Đặt vấn đề Cooling layer (hay cooling system) trong khuôn ép nhựa là một phần quan trọng trong quá trình sản xuất, giúp tăng cường hiệu suất, chất lượng sản phẩm và tuổi thọ của khuôn, cũng như tối ưu hóa chi phí sản xuất. Chính vì vậy, việc thiết kế cooling layer đúng cách và hiệu quả có vai trò rất quan trọng để đạt được hiệu suất sản xuất cao nhất. Hiện nay, có rất nhiều loại hệ thống giải nhiệt được sử dụng, nhưng đề tài của nhóm quan tâm đó là hiệu quả của việc sử dụng hệ thống giải nhiệt được thiết kế hoàn toàn mới và đặc biệt sẽ tạo ra một sản phẩm có tối ưu về mặt độ bền hay không. Để đánh giá được điều này, cần phải trải qua rất nhiều giai đoạn từ việc thiết lập các trường hợp thí nghiệm, chế tạo ra các mẫu thử độ bền cho đến việc thử nghiệm độ bền và thu thập số liệu.
Vấn đề thiết kế hệ thống thống giải nhiệt để tạo ra một sản phẩm phun ép nhựa tối ưu về mọi mặt đang được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Đây sẽ là một chủ đề nghiên cứu không bao giờ lỗi thời trong tương lai. Các nghiên cứu sẽ đưa ra các số liệu thống kê, dữ liệu sẽ được phân tích và so sánh với nhau để đánh giá được kết quả nghiên cứu. Để giải quyết vấn đề này, cần một phương án thiết kế khuôn có hệ thống cooling layer cụ thể, đi vào thực nghiệm chế tạo và thử nghiệm mẫu, phân tích số liệu.
Dùng AI để dự đoán đồ bền của sản phẩm ứng với phương án thiết kế. Khi có số liệu thực tế, có thể so sánh và đánh giá kết quả đạt được từ phương án này. Qua việc nghiên cứu và đánh giá các phương pháp thiết kế, có thể lựa chọn được phương pháp thiết kế hệ thống giải nhiệt tối ưu nhất, phù hợp với các điều kiện và tính chất của sản phẩm phun ép nhựa, nâng cao chất lượng và hiệu quả sản xuất. Điều này sẽ đóng góp tích cực vào sự phát triển và cải tiến của ngành công nghiệp phun ép nhựa trong nước và trên thế giới.
Tính cấp thiết của đề tài Đề tài “Ứng dụng AI trong dự đoán độ bền uốn của mẫu thử khi chế tạo bằng phương pháp phun ép nhựa với khuôn có dùng cooling layer” là một chủ đề cực kỳ cấp thiết trong ngành công nghiệp gia công cơ khí và công nghệ phun ép nhựa. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất và chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất và tiết kiệm năng lượng. Bằng việc điều chỉnh lớp làm mát trên khuôn, độ bền uốn của sản phẩm có thể được cải thiện, giúp gia tăng tuổi thọ và hiệu suất hoạt động của khuôn. Việc áp dụng cooling layer cũng giúp 1 phân bổ nhiệt đều trên bề mặt khuôn, tăng cường quá trình làm mát, từ đó giảm thiểu sự biến dạng của khuôn trong quá trình phun ép nhựa.
Đồng thời, việc tối ưu hóa kỹ thuật cooling layer trên khuôn ép nhựa cũng đem lại lợi ích lớn trong quá trình thiết kế và sản xuất. Bằng cách tăng cường hiệu suất làm mát và kiểm soát nhiệt độ, công nghệ cooling layer giúp giảm thiểu thời gian phun ép, tăng năng suất sản xuất, và cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng. Điều này không chỉ giúp tăng cường cạnh tranh cho các doanh nghiệp mà còn thúc đẩy sự phát triển và tiến bộ trong ngành công nghiệp chế tạo sản phẩm phun ép nhựa. Ngoài ra, việc tìm hiểu về độ bền uốn của khuôn trong điều kiện sử dụng cooling layer cũng mở ra cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng mới trong lĩnh vực công nghệ chế tạo và gia công cơ khí.
Kết quả từ nghiên cứu này có thể được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất, từ sản xuất ô tô, điện tử đến chế tạo máy móc và thiết bị công nghiệp khác. Đây là lý do vì sao đề tài nghiên cứu này đang được coi là một vấn đề cực kỳ cấp thiết và hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích và tiềm năng phát triển trong tương lai. Do đó, nghiên cứu về độ bền uốn của khuôn có sử dụng cooling layer không chỉ mang lại lợi ích trong sản xuất công nghiệp mà còn đóng góp vào việc thúc đẩy sự phát triển và hiện đại hóa ngành công nghiệp chế tạo hiện nay. Vì vậy nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “Ứng dụng AI trong dự đoán độ bền uốn của mẫu thử khi chế tạo bằng phương pháp phun ép nhựa với khuôn có dùng cooling layer” làm khóa luận tốt tốt nghiệp của mình.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu về hệ thống giải nhiệt cho khuôn và độ bền của sản phẩm ứng với hệ thống giải nhiệt đó: Đề tài nghiên cứu này cung cấp các thông tin và dữ liệu mới về phương án thiết kế khuôn có sử dụng cooling layer, đặc biệt sẽ sử dụng một lớp bi cầu trải đều trong hệ thống giải nhiệt này. Điều đó đã làm mở rộng những hiểu biết và kiến thức trong lĩnh vực cơ khí và công nghệ phun ép nhựa. Đánh giá hiệu suất và chất lượng: Đánh giá về hiệu suất và chất lượng của khuôn có dùng Cooling layer có mang lại hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm tốt hay không.
