Những tiến bộ trong tự động hóa: Chuyển đổi quy trình sơn ô tô bằng dây chuyền tự động

Giới thiệu

Tự động hóa là việc sử dụng các hệ thống điều khiển, bao gồm máy móc, bộ truyền động, cảm biến, bộ xử lý và mạng để thực hiện các nhiệm vụ nhằm thay thế cho con người. 

Ngày nay, công nghệ tự động hóa đã trở thành xu thế và được áp dụng trong các hệ thống điều khiển công nghiệp,các dây chuyền lắp ráp, đóng gói. Áp dụng tự động hóa trong công nghiệp đóng vai trò giúp thúc đẩy sự tăng trưởng,nâng cao hiệu suất, chất lượng sản phẩm cũng được cải thiện, ngoài ra còn giúp tối ưu hóa được nguồn lực và tăng tính linh hoạt.

Sơn ô tô

Nhắc đến khái niệm sơn nghĩ đơn giản là thêm màu sắc vào một cái gì đó, nhưng khi nói đến sơn ô tô, nó trở nên phức tạp hơn rất nhiều, bởi vì những lớp sơn ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cao không chỉ về thẩm mĩ, mà còn yêu cầu về độ bền bỉ chống rỉ sét chịu được những ảnh hưởng của môi trường.

Sơn ô tô là quá trình sử dụng các chất sơn và các công nghệ sơn để trang trí bề mặt của xe ô tô, không chỉ mang tính thẩm mỹ các lớp sơn còn có tác dụng chống rỉ sét, sơn ô tô có thể được áp dụng trên các bề mặt kim loại, nhựa và thủy tinh.

Chất lượng sơn ô tô phụ thuộc vào sự chuẩn bị và thao tác của người thợ sơn ô tô. Để đạt được kết quả sơn chất lượng, cần tuân thủ công nghệ sơn xe, các bước chuẩn bị bề mặt, sơn, và hoàn thiện để đạt được một lớp sơn mịn, bền và chất lượng cao.

Thông thường trong sơn xe ô tô gồm có 3 lớp sơn cơ bản:

Sơn lót (Primer): Đây là lớp sơn đầu tiên được áp dụng lên bề mặt ô tô,với mục đích tăng độ bám dính làm nhẵn bề mặt và bảo vệ bề mặt khỏi ảnh hưởng của môi trường và chống ăn mòn.

Sơn màu (Basecoat): Lớp sơn quan trong nhất tạo màu sắc và hoa văn cho xe, những hoa văn thương hiệu hay những kiểu sơn classic đều từ lớp sơn này mà ra.

Sơn bóng (Clearcoat): Lớp sơn ngoài cùng này giúp bề mặt bóng và mịn màng, ngoài ra còn bảo vệ các lớp sơn bên trong khỏi  những tác động của môi trường, chống ăn mòn.

Quy trình sơn ô tô truyền thống

Giới thiệu và giải thích về quy trình sơn ô tô truyền thống

Với ngày sản xuất ô tô ngày càng phát triển, có rất nhiều những quy trình sơn xe ô tô cũng được các doanh nghiệp đầu tư nghiên cứu, nhưng cốt lõi của quy trình sơn ô tô bao gồm các bước sau.

Chuẩn bị bề mặt: Điều này bao gồm việc làm sạch bề mặt bằng cách loại bỏ bụi, dầu mỡ và các chất cặn khác. Bề mặt cũng có thể được đánh bóng và làm phẳng để loại bỏ các vết trầy xước và khuyết điểm nhỏ. Ý tưởng là tạo ra một bề mặt kim loại trần, sạch sẽ, mịn màng để lớp sơn bám đều vào đó.

Phốt phát hóa bề mặt: Bể chứa photphat chứa muối photphat (thường có mangan hoặc kẽm) và được dùng để xử lý thép (và một số kim loại khác). Phản ứng tạo ra một lớp thô gồm các tinh thể nhỏ hình thành trên kim loại. Những tinh thể này sẽ tạo thành một loại lớp từ tính mà sơn sẽ bám tốt và đều. Lớp phốt phát cũng có đặc tính chống ăn mòn tuyệt vời.

