 x 50 Ghép $45^\circ$, bôi keo
16-18 Tấm cánh (3 tấm) MDF-200T 03 18 x 652 x 389 Bản lề
19 Tấm ngăn MDF-200T 01 18 x 652 x 331 Chốt gỗ, chốt cam
20 Tấm đáy MDF-200T 01 18 x 1566 x 312 Chốt gỗ, chốt cam
21 Đố cánh MDF-200T 01 18 x 1566 x 35 Chốt gỗ, chốt cam
22 Tấm chân MDF-200T 01 18 x 1600 x 50 Ghép $45^\circ$, bôi keo
23 Tấm ngăn MDF-200T 01 18 x 404.5 x 331 Chốt gỗ, chốt cam
24-30 Tấm ngăn (7 tấm) MDF-200T 07 18 x 404.5 x 331 Mộng âm dương
31 Tấm ngăn MDF-200T 01 18 x 660 x 312 Mộng âm dương

Phần cuối chương tính toán tổng lượng vật tư phụ kiện, nẹp trang trí inox 304, dải đèn LED và lập bảng dự toán chi phí nguyên liệu sản xuất.

Chương 5: Lập quy trình sản xuất bàn làm việc và tủ sách trang trí

Chương này mô tả chi tiết lưu trình công nghệ gia công chế tạo thực tế tại xưởng. Tác giả lập sơ đồ gia công tổng thể, mô tả thao tác sắp xếp tấm phôi trên phần mềm Artcam/ABF để cắt tự động bằng máy CNC router 4 đầu, kỹ thuật khoan định vị chốt cam trên máy khoan ngang CNC, phương pháp vận hành máy dán cạnh tự động, các bước khoan bắt phụ kiện bản lề, ray trượt hộc kéo, soi rãnh lắp nẹp inox, đi dây điện hệ thống đèn LED trang trí và quy trình lắp ráp hoàn thiện sản phẩm.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu của đồ án đã đạt được các kết quả cụ thể về mặt kỹ thuật và chế tạo:

  • Về mặt hồ sơ kỹ thuật: Nhóm tác giả đã hoàn thiện bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh gồm bản vẽ phối cảnh 3D trên SketchUp, bản vẽ cấu tạo 2D trên AutoCAD, bảng bóc tách chi tiết kích thước tinh chế cho toàn bộ 4 module sản phẩm, cùng lưu trình công nghệ sản xuất rõ ràng.
  • Về mặt sản phẩm thực tế: Đã gia công và lắp ráp chế tạo thành công bộ sản phẩm nội thất phòng làm việc với kích thước thực tế đúng thiết kế:
    • Module 01 và Module 03 (Tủ sách trang trí 01 và 03): kích thước 600 x 350 x 2380 mm mỗi tủ.
    • Module 02 (Tủ sách trang trí 02 ở giữa): kích thước 1600 x 350 x 2380 mm.
    • Module 04 (Bàn làm việc): kích thước 1600 x 700 x 750 mm. Sản phẩm sử dụng ván MDF chống ẩm phủ Melamine (mã 333 và mã 200T), kết hợp nẹp chỉ PVC, nẹp trang trí Inox 304 dày 0,5 mm và hệ thống dải đèn LED âm tủ.

Đóng góp của đồ án so với các nghiên cứu và sản phẩm trước đó:

  • Đã cụ thể hóa phương pháp thiết kế module hóa trong sản xuất đồ gỗ công nghiệp, cho phép tách cụm bàn và hệ tủ sách thành 4 module độc lập, giúp quá trình gia công, đóng gói, vận chuyển và lắp ráp tại công trình trở nên thuận tiện và hạn chế rủi ro va đập.
  • Ứng dụng thành công chuỗi công nghệ khép kín giữa phần mềm thiết kế (CAD/CAM) và hệ thống máy chế biến gỗ tự động (máy CNC router 4 đầu, máy khoan ngang CNC 2 đầu, máy dán cạnh tự động), chứng minh khả năng đưa lý thuyết công nghệ gỗ vào thực nghiệm chế tạo sản phẩm đạt chuẩn thẩm mỹ và kỹ thuật trong điều kiện xưởng thực tập trường đại học.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Thời gian nghiên cứu và thực hiện bị giới hạn trong 3 tháng (từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2024), do đó chưa thực hiện được các thử nghiệm kiểm định cơ lý dài hạn về độ võng của các tấm đợt tủ dài 1566 mm dưới tải trọng sách lớn qua thời gian dài sử dụng.
  • Đồ án tập trung vào điều kiện trang thiết bị có sẵn tại xưởng thực tập gỗ của trường đại học, chưa đánh giá đầy đủ tính khả thi khi triển khai trên dây chuyền sản xuất công nghiệp hàng loạt quy mô lớn.
  • Báo cáo thuyết minh chưa trình bày chi tiết chỉ số hạch toán giá thành cụ thể tổng hợp ở các trang kết quả cuối cùng.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Tối ưu hóa sâu hơn thuật toán xếp ván (nesting) trên phần mềm chuyên dụng để nâng cao hơn nữa tỷ lệ lợi dụng gỗ công nghiệp, giảm thời gian chu kỳ chạy dao trên máy CNC router.
  • Nghiên cứu mở rộng phương án hoàn thiện bề mặt với các vật liệu chống xước cao cấp hơn như Laminate HPL hoặc Acrylic bóng gương.
  • Chuẩn hóa quy trình đóng gói phẳng (flat-pack) kèm bản hướng dẫn tự lắp ráp (DIY) phục vụ mục tiêu thương mại hóa và định hướng xuất khẩu sang các thị trường quốc tế như châu Âu.

