Trong ngành đúc, hiệu suất là yếu tố then chốt để sản xuất các chi tiết chất lượng cao và giảm thiểu công đoạn sửa lỗi, trong đó dữ liệu toàn diện đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa từng bước sản xuất. Truyền thống, các xưởng đúc thường dựa vào kỹ thuật đo lường truyền thống để kiểm tra kích thước, tuy nhiên máy đo tọa độ (CMM) vận hành chậm, gây tắc nghẽn và chậm trễ dây chuyền sản xuất. Chính vì vậy, công nghệ quét 3D đã trở thành giải pháp thay thế hiệu quả.

 

 

Bằng cách thu thập dữ liệu quét 3D đầy đủ và chính xác về bề mặt vật đúc ở các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất, máy quét 3D giúp các xưởng đúc tối ưu hóa quy trình xác nhận dụng cụ, kiểm soát chất lượng, phân tích khuyết tật và kỹ thuật đảo ngược. Dù là để chế tạo khuôn, kiểm tra vật đúc hay theo dõi hao mòn, máy quét 3D đều là một công cụ đo lường quý giá, thậm chí có thể thay thế hoàn hảo cho máy đo tọa độ (CMM).

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ khám phá các ứng dụng khác nhau của công nghệ quét 3D trong ngành đúc và cho thấy cách nó có thể tối ưu hóa và nâng cao hiệu quả sản xuất, kiểm tra và hiệu suất của các sản phẩm đúc.

Quét 3D trong mọi giai đoạn của quy trình đúc
Chế tạo mẫu, dụng cụ và khuôn

Quy trình sản xuất đúc bắt đầu từ việc chế tạo mẫu, dụng cụ và khuôn. Bằng cách đo khuôn và khuôn ép bằng máy quét 3D cầm tay, kỹ thuật viên có thể xác minh mức độ phù hợp với các yêu cầu thiết kế và dung sai, đảm bảo độ chính xác ngay từ đầu. Nếu cần điều chỉnh, quét 3D sẽ xác định chính xác vị trí cần chỉnh sửa.

Máy quét 3D cũng là công cụ lý tưởng để đo các chi tiết khoang khó tiếp cận và kiểm tra xem chúng có khớp với mô hình CAD không. Kiểm tra bằng mắt thường trên các khoang phức tạp thường bỏ sót nhiều chi tiết. Trong khi đó, máy đo tọa độ CMM chỉ đo được các khu vực nhỏ trong khoang, tạo ra nhiều khoảng trống dữ liệu giữa các điểm đo. Ngoài ra, độ dài đầu dò và kích thước viên ruby cũng hạn chế khả năng tiếp cận các gân sâu hoặc khu vực gần các chốt lõi dài. Việc so sánh kết quả đo từ các phương pháp truyền thống này với mô hình CAD cũng rất khó khăn.
 

Với quét 3D, các xưởng đúc có thể dễ dàng phát hiện hiện tượng co rút hoặc biến dạng trên các chi tiết đúc hoặc mẫu sáp, cũng như phát hiện sai lệch về hình dạng hoặc kích thước. Bằng cách phân tích các sai lệch này, họ có thể xác định vị trí cần điều chỉnh và tinh chỉnh thiết kế khuôn để bù cho sự co ngót hoặc biến dạng vật liệu, đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều.

Ứng dụng trong chế tạo mẫu, dụng cụ và khuôn

• Xác minh kích thước – Đảm bảo khuôn và khuôn ép khớp với thiết kế và dung sai

• Kiểm tra dụng cụ – Đảm bảo các khoang chi tiết khớp với mô hình CAD

• Bù co ngót & biến dạng – Đo hiện tượng co ngót trong chi tiết đúc (hoặc mẫu sáp) và điều chỉnh khuôn để đạt độ chính xác

 

 

Xác minh nguyên mẫu, kiểm tra sản phẩm đầu tiên và kiểm soát chất lượng

Sau khi nguyên mẫu đã được xác minh, máy quét 3D trở thành công cụ hỗ trợ quan trọng bên cạnh máy CMM trong quá trình kiểm tra sản phẩm đầu tiên (FAI) và kiểm soát chất lượng (QC).