Phủ điện tử hoặc sơn điện: Thân xe được nhúng vào dung dịch và được tích điện nhằm chuẩn bị cho quá trình sơn sau này. Sau khi được tích điện, thân xe được đem xử lý nhiệt để loại bỏ lượng dung dịch còn đông lại trên bề mặt.

Cuối cùng, chúng ta đã sẵn sàng để sơn: Xe được sơn với ba lớp cơ bản như phần trên đã nhắc tới là lớp sơn lót, lớp sơn màu, và lớp sơn bóng. Sau khi hoàn tất các lớp sơn , ô tô sẽ được đưa trở lại lò sấy lần cuối.

Hạn chế và thách thức của quy trình truyền thống

Quy trình truyền thống trong các ngành công nghiệp có thể gặp phải một số hạn chế và thách thức sau:

Tốn thời gian: Quy trình truyền thống thường mất nhiều thời gian do yêu cầu con người thực hiện các công việc một cách thủ công. Điều này có thể gây ra sự chậm trễ trong quy trình sản xuất và làm giảm năng suất.

Sai sót con người: Khi con người thực hiện các công việc một cách thủ công, có nguy cơ xảy ra sai sót. Điều này có thể dẫn đến lỗi trong sản phẩm hoặc quy trình và tăng chi phí sửa chữa hoặc tái làm.

Khả năng mở rộng hạn chế: Khi cần mở rộng hoặc điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu sản xuất tăng lên. Điều này có thể gây ra sự cản trở trong việc thay đổi quy trình hoặc thêm các thiết bị mới.

An toàn lao động:: Nguy cơ và môi trường làm việc không an toàn. Các công việc nguy hiểm có thể gây ra tai nạn lao động và ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và an toàn của nhân viên.

Khả năng tương tác hạn chế: Khả năng tương tác và tích hợp giữa các bước trong quy trình. Điều này có thể gây ra sự không linh hoạt và làm mất thời gian trong việc chuyển giao thông tin và sản phẩm giữa các bước khác nhau.

Chi phí cao: Quy trình truyền thống có thể đòi hỏi nhiều lao động và tài nguyên, gây ra chi phí cao. Điều này có thể làm tăng giá thành sản phẩm và giảm sự cạnh tranh trên thị trường.

Dây chuyền sơn ô tô tự động

Dây chuyền tự động là một hệ thống sử dụng các máy móc và thiết bị liên kết với nhau trong quá trình sản xuất.Sản phẩm,nguyên vật liệu được chuyển đổi từ giai đoạn này sang giai đoạn một cách hiệu quả, nhanh chóng. Mục tiêu của dây chuyền sản xuất tự động là tối ưu hóa hiệu suất, năng suất, chất lượng và độ tin cậy trong quá trình sản xuất.

Dây chuyền sơn ô tô tự động

Dây chuyền sơn ô tô tự động là hệ thống sử dụng các thiết bị và công nghệ tự động để thực hiện quy trình sơn ô tô. Nó bao gồm các bước từ chuẩn bị bề mặt, sơn lót, sơn chính cho đến sơn phủ và kiểm tra chất lượng.

Dưới đây là một tổng quan về các thành phần và chức năng của dây chuyền sơn ô tô tự động:

Hệ thống vận chuyển: Hệ thống vận chuyển trong dây chuyền tự động sơn ô tô được sử dụng để di chuyển xe từ một vị trí sang vị trí khác trong quy trình sơn. Nó bao gồm các băng chuyền hoặc hệ thống robot di chuyển để đưa xe qua các bước sơn khác nhau.

Chuẩn bị bề mặt: Dây chuyền sử dụng các thiết bị tự động để làm sạch và chuẩn bị bề mặt xe trước khi sơn. Các thiết bị như máy phun áp lực cao, robot bàn chải hoặc hệ thống quét tự động có thể được sử dụng để loại bỏ bụi, dầu mỡ và các chất cặn khác trên bề mặt.

