I. Tổng quan về Công nghệ RTM trong chế tạo
Đồ án tập trung vào ứng dụng công nghệ RTM (Resin Transfer Molding) để chế tạo sản phẩm mẫu thử dạng chân vịt composite. Công nghệ RTM là một công nghệ chế tạo tiên tiến trong ngành chế tạo composite, cho phép tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao, chất lượng tốt và hiệu suất sản xuất lớn. RTM sử dụng khuôn kín, nhựa được bơm vào khuôn chứa sợi gia cường đã được đặt sẵn. Quá trình này tạo ra sản phẩm đồng nhất, hạn chế tối đa hiện tượng rỗ khí, đảm bảo chất lượng bề mặt và tính năng cơ lý của sản phẩm. Ứng dụng RTM trong chế tạo chân vịt là một hướng đi mới, tận dụng ưu điểm của vật liệu composite chân vịt như nhẹ, bền, chịu ăn mòn tốt. Nghiên cứu này góp phần đánh giá khả năng áp dụng công nghệ RTM vào sản xuất hàng loạt chân vịt composite tại HCMUTE.
1.1. Công nghệ RTM chế tạo và ưu điểm
Công nghệ RTM là một quá trình đúc nhựa tiên tiến. Nhựa được bơm vào khuôn chứa sợi gia cường đã định hình. Áp suất được kiểm soát chặt chẽ. Điều này đảm bảo sự phân bố đều của nhựa và sợi. Kết quả là sản phẩm có độ bền cao và chất lượng đồng nhất. So với các phương pháp khác như hand lay-up hay pultrusion, RTM cho phép tạo ra các sản phẩm phức tạp với độ chính xác cao hơn. RTM cũng giảm thiểu đáng kể lượng chất thải và ô nhiễm môi trường so với các phương pháp truyền thống. Ưu điểm RTM gồm: khả năng sản xuất hàng loạt, chất lượng sản phẩm cao, giảm thiểu lỗi, tự động hóa cao, phù hợp với sản xuất chân vịt composite. RTM cũng có nhược điểm, đó là chi phí đầu tư ban đầu cao, đòi hỏi kỹ thuật vận hành chuyên môn cao.
1.2. So sánh RTM với các phương pháp khác
RTM được so sánh với các phương pháp chế tạo chân vịt khác như đúc, hàn, gia công cơ khí. RTM vượt trội hơn các phương pháp truyền thống về mặt trọng lượng, độ bền và khả năng chống ăn mòn. Các phương pháp truyền thống thường tạo ra sản phẩm nặng hơn, dễ bị ăn mòn và có độ bền thấp hơn. RTM cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dạng phức tạp, với độ chính xác cao hơn. Tuy nhiên, chi phí ban đầu của RTM cao hơn, đòi hỏi kỹ thuật chuyên môn và trang thiết bị hiện đại. So sánh RTM với các phương pháp khác cần cân nhắc đến các yếu tố như chi phí sản xuất, chất lượng sản phẩm, thời gian sản xuất, khả năng tự động hóa. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng sản phẩm và điều kiện sản xuất.
II. Chế tạo chân vịt composite tại HCMUTE
Đồ án trình bày quá trình sản xuất chân vịt tại HCMUTE sử dụng công nghệ RTM. Các khâu chính bao gồm thiết kế khuôn, gia công khuôn, lựa chọn vật liệu, và thực hiện quy trình RTM. Vật liệu composite chân vịt sử dụng là nhựa polyester, sợi thủy tinh. Thiết kế khuôn được thực hiện bằng phần mềm Creo Parametric. Quá trình gia công khuôn được thực hiện trên máy CNC. Quy trình RTM được thực hiện theo các bước chuẩn, đảm bảo chất lượng sản phẩm. Kết quả cho thấy RTM có khả năng tạo ra chân vịt composite chất lượng cao, đáp ứng các yêu cầu về độ bền và trọng lượng nhẹ. Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao, mở ra hướng phát triển mới trong ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam.
