Hiện nay, khuôn dập ngói trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng chủ yếu được chế tạo từ thép đúc. Trọng lượng của khuôn bằng thép là khá lớn. Chi phí mua phôi làm khuôn khá cao vì thép làm khuôn dập ngói chủ yếu phải nhập khẩu. Quá trình gia công phay và mài mất khá nhiều thời gian. Việc sửa chữa và phục hồi khuôn dập bằng thép tốn kém chi phí. Tất cả các yếu tố này làm tăng đáng kể chi phí sản xuất, giảm khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp.

Qua khảo sát, ở Việt Nam hiện nay, có rất ít nhà máy/doanh nghiệp sản xuất ngói nào sử dụng khuôn dập bằng vật liệu composite. Các doanh nghiệp đang quen sử dụng vật liệu truyền thống là khuôn dập được chế tạo bằng thép và chưa dám mạo hiểm sử dụng vật liệu khác thay thế. Ngoài ra, do chưa tiếp cận được với công nghệ vật liệu mới, nên chưa thấy được những ưu điểm của vật liệu này.

Trong những năm gần đây, vật liệu mới - vật liệu composite đã được nghiên cứu và ứng dụng khá phổ biến trên thế giới. Nhằm tìm kiếm vật liệu mới thay thế vật liệu truyền thống đang ngày càng cạn kiệt, làm tăng khả năng tái sử dụng vật liệu, giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm và tăng cường khả năng cạnh tranh cho doanh nghiệp, nhóm nghiên cứu do TS. Ngô Hữu Mạnh, Trường Đại học Sao Đỏ đứng đầu đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo khuôn dập bằng vật liệu composite ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất ngói”.

Sau một thời gian triển khai, đề tài thu được các kết quả như sau:

Đề tài đã đã đánh giá tổng quan được tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về khuôn dập ngói và vật liệu composite. Xác định được công nghệ, vật liệu và thiết bị dập nguội. Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của khuôn dập ngói làm cơ sở cho quá trình tính toán, thiết kế và chế tạo khuôn dập ngói bằng thép và composite đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu của doanh nghiệp. Bên cạnh đó, nhóm tác giả đã đề xuất được hướng tiếp cận và nội dung nghiên cứu đề tài gắn với thực tế quá trình đào tạo tại Trường Đại học Sao Đỏ và thực tế sản xuất tại các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Hải Dương và Quảng Ninh.

Đã nghiên cứu và xác định được: Loại vật liệu composite sử dụng làm khuôn dập ngói, phân tích được các đặc tính của vật liệu làm cơ sở xây dựng giải pháp công nghệ gia công khuôn dập. Ứng dụng công nghệ để thiết kế mẫu nhanh mẫu trên cơ sở sản phẩm viên ngói 22, tính toán và thiết kế khuôn dập ngói phù hợp với yêu cầu thực tế sản xuất của doanh nghiệp. Xây dựng chương trình gia công khuôn dập ngói bằng composite làm cơ sở để tiến hành gia công khuôn đảm bảo tính khoa học và thực tiễn đào tạo và sản xuất. Mô phỏng quá trình gia công khuôn dập bằng vật liệu composite trên phần mềm Top solid với chương trình đã xây dựng. Từ đó hiệu chỉnh để hoàn thiện chương trình gia công khuôn bằng vật liệu composite trên máy phay CNC Xmill-900. Gia công khuôn dập bằng vật liệu composite trên máy phay CNC Xmill-900 với các thông số chế độ xác định để hoàn thiện khuôn. Gia công khuôn dập ngói bằng composite theo chương trình đã xây dựng. Khuôn dập sau khi gia công được kiểm tra, đánh giá đảm bảo các tiêu chí trước khi thử nghiệm tại doanh nghiệp.

Đã nghiên cứu và xác định được các thông số về hình dạng, kích thước và chất lượng của khuôn dập để hiệu chỉnh và hoàn thiện khuôn dập ngói 22 bằng vật liệu composite trước khi thử nghiệm tại doanh nghiệp. Tổ chức thực nghiệm tại doanh nghiệp sản xuất để đánh giá chất lượng khuôn dập bằng vật liệu composite so với vật liệu thép SKD 11 làm cơ sở để hoàn thiện sản phẩm trước khi áp dụng vào thực tế. Xây dựng được các tiêu chí đánh giá khuôn dập và viên ngói 22 là sản phẩm sau khi dập trên cơ sở lý thuyết và thực tế, làm cơ sở để hợp tác phát triển sản phẩm và chuyển giao kỹ thuật, công nghệ cho doanh nghiệp áp dụng vào thực tế sản xuất. Đánh giá được tính hiệu quả về khoa học - kỹ thuật, kinh tế - xã hội khi ứng dụng kết quả nghiên cứu của đề tài vào thực tiễn.

Như vậy, nhóm thực hiện đề tài đã phân tích được tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế về vật liệu composite và ứng dụng vào quá trình sản xuất thực tế. Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh khuôn dập composite ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất ngói nung. Xây dựng được chương trình gia công; tài liệu hướng dẫn sử dụng; bài tập ứng dụng vào quá trình đào tạo kỹ sư cơ khí. Tổ chức thực nghiệm tại nhà trường và doanh nghiệp để đánh giá chất lượng sản phẩm, liên kết và hướng đến chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp. Nhóm đề tài mong muốn được hỗ trợ kinh phí để tiếp tục phát triển giai đoạn hai nhằm thương mại hoá sản phẩm đáp ứng yêu cầu thị trường cũng như hỗ trợ đăng ký giải pháp hữu ích cho sản phẩm.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17007/2019) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)