Điều này giúp chúng ta có thể khám phá ra được các phương án thiết kế khuôn mới, mang lại lợi ích cho ngành ép nhựa Việt Nam. 2 Phân tích và đánh giá dữ liệu: Qua quá trình thực nghiệm, đề tài này thực hiện các công việc như chụp phân bố nhiệt của lòng khuôn, thử nghiệm ép thử khuôn, tiến hành ép mẫu dùng cho thí nghiệm, thử nghiệm độ bền uốn và lấy số liệu cho nghiên cứu. Quá trình này đóng góp một phần vào việc phát triển phương pháp phân tích và đánh giá dữ liệu trong lĩnh vực cơ khí và công nghệ phun ép nhựa. Ý nghĩa thực tiễn Tăng hiệu suất sản xuất: Cooling layer giúp tăng tốc độ và hiệu quả quá trình làm giải nhiệt nhựa sau khi được ép, từ đó giảm thời gian cần thiết cho mỗi chu trình sản xuất và tăng khả năng sản xuất hàng loạt.
Cải thiện chất lượng sản phẩm: Cooling layer giúp kiểm soát nhiệt độ trong quá trình làm nguội nhựa, giúp giảm sự biến dạng và màu sắc không đồng đều của sản phẩm, từ đó tạo ra sản phẩm cuối cùng có chất lượng cao và đồng đều. Tiết kiệm năng lượng: Bằng việc tối ưu hóa thiết kế cooling layer, ngành công nghệ ép nhựa có thể giảm lượng năng lượng cần thiết để làm nguội nhựa, giúp tiết kiệm chi phí và tạo ra môi trường sản xuất hiệu quả hơn. Tăng cường sự linh hoạt trong sản xuất: Cooling layer giúp điều chỉnh nhiệt độ theo yêu cầu cụ thể của quy trình sản xuất, giúp ngành công nghệ ép nhựa có thể sản xuất các loại sản phẩm phức tạp và đa dạng mà vẫn đảm bảo chất lượng. Tóm lại, đề tài "Ứng dụng AI trong dự đoán độ bền uốn của mẫu thử khi chế tạo bằng phương pháp phun ép nhựa với khuôn có dùng cooling layer” không chỉ mang lại ý nghĩa khoa học trong việc mở rộng kiến thức về quá trình thiết kế khuôn mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc cải thiện quá trình sản xuất, tiết kiệm tài nguyên và nâng cao chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp phun ép nhựa.
Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Ứng dụng AI trong dự đoán độ bền uốn của mẫu thử khi chế tạo bằng phương pháp phun ép nhựa với khuôn có dùng cooling layer” được xác định như sau: - Nghiên cứu về phương pháp thiết kế hệ thống cooling layer - Ứng dụng phương pháp Taguchi tạo để tạo bảng các thông số thí nghiệm và đưa ra phương án tối ưu - Ép thử nghiệm và chế tạo các mẫu thử độ bền uốn 3 - Ứng dụng mô hình tính toán ANN (Artificial Neural Networks) vào việc dự đoán độ bền uốn của mẫu thử - Thử nghiệm độ bền uốn thực tế - Thống kê các kết quả, quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa các thông số - Chế tạo mẫu và thử nghiệm độ bền uốn đối với các trường hợp tối ưu mà phương pháp Taguchi đưa ra - So sánh và đưa ra báo cáo về số liệu phân tích, dự đoán trên phần mềm và số liệu thực tế khi thực hiện thí nghiệm 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu - Hệ thống cooling layer trong khuôn phun ép nhựa - Vật liệu nhựa - Độ bền uốn của sản phẩm phun ép nhựa - Phân bố nhiệt độ của lòng khuôn ép nhựa - Phương pháp phân tích số liệu Taguchi - Ứng dụng mô hình tính toán ANN vào việc dự đoán kết quả độ bền uốn 1. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu về công nghệ ép nhựa, phương pháp thiết và chế tạo khuôn ép nhựa - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền uốn của sản phẩm như: • Áp suất điền đầy (MPa) • Áp suất định hình (MPa) • Thời gian định hình (s) • Nhiệt độ khuôn (độ C) • Nhiệt động nóng chảy nhựa (độ C) - Sử dụng các phần mềm phục vụ cho việc nghiên cứu như: Minitab18 (tạo bảng thông số thí nghiệm và đưa ra bộ thông số tối ưu cho thí nghiệm), phần mềm Matlab 2020b (phục vụ cho việc tính toán và dự đoán kết quả độ bền uốn của mẫu thử).
- Nghiên cứu và sử dụng các thiết bị phục vụ cho thí nghiệm như: máy chụp phân bố nhiệt độ (Fluke TiS20); máy làm lạnh nước, máy gia nhiệt, máy ép nhựa (Haitian); máy thử nghiệm độ bền uốn (đồ án của anh chị cựu sinh viên). Phương pháp nghiên cứu 1. Cơ sở phương pháp luận Nghiên cứu sẽ dựa trên cơ sở phương pháp luận khoa học để tiến hành quá trình nghiên cứu. Cơ sở phương pháp luận này bao gồm: - Xác định vấn đề nghiên cứu: Đây là bước đầu tiên, cần xác định và làm rõ vấn đề nghiên cứu của đề tài - Lựa chọn phương pháp nghiên cứu: Dựa vào bản chất của vấn đề và mục tiêu nghiên cứu, cần chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp, có thể là phương pháp thống kê số liệu, phân tích nội dung, khảo sát thực tế,.
- Thu thập dữ liệu: Sau khi chọn phương pháp nghiên cứu, thiết kế kế hoạch thu thập dữ liệu cụ thể và thực hiện thu thập thông tin từ các nguồn khác nhau.