Pha chế, còn được gọi là dán, bôi chất kết dính, phủ, bịt kín hoặc nhỏ giọt, là một quá trình trong đó chất kết dính, dầu hoặc chất lỏng khác được bôi, bịt kín hoặc nhỏ giọt lên sản phẩm để cung cấp các chức năng như liên kết, bịt kín, cách điện, bảo vệ, và làm mịn bề mặt. Quá trình này được áp dụng rộng rãi và là một phần không thể thiếu của quá trình sản xuất ô tô.
Việc phân phối có thể được thực hiện thủ công hoặc bằng robot tự động. Trong sản xuất ô tô, việc phân phối bằng robot tự động thường được ưa chuộng hơn do khối lượng và tốc độ cao, mặc dù chi phí cao hơn và những thách thức kỹ thuật đáng kể. Việc phân phối tự động thường dựa vào điều khiển bằng khí nén để đẩy chất kết dính ra ngoài trong khoảng thời gian định trước, về mặt lý thuyết đảm bảo khối lượng nhất quán mỗi lần. Việc điều chỉnh áp suất không khí, thời gian và lựa chọn kim phun thích hợp có thể điều chỉnh âm lượng của mỗi chu kỳ phân phối. Tuy nhiên, nhiều thách thức khác nhau có thể nảy sinh trong quá trình sản xuất thực tế, đặt ra những rào cản công nghệ quan trọng.
Nghiên cứu xác định một số yếu tố được coi là có vấn đề trong quá trình phân phối:
- Tính nhất quán của việc phân phối
- Độ chính xác của việc phân phối
- Bảo trì thiết bị
- Tăng tốc độ sản xuất
- Lãng phí chất kết dính
- Đào tạo vận hành
- Làm lại và sửa chữa
- Tính nhất quán của việc phân phối
Trong sản xuất hàng loạt nhỏ, sự không nhất quán là một vấn đề phổ biến và đầy thách thức. Khoảng 44% số người được hỏi chỉ ra rằng do sản xuất hàng loạt nhỏ nên các thao tác thủ công thường được ưu tiên hơn so với robot tự động. Tính nhất quán giữa mỗi phôi là thách thức lớn nhất với các phương pháp thủ công do những thay đổi về nhân sự ảnh hưởng đến tính nhất quán.
Tuy nhiên, việc sử dụng các thiết bị tự động tiên tiến phần nào làm giảm bớt các vấn đề về tính nhất quán. Trong số những người được hỏi sử dụng máy phân phối để bàn chạy bằng không khí, 37% xác định tính nhất quán là một thách thức. Đối với những người sử dụng hệ thống van khí nén, 32% cho rằng tính nhất quán là một thách thức, trong khi chỉ có 26% số người được hỏi sử dụng hệ thống phân phối dịch chuyển tích cực coi đó là một thách thức.
Trong khi cải tiến thiết bị phân phối có thể giải quyết các vấn đề về tính nhất quán, việc tuân thủ các nguyên tắc đơn giản, chẳng hạn như giải quyết các vấn đề về bọt khí, cũng có thể đạt được tiến bộ. Giảm thiểu bọt khí trong chất lỏng trước khi phân phối là rất quan trọng để phân phối chính xác.
Độ chính xác phân phối
Độ chính xác của việc phân phối là một vấn đề phổ biến khác. Tương tự như tính nhất quán, 41% số người trả lời vận hành thủ công và 35% người dùng phân phối bằng khí nén xác định độ chính xác của việc phân phối là một thách thức.
Khi sử dụng hệ thống van khí nén, chẳng hạn như van màng và hệ thống van kim, vấn đề về độ chính xác ít rõ ràng hơn. Một số nhà sản xuất sử dụng hệ thống phun tiên tiến, chẳng hạn như van phun khí nén điện tử và van phun áp điện, để cải thiện đáng kể độ chính xác.
Những tiến bộ trong máy phân phối khí nén cũng góp phần nâng cao độ chính xác. Cải tiến phần mềm cho phép nhiều máy thực hiện các hoạt động phân phối đa điểm, đẩy nhanh tốc độ sản xuất.
Bọt khí trong chất kết dính cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của việc phân phối. Loại bỏ không khí khỏi chất lỏng trước khi phân phối là chìa khóa để phân phối chính xác.
Bảo trì thiết bị
Việc bảo trì thiết bị luôn là một thách thức, bao gồm việc tháo rời, làm sạch, bôi trơn và bảo trì trong thời gian ngừng hoạt động. Không giống như các điểm trên, phương pháp phân phối tự động làm tăng khó khăn trong việc bảo trì thiết bị.
Trong năm 2017 và 2018, lần lượt 46% và 45% số người được hỏi nhận thấy việc bảo trì hệ thống phân phối dịch chuyển tích cực là thách thức hàng đầu.
Ngoài ra, 39% và 33% số người được hỏi trong năm 2017 và 2018 lần lượt coi việc bảo trì hệ thống van khí nén là một thách thức.