Vì quét 3D thu thập dữ liệu toàn diện trên toàn bộ bề mặt vật đúc, nên dễ dàng phát hiện các khuyết tật như rỗ khí, biến dạng và các lỗi liên quan đến quá trình làm nguội trước khi chúng ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc độ bền kết cấu. Lỗ rỗ khí làm suy yếu vật liệu, có thể gây rò rỉ hoặc gây khó khăn trong quá trình gia công, trong khi biến dạng ảnh hưởng đến độ khớp và khả năng lắp ráp. Các lỗi do làm nguội có thể gây co ngót, nứt hoặc giòn, làm giảm độ bền và khả năng chịu mỏi. Bằng cách phát hiện sớm những vấn đề này bằng công nghệ quét 3D, các xưởng đúc đảm bảo các chi tiết đúc đáp ứng yêu cầu chất lượng và tránh được việc gia công lại tốn kém.

Quét 3D cũng là phương pháp hiệu quả để kiểm tra độ khớp và căn chỉnh chính xác của lõi, chi tiết chèn, chốt kéo và trượt khuôn, đảm bảo các thành phần được tích hợp một cách liền mạch. Các bản đồ màu trực quan rõ ràng giúp so sánh chính xác giữa chi tiết thực tế và mô hình CAD, nhanh chóng phát hiện sai lệch so với thiết kế ban đầu, tránh việc phải tái sản xuất tốn thời gian.

 

 

Cuối cùng, máy quét 3D giúp đơn giản hóa quy trình phê duyệt chi tiết sản xuất (PPAP) bằng cách tự động tạo báo cáo, đảm bảo tuân thủ dung sai và rút ngắn chu kỳ phê duyệt.

Ứng dụng trong xác minh nguyên mẫu, kiểm tra sản phẩm đầu tiên và kiểm soát chất lượng

• Phát hiện lỗi đúc – Xác định các khuyết tật như rỗ khí, biến dạng hoặc lỗi do làm nguội gây ra

• Kiểm tra lõi, chi tiết chèn, chốt kéo và trượt khuôn – Đảm bảo độ khớp và căn chỉnh chính xác

• So sánh chi tiết với mô hình CAD – Quét các chi tiết đúc để phát hiện sai lệch so với thiết kế gốc

• Tự động tạo báo cáo cho quy trình phê duyệt chi tiết sản xuất (PPAP)

Hiệu suất và tối ưu hóa quá trình đúc

Khi công cụ tạo hình đã được hoàn thiện và các chi tiết đúc đầu tiên được sản xuất, kiểm tra, bước tiếp theo là tối ưu hóa quy trình sản xuất để đảm bảo chất lượng ổn định và hiệu suất cao. Bằng cách kết hợp tốc độ và độ chính xác, công nghệ quét 3D đóng vai trò then chốt trong việc tinh chỉnh các bước kiểm soát sản xuất quan trọng và nâng cao hiệu suất sản phẩm đúc.

Bằng cách thu thập dữ liệu quét 3D ở nhiều giai đoạn sản xuất, các xưởng đúc có thể sớm phát hiện các chi tiết vượt ngoài dung sai, tránh để chúng tiếp tục trong quy trình và sau đó bị loại bỏ ở giai đoạn kiểm tra chất lượng cuối cùng. Quy trình sản xuất có thể được điều chỉnh và các chi tiết đúc được xử lý lại ngay lập tức, giúp giảm thiểu lỗi và giảm tỷ lệ phế phẩm. Với hồ sơ chi tiết ở từng giai đoạn, việc truy vết và xử lý các lỗi hệ thống trở nên dễ dàng hơn. Việc tích hợp quét 3D vào các quy trình kiểm tra định kỳ giúp các xưởng đúc liên tục cải tiến kỹ thuật đúc và nâng cao toàn bộ quy trình sản xuất.

