Sáng chế máy phay 3D chuyên sản xuất chi tiết, linh kiện nhỏ

Hiện nay, trên thị trường, máy phay 3D được sử dụng rất nhiều, đặc biệt là trong việc sản xuất chế tạo các chi tiết, phụ kiện từ đơn giản đến phức tạp với độ chính xác cao, lên tới 0,02 – 0,05mm. Tuy nhiên, chúng thường có kích thước lớn, kết cấu phức tạp, vận hành qua nhiều khâu, nhiều bước và giá thành cao, áp dụng khó khăn trong việc giảng dạy, các doanh nghiệp vừa và nhỏ.

“Trên cơ sở mục tiêu đào tạo của nhà trường, tức là sinh viên thực hành, có tay nghề thì mới có việc làm, được sự chỉ đạo của ban giám hiệu nhà trường, đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp vừa và nhỏ, chúng tôi đã tạo ra một sản phẩm mang tính chất thực hành và ứng dụng thực tế trong công tác giảng dạy cũng như kết hợp với sản xuất quy mô nhỏ”, ThS. Nguyễn Đình Ảnh, tác giả sản phẩm máy phay 3D, giảng viên Bộ môn Cơ Điện tử, Cao đẳng nghề Công nghệ cao Hà Nội – trưởng nhóm tác giả của sản phẩm máy phay 3D chia sẻ.

Máy phay chuyên biệt công năng

Công dụng chính của máy phay 3D là gia công, phay mạch điện tử 1 lớp, các logo, chi tiết có kích thước nhỏ hơn khổ A3, đặc biệt là phay chíp trên điện thoại – một trong những nhu cầu bức thiết nhất hiện nay.

Thực tế, ngày này người Việt nói riêng và con người nói chung có nhu cầu lớn đối với việc sử dụng điện thoại thông minh. Nếu như trước kia, khi điện thoại bị hỏng chíp, người thợ sửa phải dùng mỏ hàn để tháo chíp và thay chip mới, điều này thường rất khó khăn và dễ gây ra hỏng hóc cũng như làm mất tính thẩm mỹ của điện thoại. Tức là việc sửa chữa điện thoại “rắn nát mặc dầu tay kẻ nặn”.

Với công dụng của máy phay 3D, người thợ chỉ cần phay đứt các vị trí mối hàn là có thể tháo được chíp mà không ảnh hưởng đến tính thẩm mĩ của máy.

Bên cạnh đó, tại các trường học, để có được một mạch điện tử cho mục đích học tập và nghiên cứu không phải là một điều dễ dàng. Với phương pháp làm mạch thủ công – phương pháp là mạch gây tốn thời gian, mạch làm ra kém thẩm mỹ và có thể gây ảnh hưởng lớn tới sức khỏe của người làm mạch do phải tiếp xúc với hóa chất ăn mòn mạch. Nhưng nếu đặt mua mạch ở bên ngoài thị trường thì giá thành lại khá cao và mất nhiều thời gian.

Do đó, khi sử dụng máy phay 3D, giảng viên có thể tự phay mạch điện tử ngay tại trường, vừa tiết kiệm được thời gian và chi phí mà mạch thành phẩm có tính thẩm mỹ cao. Máy phay 3D được tạo ra trên cơ sở nguyên lý hoạt động của máy CNC với mục đích để cho các em sinh viên ngay từ lúc học các môn đầu tiên đã được làm quen, nắm bắt với việc gia công CNC. Sau này, khi các bạn làm việc với máy CNC cỡ lớn sẽ không bị bỡ ngỡ và có thể vận hành một cách tốt hơn.

Cơ chế hoạt động của máy rất đơn giản, từ bản vẽ gia công, người thợ sử dụng phần mềm để xuất các lệnh gia công (Mastercam, copperCAM...) và chạy chương trình gia công bằng phần mềm Mach3 - phần mềm phổ biến trên thị trường hỗ trợ cho việc gia công máy phay CNC, máy tiện CNC, máy cắt plasma, hoạt động trên cơ chế là di chuyển trên 3 trục x, y, z.