Giá trị tham khảo

Đồ án là nguồn tài liệu tham khảo thực tiễn hữu ích cho:

  • Sinh viên các ngành Kỹ nghệ Gỗ và Nội thất, Thiết kế Nội thất, Công nghệ Chế biến Lâm sản và Kỹ thuật Cơ khí tại các trường đại học kỹ thuật, cao đẳng nghề khi thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp về thiết kế và chế tạo đồ gỗ công nghiệp.
  • Cán bộ kỹ thuật, thợ thiết kế bổ chi tiết (CAD/CAM gỗ) tại các xưởng sản xuất nội thất vừa và nhỏ tham khảo bảng bóc tách chi tiết cấu kiện (bill of materials) và quy cách liên kết chốt cam, chốt gỗ, mộng âm dương soi rãnh hậu.
  • Những người nghiên cứu quy trình vận hành liên hoàn giữa máy phay cắt CNC router, máy khoan ngang định vị hồng ngoại và máy dán cạnh tự động trong sản xuất nội thất từ ván MDF.

Câu hỏi thường gặp

1. Vật liệu chính được sử dụng để chế tạo cụm bàn làm việc và tủ sách trong đồ án là gì?
Vật liệu chính là ván sợi mật độ trung bình chống ẩm lõi xanh (MDF chống ẩm) phủ Melamine với hai quy cách chiều dày: 18 mm (dùng cho hệ khung, cánh tủ, tấm đợt, mặt bàn) và 9 mm (dùng cho tấm hậu tủ). Nhóm tác giả sử dụng hai mã màu Melamine là mã 333 và mã 200T, kết hợp nẹp nhựa PVC dán cạnh và nẹp trang trí bằng Inox 304 dày 0,5 mm.

2. Kích thước tổng thể của 4 module cấu thành sản phẩm được xác định như thế nào?
Toàn bộ sản phẩm được phân chia thành 4 module với kích thước tinh chế gồm:

  • Module 01 (Tủ sách trang trí 01): 600 x 350 x 2380 mm.
  • Module 02 (Tủ sách trang trí 02 - phần giữa): 1600 x 350 x 2380 mm.
  • Module 03 (Tủ sách trang trí 03): 600 x 350 x 2380 mm.
  • Module 04 (Bàn làm việc): 1600 x 700 x 750 mm.

3. Những loại máy chế biến gỗ chuyên dụng nào tại xưởng đã được sử dụng trong quá trình gia công?
Quá trình chế tạo tại xưởng thực tập sử dụng 4 hệ thống máy chính: máy CNC router 4 đầu có bàn nâng thủy lực và băng tải phôi; máy khoan ngang CNC 2 đầu định vị cảm biến hồng ngoại; máy dán cạnh tự động tích hợp lăn keo, phay cắt chỉ thừa và chổi đánh bóng; máy cưa bàn trượt hiển thị góc điện tử; cùng các thiết bị phụ trợ như máy nén khí, súng bắn đinh hơi và máy bắt vít cầm tay.

4. Đồ án đã áp dụng những giải pháp liên kết kết cấu mộc nào cho cụm sản phẩm?
Sản phẩm kết hợp linh hoạt 5 dạng liên kết: liên kết ốc cam (chốt cam) giúp che giấu mối nối cơ khí; liên kết chốt gỗ gia cố keo sữa tại các vị trí chịu lực; liên kết mộng âm dương soi rãnh dành cho tấm hậu và hệ vách ngăn; liên kết bản lề bật âm/dương giảm chấn cho cánh tủ; và liên kết ghép mòi góc $45^\circ$ dán keo chuyên dụng tại hệ khung chân tủ.

5. Nhóm tác giả đã sử dụng những phần mềm kỹ thuật nào trong quá trình thực hiện đồ án?
Các phần mềm được sử dụng gồm: SketchUp (phác thảo ý tưởng và dựng mô hình phối cảnh 3D); AutoCAD (triển khai bản vẽ kỹ thuật chi tiết 2D, hình chiếu và hướng dẫn lắp đặt); Artcam và ABF (xếp ván nesting tối ưu và xuất mã G-code gia công CNC); Microsoft Word và Microsoft Excel (soạn thảo thuyết minh, lập bảng tính bóc tách kích thước chi tiết và dự toán nguyên vật liệu).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo nội thất phòng làm việc" của nhóm sinh viên ngành Kỹ nghệ Gỗ và Nội thất, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ từ khảo sát, lập mô hình thiết kế đến chế tạo thành công sản phẩm thực tế. Giải pháp phân chia sản phẩm thành 4 module độc lập từ ván MDF chống ẩm phủ Melamine kết hợp nẹp Inox 304 và đèn LED đã tạo nên một cụm nội thất hiện đại, thẩm mỹ và thuận tiện trong vận chuyển, lắp ráp. Quy trình chế tạo được tự động hóa hiệu quả bằng hệ thống máy cắt CNC router, máy khoan ngang CNC và máy dán cạnh công nghiệp, khẳng định tính thực tiễn cao của đề tài trong việc gắn kết giữa đào tạo kỹ thuật và sản xuất nội thất công nghiệp hiện đại.