Tương tự, việc quét 3D định kỳ và chi tiết hệ thống dẫn kim loại (runner, sprue, gating) mang lại những thông tin quý giá về sự phân phối kim loại nóng chảy, giúp kỹ sư tối ưu hóa các kênh dẫn để sử dụng vật liệu hiệu quả hơn. Quét 3D cũng cho phép phân tích chính xác sự biến dạng nhiệt, phát hiện sự giãn nở hoặc co lại của khuôn do biến động nhiệt độ, đảm bảo độ ổn định kích thước của sản phẩm.

 

 

Hơn nữa, vì máy quét 3D có thể ghi lại toàn bộ hình học của chi tiết đúc chỉ trong vài phút, chúng giúp xác minh chi tiết một cách nhanh chóng và chính xác, góp phần rút ngắn thời gian chu kỳ sản xuất. Do đó, việc tích hợp máy quét 3D vào bộ thiết bị đo lường giúp tăng tốc quá trình sản xuất mà vẫn duy trì được chất lượng cao cho sản phẩm đúc.

Cuối cùng, quét 3D cũng hỗ trợ đảm bảo độ căn chỉnh chính xác của chi tiết đúc và kiểm tra xem lượng vật liệu cũng như độ dày có đạt yêu cầu trước khi gia công hay không. Trong khi các đồ gá gia công có thể tính toán tọa độ máy để căn chỉnh tối ưu, thì các đồ gá này rất tốn kém và cần thiết kế riêng biệt cho từng loại chi tiết đúc.

Việc sử dụng máy quét 3D (dạng cầm tay hoặc tự động) sẽ cải thiện đáng kể quy trình này. Quá trình bắt đầu bằng việc quét chi tiết—thường đã được thực hiện trong giai đoạn kiểm soát chất lượng—sau đó sử dụng một macro tùy chỉnh để căn chỉnh mô hình CAD bên trong chi tiết đúc, tối ưu hóa vị trí của nó. Phần mềm sau đó sẽ tạo ra các điểm tham chiếu cần thiết để lập trình cho máy CNC. Nhờ vậy, máy CNC có thể căn chỉnh chi tiết đúc một cách chính xác, đảm bảo sự cân bằng tối ưu và độ dày vật liệu nhất quán.

 

Ứng dụng trong hiệu suất và tối ưu hóa quy trình đúc

• Cải tiến quy trình – Sử dụng dữ liệu quét để tinh chỉnh kỹ thuật đúc và giảm tỷ lệ phế phẩm

• Phân tích hệ thống dẫn kim loại – Quét các kênh dẫn để cải thiện sự phân phối kim loại nóng chảy

• Phân tích biến dạng nhiệt – Phát hiện sự giãn nở hoặc co rút của khuôn do thay đổi nhiệt độ

• Rút ngắn thời gian chu kỳ – Tối ưu hóa quy trình sản xuất thông qua việc xác minh chi tiết nhanh chóng

• Căn chỉnh chi tiết đúc – Kiểm tra độ dày vật liệu trước khi gia công

Phân tích hỏng hóc và theo dõi hao mòn

Tiếp theo, quét 3D là một phương pháp đáng tin cậy có thể tích hợp vào quy trình phân tích lỗi nhằm kéo dài tuổi thọ khuôn, giải quyết các sự cố kỹ thuật và ngăn ngừa các khuyết tật gây tốn kém.

Theo thời gian, việc sử dụng liên tục có thể dẫn đến nứt, cong vênh hoặc mài mòn bề mặt – những hiện tượng mà quét 3D có thể phát hiện nhanh chóng để đánh giá mức độ suy giảm của khuôn. Bằng cách ghi lại dữ liệu bề mặt có độ phân giải cao và so sánh với mô hình 3D gốc của khuôn, các xưởng đúc có thể xác định được những thay đổi nhỏ như hao hụt vật liệu, khuyết tật bề mặt hoặc biến dạng. Khi dữ liệu này được đo đạc định kỳ, đội ngũ kiểm soát chất lượng có thể lập kế hoạch bảo trì có mục tiêu, từ đó ngăn chặn lỗi trong quá trình sản xuất và kéo dài tuổi thọ của khuôn.

