Robot hàn - Triển vọng mới cho ngành công nghiệp đóng tàu

Phóng to

KS Lê Công Danh (Chủ nhiệm đề tài - bìa trái) đang trình bày nguyên lý hoạt động của robot hàn đứng. Ảnh: T.HÙNG

Sau thành công của các giải Robocon, UBND TP giao Sở KH-CN tạo điều kiện hỗ trợ các thành viên trong đội Robocon của thành phố phát huy sáng tạo, thực hiện các nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn.

Khi biết thông tin này, chàng SV Lê Công Danh vừa tốt nghiệp khoa Cơ khí Trường ĐH Bách khoa TP.HCM (hiện nay KS Lê Công Danh là giảng viên khoa Cơ khí của trường ĐH Giao thông Vận tải TPHCM) đã mạnh dạn đăng ký ngay với Sở KH-CN thực hiện đề tài “Robot hàn đứng ứng dụng trong công nghệ đóng tàu”. Khởi đầu đề tài, nhóm nghiên cứu có đến 3 người đều từng là thành viên đội Robocon, trong đó Danh là “người đứng mũi chịu sào”.

Tuy nhiên, khi đề tài chạy được nửa đường thì hai thành viên khác xin rút khỏi (vì theo đuổi con đường kinh doanh) để một mình Danh gánh vác.

Vừa giảng dạy, vừa thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học đã ngốn hết thời gian của một tân giảng viên như Danh. Thiết kế robot có 2 phần quan trọng nhất là phần cứng (thiết kế - gia công phần cơ) và phần mềm (điều khiển lập trình). “Tưởng chừng như mình đã khai tử sớm đề tài vì hai thành viên phụ trách phần cứng rút lui coi như “đứa con” mất hết 2/3 sức sống. Tuy nhiên trong khoa học, lúc bức bí, khó khăn nhất thường là lúc thành công đang ở gần nhất” - Danh tâm sự.

Từ thực tế nhiều lần tham quan, tìm hiểu công nghệ hàn tại Xí nghiệp Đóng tàu Sài Gòn, các xưởng cơ khí của người quen và tận mắt chứng kiến cảnh công nhân hàn làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, năng suất thấp…, chàng sinh viên yêu thích bộ môn cơ khí này đã hình thành ý tưởng sáng chế robot hàn. Không kể thời gian nghiên cứu, thiết kế, khi định hình được robot, Danh đã thực hiện trên 20 lần dùng robot hàn thử nghiệm tại các xưởng cơ khí, các nhà máy đóng tàu tại TPHCM.

Sau nhiều lần trục trặc, con robot hoàn toàn bị thuần phục với các tốc độ từ 100mm, 150mm, 200mm rồi đến tận 250mm/phút ở tất cả các mối hàn từ đơn giản đến phứ tạp. Đường hàn có tính thẩm mỹ, chất lượng ổn định và đều hơn so với phương pháp thủ công. Đặc biệt, sai số của robot đạt mức trong khoảng +/-5% (từ 0,5mm trở xuống) tương đương với sai số cho phép của các sản phẩm ngoại nhập.

Triển vọng cho ngành đóng tàu

Theo phân tích của tác giả, trong điều kiện thực tế, một thợ hàn trong ngành đóng tàu chỉ thực hiện mối hàn có chiều dài khoảng từ 10 - 15cm (tùy theo độ dày của tấm thép) là phải dừng do sức nóng, bức xạ nhiệt từ mối hàn tỏa ra. Thêm vào đó, người thợ phải mất thời gian kiểm tra lại mối hàn, nếu không đạt thì tiến hành đục bỏ để hàn lại. Đó là chưa tính cả phần gia cường chống biến dạng trong quá trình hàn.

Những nguyên nhân này làm giảm hiệu quả và tiến độ thực hiện trong ngành công nghiệp đóng tàu. Với những kết quả thực tế, việc ứng dụng robot hàn đứng không chỉ tăng năng suất làm việc mà còn giảm tối đa tai nạn, nguy hiểm cho người lao động. “Nếu công nhân hàn vận hành thuần thục thì một người có thể điều khiển bốn robot hoạt động liên tục cùng một lúc. Hơn nữa, so với các sản phẩm ngoại nhập cùng tính năng thì giá thành sản xuất của robot hàn đứng của đề tài rẻ hơn đến 30%” - Danh quả quyết.

Phóng to

Robot được điều khiển hàn tự động tại một xí nghiệp đóng tàu. Ảnh: T.L.

Thực tế cho thấy, bên cạnh các mẫu robot tĩnh được sử dụng trong sản xuất công nghiệp, việc nghiên cứu, ứng dụng robot di động được trang bị các thiết bị nhận dạng âm thanh, hình ảnh, khoảng cách… đòi hỏi các phương pháp điều khiển tinh vi hơn.

Nói về triển vọng phát triển của sản phẩm, PGS-TS Lê Hoài Quốc, Phó giám đốc Sở KH-CN cho biết, đề tài sẽ được giao cho Trung tâm thiết kế - Chế tạo thiết bị mới (Neptech) thuộc Sở KHCN TPHCM tiếp nhận để triển khai sản xuất – ứng dụng sản phẩm robot hàn đứng mang thương hiệu Việt. Bởi lẽ, chúng ta đã hoàn toàn làm chủ được thiết kế các loại robot vạn năng và chuyên dùng, đặc biệt là các phần mềm điều khiển robot, phần mềm phối hợp giữa robot với hệ thống sản xuất...

Đáng nói hơn, sử dụng robot sản xuất trong nước, khách hàng được hưởng lợi ở chỗ chủ động bảo trì, nâng cấp với chi phí thấp, đồng thời thiết kế phù hợp với nhu cầu sử dụng và quan trọng là giá thành rẻ hơn). Tuy nhiên, khi sản xuất, trung tâm cũng cần nghiên cứu kỹ yếu tố tâm lý của người tiêu dùng để có thể tính đến hướng liên kết, hợp tác với các hãng sản xuất nước ngoài để tăng tỷ lệ nội địa hóa của robot. Theo TS Nguyễn Ngọc Lâm, Phân viện Nghiên cứu Điện tử – Tin học – Tự động hóa, đối với các nhà khoa học trẻ, đây là đề tài tương đối khó, đòi hỏi tính sáng tạo, am hiểu thực tế và chuyên môn cao.

Trong đó, phần quan trọng nhất là thiết bị cảm biến dò đường hàn, công nghệ tự động hóa được đầu tư chất xám rất nhiều. Khi triển khai ứng dụng sẽ cần hoàn thiện thêm một số chi tiết nhưng với giá thành và chất lượng ổn định thì sản phẩm được kỳ vọng đáp ứng nhu cầu hiện đại hóa cho ngành công nghiệp đóng tàu.