Sơn lót,sơn màu,và sơn phủ: Những cánh tay robot phun sơn tự động và hệ thống kiểm soát tự động để áp dụng lớp sơn lót và sơn chính lên bề mặt xe. Hệ thống này đảm bảo lớp sơn được áp dụng đều, mịn và đạt chất lượng cao.

Kiểm tra chất lượng; Dây chuyền tự động sơn ô tô có thể sử dụng các hệ thống kiểm soát tự động và cảm biến để thực hiện kiểm tra chất lượng trong quy trình sơn. Các kiểm tra có thể bao gồm kiểm tra độ mịn, độ bóng, độ dày của lớp sơn, và kiểm tra màu sắc.

Lợi ích của việc sử dụng dây chuyền tự động so với quy trình truyền thống

Việc sử dụng dây chuyền sơn xe tự động so thay thế quy trình sơn xe truyền thống mang lại nhiều lợi ích lớn.

Dây chuyền sơn xe tự động có thể tăng năng suất sản xuất so với quy trình truyền thống. Các thiết bị tự động và robot hóa giúp tăng tốc quy trình sơn, giảm thời gian chờ đợi và tăng hiệu suất làm việc.

Đồng thời, hệ thống kiểm soát tự động để đảm bảo áp dụng lớp sơn đồng nhất và chất lượng cao trên toàn bộ bề mặt xe. Điều này giúp tránh sai sót con người và đảm bảo màu sắc, độ mịn và độ bóng đều đạt tiêu chuẩn.

Việc sử dụng dây chuyền sơn xe tự động giảm tiếp xúc của nhân viên với các chất hóa học trong quá trình sơn. Điều này giúp giảm nguy cơ tai nạn lao động và tác động tiêu cực đến sức khỏe của nhân viên.

Hệ thống kiểm soát tự động của dây chuyền giúp điều chỉnh lượng sơn cần thiết để áp dụng lên bề mặt xe một cách chính xác, tránh sự lãng phí và tiết kiệm nguyên liệu.

Dây chuyền sơn xe tự động cho phép quản lý và kiểm soát quy trình sơn một cách dễ dàng. Các hệ thống kiểm soát tự động và cảm biến giúp theo dõi và điều chỉnh quá trình sơn, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng và đạt được hiệu suất tối đa.

Những tiến bộ trong tự động hóa sơn ô tô

Hệ thống sơn robot

Hệ thống sơn robot là một hệ thống tự động sử dụng robot để thực hiện quy trình sơn trên các bề mặt. Nó bao gồm các thành phần chính sau:

Robot: Robot là một thiết bị tự động có khả năng thực hiện các nhiệm vụ cụ thể. Trong hệ thống sơn robot, robot được lập trình để di chuyển và áp dụng lớp sơn lên bề mặt xe.

Máy phun sơn: Máy phun sơn là thiết bị được gắn trên robot để phun sơn lên bề mặt. Máy phun sơn được điều khiển bởi robot và có thể điều chỉnh lưu lượng sơn, áp lực và hình dạng phun để đạt được kết quả sơn tốt nhất.

Hệ thống kiểm soát: Hệ thống kiểm soát là bộ não của hệ thống sơn robot. Nó điều khiển robot và máy phun sơn, đảm bảo rằng quá trình sơn diễn ra theo đúng quy trình và tiêu chuẩn chất lượng.

Hệ thống vận chuyển: Hệ thống vận chuyển trong hệ thống sơn robot được sử dụng để di chuyển xe qua quy trình sơn. Nó có thể bao gồm các băng chuyền hoặc hệ thống robot di chuyển để đưa xe qua các vị trí khác nhau trong quá trình sơn.

Hệ thống cung cấp sơn: Hệ thống cung cấp sơn cung cấp sơn từ nguồn cung cấp đến máy phun sơn trên robot. Nó có thể bao gồm các bồn chứa sơn, hệ thống bơm và ống dẫn sơn để đưa sơn từ nguồn cung cấp đến máy phun sơn.