 

Colormap cũng là công cụ lý tưởng để so sánh các sản phẩm đúc bị lỗi với các thông số kỹ thuật thiết kế ban đầu, giúp bộ phận đảm bảo chất lượng xác định chính xác khuyết tật và nguyên nhân gốc rễ – dù là do vật liệu không đồng nhất, điều kiện đúc không phù hợp hay do ứng suất vận hành.Ngoài ra, dữ liệu toàn diện từ quét 3D còn hỗ trợ phân tích hao mòn và biến dạng khuôn theo thời gian dài, giúp phát hiện sớm tình trạng cong vênh dần hoặc suy giảm bề mặt. Điều này cho phép bộ phận kiểm soát chất lượng thực hiện bảo trì đúng lúc hoặc thay thế khuôn một cách chủ động.

 

Ứng dụng trong Phân tích hỏng hóc và Theo dõi hao mòn

• Phát hiện nứt & hao mòn – Xác định vết nứt do ứng suất hoặc mài mòn quá mức ở chi tiết đúc

• Phân tích nguyên nhân gốc – So sánh sản phẩm lỗi với thiết kế để chẩn đoán khuyết tật

• Phân tích biến dạng & hao mòn – Phát hiện tình trạng cong vênh hoặc mài mòn bề mặt khuôn theo thời gian

Kỹ thuật đảo ngược (Reverse Engineering)

Bên cạnh việc tối ưu hóa quy trình sản xuất đúc, công nghệ quét 3D còn có thể được sử dụng một cách hiệu quả trong kỹ thuật đảo ngược, giúp các kỹ sư tái tạo mô hình 3D kỹ thuật số chính xác và cải tiến thiết kế hiện có.

Công nghệ quét 3D cho phép các doanh nghiệp công nghiệp – chẳng hạn như BOMAG GmbH (nhà sản xuất thiết bị xây dựng của Đức) – số hóa các chi tiết cũ và tạo lại mô hình CAD cho các linh kiện đã lỗi thời hoặc ngừng sản xuất. Nhờ vậy, họ có thể duy trì hoặc tái sản xuất các bộ phận quan trọng vốn không còn sẵn có trên thị trường.

Độ phân giải cao và độ chính xác của quét 3D cũng rất hữu ích trong hoạt động phân tích so sánh với đối thủ cạnh tranh, nhằm đánh giá cấu kiện và cung cấp những thông tin giá trị về kích thước thiết kế và hiệu suất – từ đó phục vụ so sánh và cải tiến sản phẩm.

Đối với sản xuất theo yêu cầu, quét 3D hỗ trợ việc chỉnh sửa và nâng cấp thiết kế hiện tại, cho phép điều chỉnh nhanh chóng, tối ưu hóa theo từng nhu cầu cụ thể. Ngoài ra, lưu trữ khuôn mẫu số hóa cũng giúp tạo ra bản sao kỹ thuật số chi tiết của khuôn – phục vụ mục đích bảo quản lâu dài và dễ dàng truy cập để tái sản xuất hoặc điều chỉnh sau này.

 

Ứng dụng trong Kỹ thuật đảo ngược

• Số hóa chi tiết cũ – Tái tạo mô hình CAD cho các bộ phận cũ hoặc ngừng sản xuất

• Phân tích đối thủ – Đánh giá các linh kiện của đối thủ cạnh tranh

• Sản xuất tùy chỉnh – Điều chỉnh và cải tiến thiết kế hiện có

• Lưu trữ khuôn mẫu – Tạo bản sao kỹ thuật số của khuôn để lưu trữ lâu dài

 

 

5 Lý Do Hàng Đầu Nên Sử Dụng Quét 3D Trong Sản Xuất Đúc

1. Quét 3D Nhanh Chóng Cho Kiểm Tra Chất Lượng Cấp Tốc

Máy quét 3D sử dụng nhiều tia laser chéo giúp thu thập dữ liệu với tốc độ đo cao hơn bất kỳ phương pháp nào khác, cho phép các xưởng đúc rút ngắn thời gian kiểm tra từ hàng giờ xuống chỉ còn vài phút. Với giải pháp quét 3D của Creaform, lưới tam giác (mesh) được tạo tự động, tối ưu hóa quy trình từ quét đến dữ liệu sẵn sàng sử dụng.