Hơn nữa, 35% số người được hỏi trong năm 2018 nhận thấy việc bảo trì thiết bị hệ thống van phản lực khí nén là đặc biệt khó khăn.
So với van khí nén và hệ thống van phản lực, nhiều người được hỏi cho rằng hệ thống phân phối dịch chuyển dương có nhiều vấn đề hơn do các bộ phận phức tạp hơn, cần nhiều thời gian hơn để tháo rời và làm sạch. Tuy nhiên, ưu điểm của hệ thống dịch chuyển dương nằm ở khả năng phân phối liên tục, có thể lặp lại bất kể độ nhớt của chất lỏng hay thay đổi theo thời gian.
Những tiến bộ mới nhất trong công nghệ phân phối, bao gồm van khí nén và van phản lực áp điện, giúp giảm thời gian bảo trì thông qua thiết kế sản phẩm sáng tạo. Kẹp nhả nhanh được tích hợp trong thiết kế van cho phép người vận hành nhanh chóng loại bỏ chất lỏng trong khi lắp van vào hệ thống tự động hóa, loại bỏ nhu cầu tháo rời để làm sạch và phục hồi, do đó tiết kiệm đáng kể thời gian bảo trì. Trên thực tế, có thể đạt được sự chuyển đổi liền mạch giữa nhiều chất lỏng nếu chuẩn bị thích hợp, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động chỉ còn vài phút.
Đẩy nhanh tốc độ sản xuất
Đối với một số nhà cung cấp linh kiện, việc tăng tốc độ sản xuất là ưu tiên hàng đầu do nhu cầu cao, đảm bảo sản phẩm sẽ bán được ngay khi được sản xuất. Bất kỳ thời gian ngừng hoạt động nào cũng đồng nghĩa với việc mất doanh thu. Năm 2018, khoảng 44% số người được hỏi cho biết việc đẩy nhanh tốc độ sản xuất là thách thức chính của họ. Trong số những người được hỏi sử dụng hệ thống tự động hóa để bàn, 43% bày tỏ nhu cầu cấp thiết phải tăng tốc độ sản xuất.
Thông thường, khi cần khối lượng sản xuất cao hơn, việc sử dụng hệ thống tự động hóa để bàn cho phép robot phân phối chất lỏng theo mẻ, thay thế chế độ một-một và tăng đáng kể tốc độ sản xuất.
Những người được hỏi coi tốc độ sản xuất là một điểm yếu của hệ thống phân phối tự động, có thể do các nhà sản xuất cố tình thiết kế tốc độ di chuyển của robot chậm, không vượt quá ngưỡng an toàn, do đó tránh phải đưa chúng vào hệ thống bảo vệ an toàn.
Robot pha chế để bàn mới nhất được thiết kế đặc biệt để rút ngắn chu kỳ pha chế. Những robot mới này sử dụng bộ truyền động vít bi thay vì bộ truyền động dây đai để định vị nhanh hơn, chính xác hơn. Một số kiểu máy có thể đạt được độ lặp lại vị trí là ±0,003 mm.
Lãng phí và đào tạo
Cuối cùng, mối quan tâm đáng chú ý bao gồm lãng phí chất kết dính, đào tạo người vận hành, làm lại và phế liệu.
Mặc dù lãng phí chất kết dính có vẻ không đáng kể nhưng nó sẽ tích tụ theo thời gian, dẫn đến chi phí đáng kể. Một phương pháp phổ biến để giảm lãng phí chất kết dính là sử dụng các bộ phận phân phối dùng một lần, chẳng hạn như ống tiêm và pít-tông, được thiết kế để ngăn chặn bất kỳ dư lượng chất kết dính nào sau khi phân phối. Một số bộ phận được thiết kế đặc biệt để giảm thiểu chất thải. Đường cấp liệu ngắn hơn giữa bình chứa chất lỏng và van phân phối cũng có thể giúp giảm chất thải. Sử dụng van phân phối chuyên dụng cũng có thể hỗ trợ phân phối chất kết dính tối ưu, giảm thiểu lãng phí.
Đào tạo công nhân luôn là một thách thức trong bất kỳ ứng dụng thiết bị hoặc quy trình nào và việc phân phối cũng không ngoại lệ, đặc biệt đối với các hệ thống phun phức tạp và robot để bàn. Một cách để khắc phục điều này là hợp tác với các nhà cung cấp thiết bị phân phối để đào tạo nhân viên trong quá trình cung cấp, thử nghiệm và gỡ lỗi thiết bị, tạo ra các thông số được ghi lại trong quá trình thử nghiệm để làm hướng dẫn đào tạo người vận hành. Nâng cấp phần mềm cũng có thể giảm đáng kể thời gian đào tạo người vận hành. Một số nhà cung cấp thiết bị đầu tư mạnh vào việc phát triển giao diện phần mềm trực quan để đơn giản hóa việc thiết lập và lập trình robot phân phối, do đó giảm nhu cầu đào tạo người vận hành.