2.1. Thiết kế và gia công khuôn chân vịt
Thiết kế khuôn chân vịt là một phần quan trọng của quá trình chế tạo chân vịt composite. Thiết kế cần đảm bảo độ chính xác cao, tính khả thi trong gia công và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. Phần mềm Creo Parametric được sử dụng để thiết kế khuôn 3D. Gia công khuôn được thực hiện trên máy CNC. Chất lượng gia công ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Khuôn chân vịt cần đảm bảo độ cứng, độ chính xác về kích thước và hình dạng. Việc thiết kế và gia công khuôn cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn lao động. Mục tiêu là tạo ra khuôn có độ bền cao, dễ dàng tháo lắp và vệ sinh. Đào tạo RTM HCMUTE cần tập trung vào các kỹ năng thiết kế và gia công khuôn.
2.2. Quy trình RTM sản xuất chân vịt và phân tích kết quả
Quy trình RTM bao gồm các bước: chuẩn bị vật liệu, đặt sợi gia cường vào khuôn, bơm nhựa, đóng rắn, tháo khuôn. Vật liệu sử dụng bao gồm nhựa polyester, chất đóng rắn MEKP và sợi thủy tinh. Chất lượng chân vịt RTM phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm chất lượng vật liệu, điều kiện bơm nhựa, thời gian đóng rắn. Phân tích kết quả bao gồm kiểm tra hình dạng, kích thước, độ bền, và các tính chất cơ lý khác của sản phẩm. Hiệu suất chân vịt RTM được đánh giá thông qua các thử nghiệm thực tế. An toàn lao động trong sản xuất RTM cần được đảm bảo tuyệt đối. Môi trường sản xuất RTM phải được kiểm soát tốt để đảm bảo chất lượng sản phẩm và sức khỏe người lao động. Nghiên cứu ứng dụng RTM tại HCMUTE hướng đến việc tối ưu hóa quy trình RTM để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí.
III. Đánh giá và ứng dụng
Đồ án này có giá trị nghiên cứu cao. Nó ứng dụng thành công công nghệ RTM vào chế tạo chân vịt composite. Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực tiễn về khả năng sản xuất chân vịt bằng phương pháp này. Chất lượng chân vịt RTM đạt được đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Chi phí sản xuất chân vịt RTM cần được phân tích kỹ hơn để đánh giá tính kinh tế. Nghiên cứu này đóng góp vào việc phát triển công nghệ chế tạo tiên tiến tại HCMUTE. Nó mở ra nhiều hướng nghiên cứu và phát triển trong tương lai. Ứng dụng composite trong hàng hải ngày càng phổ biến. Ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam có thể tận dụng kết quả này để nâng cao năng lực cạnh tranh.
3.1. Phân tích chi phí sản xuất chân vịt RTM
Chi phí sản xuất chân vịt RTM bao gồm chi phí vật liệu, chi phí gia công khuôn, chi phí vận hành thiết bị, và chi phí nhân công. Vật liệu composite có giá thành cao hơn so với các vật liệu truyền thống. Tuy nhiên, trọng lượng nhẹ của chân vịt composite có thể giúp tiết kiệm nhiên liệu. Phân tích chi phí cần xem xét đến các yếu tố như quy mô sản xuất, hiệu suất thiết bị, và giá cả vật liệu. So sánh chi phí RTM với các phương pháp khác là cần thiết để đánh giá tính kinh tế. Tối ưu hóa quy trình RTM có thể giúp giảm chi phí sản xuất. Nghiên cứu về chi phí đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định khả năng ứng dụng rộng rãi của công nghệ RTM.
3.2. Xu hướng và tương lai của công nghệ RTM
Công nghệ RTM đang phát triển nhanh chóng. Các cải tiến về vật liệu, thiết bị, và quy trình sản xuất đang được nghiên cứu và ứng dụng. Tương lai của công nghệ RTM hứa hẹn sẽ mang lại nhiều sản phẩm chất lượng cao với chi phí thấp hơn. Xu hướng chế tạo chân vịt đang hướng đến việc sử dụng vật liệu nhẹ, bền, và chịu ăn mòn tốt. RTM đáp ứng được những yêu cầu này. Ứng dụng RTM trong các lĩnh vực khác như hàng không vũ trụ, năng lượng, y tế cũng đang được nghiên cứu. Phát triển công nghệ RTM tại HCMUTE cần được đầu tư để đáp ứng nhu cầu của thị trường. Nghiên cứu RTM sẽ đóng góp vào sự phát triển kinh tế và công nghệ của Việt Nam.