Công nghệ sơn xe tự động là một bộ phận máy móc không thể thiếu trong các nhà máy sản xuất xe ô tô. Ở Việt Nam đi đầu trong lĩnh vực này là nhà máy sản xuất ô tô VinFast tại Hải Phòng. Nhà máy được trang bị những công nghệ tiên tiến, được đầu tư nghiên cứu với nhiều đối tác trên thế giới. Từ đó Vinfast không chỉ sản xuất xe ở trong nước mà còn xuất khẩu xe ra nước ngoài.

Buồng phun tự động

Buồng phun sơn là một buồng kín được thiết kế đặc biệt để đáp ứng các hoạt động phun sơn cũng như cách ly khí độc sinh ra trong quá trình phun sơn. Ngoài ra trong quá trình sơn buồng có thể tự động điểu chỉnh nhiệt độ áp suất để cho chất lượng sơn được tốt nhất.

Để xử lý việc phun thích hợp trên các bề mặt ô tô khác nhau, robot được cố định trên thanh dẫn hướng di động nên có thể được lập trình linh hoạt. Buồng sơn có lối vào/ra ở lối vào cho mục đích chuyển xe. 

Trong quá trình phun, cửa ra vào được đóng lại và hoạt động như một hệ thống cách ly hoàn toàn. Do cấu hình linh hoạt và có thể mở rộng này, nó có thể đáp ứng các yêu cầu phun sơn ô tô khác nhau trong khi vẫn duy trì được kết cấu.

Buồng phun tự động có hệ thống quạt và hút để tạo ra dòng không khí trong buồng. Quạt tạo dòng không khí để đảm bảo sơn được phân phối đều trên bề mặt sản phẩm và đồng thời giúp nhanh chóng khô sơn. Hệ thống hút gắn trên buồng sẽ loại bỏ bụi và hơi sơn thừa, giúp duy trì môi trường làm việc sạch và an toàn.

Đối với những khí độc trong quá trình phun, buồng được trang bị hệ thống kiểm soát khí thải để xử lý và loại bỏ tránh gây ô nhiễm mỗi trường sơn đảm bảo an toàn cho những công nhân trong nhà máy.

Công nghệ thị giác máy tính

Công nghệ thị giác máy tính (Computer Vision) là một lĩnh vực của trí tuệ nhân tạo mà nó tập trung vào việc xử lý và hiểu thông tin từ hình ảnh hoặc video, các thuật toán được đưa vào thị giác máy tính để phân tích và đưa ra các phát hiện và phân loại hoặc các thông tin khác nhau để sử dụng cho các ứng dụng khác nhau.

Công nghệ thị giác máy tính có thể được áp dụng trong quá trình sơn ô tô để tăng cường kiểm soát chất lượng và đảm bảo sự đồng nhất trong quá trình sơn. Dưới đây là một số ứng dụng của công nghệ thị giác máy tính trong lĩnh vực sơn ô tô:

Phát hiện và loại bỏ các khuyết điểm: Thị giác máy tính có thể được sử dụng để phát hiện các khuyết điểm trên bề mặt ô tô, chẳng hạn như vết trầy xước, lỗi hình dạng, hay các vết bẩn. Hệ thống có thể sử dụng các thuật toán phân loại và nhận dạng để phát hiện các khuyết điểm, từ đó giúp loại bỏ chúng và đảm bảo một lớp sơn hoàn hảo.

Kiểm soát quá trình sơn: Hệ thống có thể sử dụng các cảm biến và thuật toán để theo dõi và điều chỉnh các thông số áp lực, lưu lượng sơn và vị trí của robot sơn để đảm bảo lớp sơn đồng nhất và chất lượng cao trên toàn bộ bề mặt xe.

Phân loại và nhận dạng màu sắc: Công nghệ thị giác máy tính có thể được sử dụng để phân loại và nhận dạng màu sắc trên ô tô. Điều này giúp đảm bảo rằng màu sơn được áp dụng chính xác và đáp ứng các yêu cầu về màu sắc của khách hàng.