Do có chế độ làm mát bằng nước được thiết kế thêm nên máy phay 3D gần như có thể hoạt động 24/24 giờ với độ chính xác cao. Với các con chíp điện tử, máy chỉ mất 10 phút để hoàn thiện, mỗi ngày có thể làm từ hàng trăm tới vài nghìn con chíp.

Đáp ứng nhu cầu giảng dạy và thị trường

Theo TS. Phạm Xuân Khánh, Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Công nghệ cao Hà Nội, hiện nay, trường Cao đẳng nghề Công nghệ cao Hà Nội với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm, kỹ năng sản xuất tốt có rất nhiều thiết bị máy móc có thể phục vụ cho công tác sản xuất.

Có được điều này là do nhà trường thường xuyên tổ chức các hoạt động KHCN với mục tiêu vừa nghiên cứu, sản xuất, vừa làm ra sản phẩm để nâng cao chất lượng đào tạo, phục vụ cho công tác dạy và học. Có thể kể đến như Cuộc thi Sáng tạo HHT, các hoạt động về thương mại hóa sản phẩm, các triển lãm sản phẩm sáng tạo KHCN có khả năng thương mại hóa…

Do đó, hằng năm, nhà trường có hàng trăm sản phẩm từ các hoạt động dạy và học của giảng viên, sinh viên với giá trị thương mại hóa rất cao như máy phát điện trục đứng, dây chuyền sản xuất gạch không nung, máy in 3D… Máy phay 3D cũng là một trong những sáng chế thành công như vậy của trường Cao đẳng nghề Công nghệ cao Hà Nội.

“Thời gian chế tạo và phát triển máy phay 3D mất 3 năm do một số bộ phận đề tạo thành máy không có sẵn trên thị trường và kinh phí thực hiện còn hạn chế nên nhóm tác giả cũng phải cân nhắc khi mua các bộ phận. Tuy nhiên, nhờ có sự ủng hộ, tạo điều kiện và hỗ trợ về cơ sở vật chất và kinh phí từ Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa, các giảng viên và sinh viên đam mê trong lĩnh vực chế tạo nên nhóm tác giả đã chế tạo thành công máy phay 3D”, ông Ảnh chia sẻ.

Máy có kích thước nhỏ gọn, kết cấu đơn giản, vận hành dễ dàng và giá thành rẻ, do vậy, nó có thể được áp dụng không chỉ trong việc gia công các chi tiết mà còn có thể phay mạch để áp dụng cho chuyên ngành cơ điện tử, khả năng nhân rộng trong các trường học và doanh nghiệp vừa và nhỏ là rất lớn.

Đánh giá về tính năng của máy phay 3D, ThS. Trần Xuân Dũng, Phó trưởng khoa Cơ khí, Trường Cao đẳng nghề Công nghệ cao Hà Nội cho rằng: “Máy phay 3D có một số các tính năng chuyên biệt hơn, vì tùy chọn của máy không rộng như các thiết bị trên thị trường nên nó phục vụ đặc biệt tốt cho việc chế tạo các chi tiết, linh kiện nhỏ như vi mạch điện tử, con chíp…”.

Trước khi có máy này, việc giảng dạy với các thiết bị hiện có của nhà trường, giảng viên cũng đưa vào một số mô hình khác cũng có thể mô phỏng. Dù vậy, với thiết bị này, các em có thể tham gia vào những công việc như nghiên cứu thiết kế các mô hình máy cho các doanh nghiệp, nâng cao năng suất sử dụng của các thiết bị cùng chủng loại, đưa ra một số các phương án cải tiến cho dòng máy… Từ đó, cải thiện óc sáng tạo, tinh thần ham học hỏi, mày mò nghiên cứu của các em và ươm mầm nên những tài năng KHCN, sáng chế máy móc hữu ích cho đất nước.

Với máy phay 3D gia công kích thước khổ A3, xuất ra thị trường với giá khoảng 20 – 25 triệu đồng/chiếc, thấp hơn giá thành của máy CNC thông thường ngoài thị trường là khoảng vài trăm triệu đồng. “Hiện nay, việc thương mại hóa sản phẩm máy phay 3D đang diễn ra rất tốt với nhiều phiên bản khác nhau được đưa ra thị trường để phục vụ cho các yêu cầu đa dạng của những doanh nghiệp”, ông Dũng nói thêm.