2. Dữ Liệu Toàn Diện Cho Phân Tích Hình Dạng Và Bề Mặt Đầy Đủ

Không giống như phương pháp đo chạm (probing) thường thấy trên máy CMM hay cánh tay đo, công nghệ quét 3D ghi lại toàn bộ hình dạng bề mặt thay vì chỉ một số điểm rời rạc. Điều này mang lại kết quả kiểm tra đầy đủ, chính xác và đáng tin cậy hơn. Các bản đồ màu (colormap) trực quan cho thấy rõ toàn bộ hình học giúp dễ dàng phát hiện biến dạng, hỗ trợ phân tích, báo cáo và phối hợp hiệu quả giữa các phòng ban.

3. Phần Mềm Trực Quan, Dễ Tiếp Cận Cho Mọi Người Dùng

Máy quét 3D rất dễ sử dụng – đơn giản như việc sơn phun thủ công. Khi được kết hợp với phần mềm thân thiện như Creaform.OS và Creaform Metrology Suite, thiết bị này phù hợp cho mọi người dùng, dù có hay không có kinh nghiệm đo lường. Nhân viên sản xuất có thể nhanh chóng học cách sử dụng máy để quét đa dạng hình dạng, chi tiết phức tạp hay bề mặt khó – tất cả chỉ bằng một thiết bị duy nhất.

4. Máy Quét 3D Di Động Mang Đo Lường Đến Tận Xưởng Sản Xuất Đúc

Nhờ công nghệ quét 3D, kỹ thuật viên có thể rời khỏi phòng đo và thực hiện quét trực tiếp trên sàn nhà xưởng. Nhờ bộ theo dõi quang học hỗ trợ tham chiếu động (dynamic referencing), các máy quét 3D của Creaform vẫn đảm bảo căn chỉnh chính xác và độ chính xác đo lường, ngay cả trong điều kiện sản xuất thực tế. Hiệu quả này cho phép thực hiện thêm các bước kiểm tra trung gian, nâng cao chất lượng sản xuất và đúc.

5. Kiểm Tra Các Chi Tiết Đúc Lớn Và Phức Tạp Mà Không Cần Di Chuyển

Việc đo các chi tiết đúc lớn (trên 1m) bằng cánh tay đo hay công nghệ ánh sáng trắng thường yêu cầu nhiều lần thiết lập vị trí, trong khi máy CMM lại cần kích thước rất lớn. Tuy nhiên, dòng máy HandySCAN 3D|MAX Series được thiết kế để ghi lại chi tiết tinh xảo và quét khối lượng lớn một cách hiệu quả, tạo ra bản quét 3D độ phân giải cao cho các chi tiết lớn chỉ trong vài phút.

 

Máy Quét 3D: Không Chỉ Là Công Cụ Đo Lường

Từ việc rút ngắn thời gian kiểm tra mẫu đầu tiên cho đến đảm bảo dung sai chặt chẽ hơn trong khâu kiểm tra sản phẩm đúc cuối cùng, công nghệ quét 3D đã trở thành một bước ngoặt trong ngành công nghiệp đúc. Nhờ khả năng rút ngắn đáng kể thời gian kiểm tra và cải thiện chất lượng sản phẩm, các xưởng đúc có thể tối ưu hóa quy trình, phát hiện lỗi sớm và giảm thiểu chi phí sửa chữa.

Không chỉ dừng lại ở kiểm tra chất lượng, tính linh hoạt của quét 3D còn mở rộng ra toàn bộ quá trình sản xuất – từ kiểm tra dụng cụ, thiết kế ngược (reverse engineering), đến tối ưu hóa quy trình – biến nó thành một khoản đầu tư mang lại giá trị cao và hiệu suất sinh lời vượt trội. Với hàng loạt ứng dụng trong ngành, máy quét 3D không chỉ là công cụ đo lường đơn thuần mà còn là tài sản chiến lược đang thay đổi bộ mặt ngành công nghiệp đúc theo hướng hiệu quả hơn, chính xác hơn và cạnh tranh hơn.