Độ dày của một chi tiết tưởng chừng đơn giản lại thường quyết định đến độ bền, trọng lượng, chi phí và thậm chí là tuổi thọ sử dụng của sản phẩm. Từ khung viền điện thoại, giá đỡ nhựa đến các chi tiết đúc áp lực của xe năng lượng mới và kết cấu hàng không, độ dày thành có đồng đều hay không, có đáp ứng yêu cầu thiết kế hay không đều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.

Tuy nhiên, đo độ dày chưa bao giờ là một công việc đơn giản. Bề mặt bên ngoài dễ đo lường, nhưng kết cấu bên trong lại khó tiếp cận; các mặt phẳng thông thường dễ đánh giá, nhưng bề mặt cong phức tạp lại rất khó xác định “độ dày thực tế”. Trong khi đó, điều mà các nhà máy thực sự quan tâm thường không chỉ là một vài điểm đo, mà còn là sự phân bố độ dày trên toàn bộ chi tiết.

Để giải quyết những thách thức này, ZEISS INSPECT cung cấp một giải pháp phân tích độ dày vật liệu toàn diện, cho phép thực hiện từ kiểm tra tại từng điểm, phân tích mặt cắt đến đánh giá độ dày thành trên toàn bộ chi tiết, đồng thời theo dõi xu hướng theo từng lô sản xuất. Qua đó, quy trình được hoàn thiện từ “đo độ dày” đến “quản lý độ dày”.

Độ dày trong kiểm tra 3D thực chất là gì?

Trên bản vẽ 2D, độ dày thường chỉ là khoảng cách giữa hai đường. Tuy nhiên, trong mô hình 3D hoặc dữ liệu quét, độ dày thể hiện khoảng cách thực tế từ một bề mặt đến bề mặt đối diện.

ZEISS INSPECT tự động tính toán độ dày tại các vị trí tương ứng trên bề mặt dựa trên dữ liệu quét hoặc mô hình CAD, đồng thời hiển thị kết quả dưới dạng bản đồ màu trực quan. Nhờ đó, kỹ sư không chỉ thu được các giá trị đo cụ thể mà còn có thể nhanh chóng phát hiện những khu vực quá dày, quá mỏng hoặc có độ dày thành không đồng đều.

Tùy theo nhu cầu kiểm tra, phần mềm hỗ trợ ba phương pháp phân tích chính:

• Phân tích độ dày tổng thể từ bề mặt này đến bề mặt đối diện
• Phân tích độ dày tại mặt cắt được chỉ định
• Kiểm tra độ dày cục bộ tại các vị trí quan trọng

Đồng thời, phần mềm cho phép so sánh kết quả đo thực tế với giá trị lý thuyết và hỗ trợ phân tích xu hướng qua nhiều lô sản xuất.

Phân tích độ dày giữa hai bề mặt: Nhanh chóng nắm bắt sự phân bố độ dày thành trên toàn bộ chi tiết

Đối với phần lớn các ứng dụng, phân tích độ dày giữa hai bề mặt là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất.

Dù là chi tiết ép phun nhựa, chi tiết đúc áp lực, ống hay các kết cấu thành mỏng, phần mềm đều có thể tự động tính toán sự phân bố độ dày thành trên toàn bộ chi tiết và tạo bản đồ màu trực quan. Thông qua sự thay đổi màu sắc, kỹ sư có thể nhanh chóng xác định các khu vực bất thường, chẳng hạn như vị trí quá mỏng có nguy cơ làm giảm độ bền hoặc vị trí quá dày có thể gây ra vết lõm co ngót và biến dạng.

Nguyên lý tính toán không quá phức tạp. Phần mềm thiết lập hướng pháp tuyến tại các điểm lấy mẫu trên bề mặt, tìm kiếm vị trí tương ứng trên bề mặt đối diện theo hướng pháp tuyến và tính toán khoảng cách giữa hai bề mặt. Quá trình này được lặp lại trên toàn bộ khu vực cần phân tích để tạo ra kết quả phân bố độ dày hoàn chỉnh. Trong quá trình thao tác thực tế, người dùng chỉ cần chọn “Tạo độ dày vật liệu (bề mặt)” trong menu “Kiểm tra”, thiết lập các thông số như độ dày tối đa, độ dày tối thiểu và góc pháp tuyến, sau đó phần mềm sẽ tự động tạo kết quả phân tích độ dày.