Theo dõi và kiểm tra quá trình sơn: Hệ thống có thể theo dõi quá trình sơn từ đầu đến cuối, ghi nhận các thông số quan trọng và đảm bảo rằng quá trình sơn diễn ra đúng quy trình.

Ảnh hưởng của dây chuyền tự động đến quá trình sơn ô tô

Dây chuyền tự động trong quá trình sơn ô tô có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sơn và chất lượng của lớp sơn. Dưới đây là một số ảnh hưởng chính:

Đồng nhất và chính xác: Dây chuyền tự động cho phép quá trình sơn ô tô diễn ra một cách đồng nhất và chính xác. Robot sơn được lập trình để thực hiện các bước sơn cụ thể, đảm bảo rằng lớp sơn được áp dụng đúng vị trí và đủ độ dày trên toàn bộ bề mặt xe.

Tăng năng suất: Tăng năng suất trong quá trình sơn ô tô. Robot sơn có thể làm việc liên tục và không cần nghỉ ngơi như con người, từ đó giảm thời gian sản xuất và tăng khả năng sản xuất hàng loạt. Điều này giúp giảm chi phí và tăng hiệu suất sản xuất.

Giảm sai sót: Dây chuyền tự động giúp giảm sai sót trong quá trình sơn ô tô. Với sự kiểm soát chính xác từ robot sơn và hệ thống tự động, các yếu tố như áp lực, lưu lượng sơn và vị trí của robot sơn được điều chỉnh một cách chính xác.

Tiết kiệm vật liệu: Với sự kiểm soát chính xác, lượng sơn được cấp vào và áp dụng lên xe được điều chỉnh một cách chính xác, giảm thiểu lãng phí sơn. Điều này giúp tiết kiệm chi phí và tài nguyên.

Đảm bảo chất lượng: Robot sơn và hệ thống tự động kiểm soát chính xác và đồng nhất lớp sơn được áp dụng một cách đồng đều và chất lượng cao trên toàn bộ bề mặt xe. Điều này đảm bảo rằng lớp sơn có độ bền, độ mịn và màu sắc đáp ứng các yêu cầu chất lượng của khách hàng.

Bảo vệ môi trường: Khí thải được sinh ra trong quá trình sơn. Với sự kiểm soát chính xác  lượng sơn được sử dụng là đúng như cần thiết, ngoài ra hệ thống còn xử lý khí thải trước khi thoát ra môi trường, giúp giảm thiểu khí thải và ô nhiễm.

 Kết luận

Những cải tiến trong tự động hóa cho quy trình sơn ô tô

• Cánh tay sơn robot

• Dây chuyền sơn tự động

• Áp dụng công nghệ thị giác vào quy trình sơn ô tô

• Trang bị buồng phun sơn tự động để nâng cao chất lượng phun và đảm bảo xử lý được khí thải

Những cải tiến trong tự động cho quy trình sơn ô tô không chỉ giúp giải phóng sức lao động của con người, còn thúc đẩy nhanh quá trình sản xuất nâng cao tính thẩm mỹ với độ chính xác cao. Tính thẩm mỹ của chiếc xe là một trong những tiêu chí quan trọng sẽ thuyết phục được người mua. Đó chính là cơ sở để nâng cao sức cạnh tranh, giúp doanh nghiệp đứng vững trên thị trường.

Các quy trình sản xuất từ thủ công dần chuyển đổi qua tự động hóa, nhờ những bước tiến về công nghệ, và tiềm năng tương lai của tự động hóa trong việc chuyển đổi các quy trình sản xuất khác là rất lớn.

Những nhu cầu của ngành sản xuất ngành là tăng năng suất và hiệu quả, nhu cầu của người mua là chất lượng sản phẩm và giá cả hợp lý, để đáp ứng những nhu cầu ngày càng lớn đó yêu cầu các doanh nghiệp sẽ phải đổi mới, nghiên cứu và phát triển tích hợp thêm nhiều công nghệ mới.