Ngoài bản đồ màu, phần mềm còn đồng thời xuất ra các dữ liệu thống kê như giá trị nhỏ nhất, giá trị lớn nhất, giá trị trung bình và độ lệch chuẩn. Các khu vực vượt dung sai cũng có thể được tự động làm nổi bật theo yêu cầu dung sai, giúp nâng cao đáng kể hiệu quả phân tích.

Đối với các chi tiết có gân tăng cứng, độ cong phức tạp hoặc kết cấu đặc biệt, người dùng còn có thể điều chỉnh hướng tìm kiếm, mật độ lấy mẫu và phạm vi phân tích để nâng cao độ chính xác của kết quả tính toán.

Tập trung vào các vị trí quan trọng: Phân tích độ dày mặt cắt

Trong một số trường hợp, kỹ sư quan tâm nhiều hơn đến sự thay đổi độ dày tại một cao độ hoặc vị trí cụ thể, chẳng hạn như mặt cắt của chi tiết dạng ống, khu vực liên kết hoặc vị trí lắp ráp quan trọng. Khi đó, phân tích mặt cắt thường mang lại cái nhìn trực quan hơn so với bản đồ màu tổng thể.

ZEISS INSPECT cho phép tạo mặt cắt tại bất kỳ vị trí nào trên chi tiết, phân tích khoảng cách giữa đường bao bên trong và bên ngoài của mặt cắt để thu được đường cong phân bố độ dày liên tục. Đối với các kết cấu thông thường, người dùng có thể trực tiếp thiết lập hai đường biên tương ứng để tính toán khoảng cách liên tục; đối với các bề mặt tự do phức tạp, dữ liệu mặt cắt tại vị trí chỉ định có thể được trích xuất từ trường độ dày tổng thể đã tạo trước đó.

Phương pháp này không chỉ thể hiện rõ xu hướng thay đổi cục bộ mà còn giúp dễ dàng xác định độ dày nhỏ nhất, độ dày lớn nhất và dữ liệu tại các vị trí kích thước quan trọng trên mặt cắt. Khi cần lập báo cáo kiểm tra, phần mềm còn hỗ trợ tự động tạo các điểm lấy mẫu theo khoảng cách cố định và xuất trực tiếp giá trị độ dày tương ứng ra bảng, đáp ứng yêu cầu lưu trữ hồ sơ chất lượng và đánh giá của khách hàng.

Tập trung vào kích thước quan trọng: Kiểm tra độ dày cục bộ

Nhiều bản vẽ không yêu cầu đánh giá độ dày trên toàn bộ khu vực mà chỉ tập trung vào một số vị trí quan trọng, chẳng hạn như mép lỗ, chân gân tăng cứng hoặc khu vực chịu lực.

Để đáp ứng nhu cầu này, ZEISS INSPECT cung cấp chức năng “Điểm kiểm tra độ dày vật liệu”. Người dùng có thể lựa chọn thủ công vị trí kiểm tra hoặc tự động tạo hàng loạt điểm đo. Phần mềm sẽ hiển thị giá trị độ dày tương ứng theo thời gian thực và cho phép thiết lập phạm vi dung sai. Khi độ dày vượt quá yêu cầu, hệ thống sẽ tự động cảnh báo bất thường. Phương pháp này đặc biệt phù hợp với việc xác minh nhanh trong quá trình sản xuất và giám sát chất lượng SPC. So với phân tích tổng thể, phương pháp này có tốc độ tính toán nhanh hơn, đồng thời kết quả cũng dễ dàng được tích hợp vào hệ thống kiểm soát chất lượng hằng ngày.

Trực quan hóa sai lệch: So sánh kết quả đo thực tế với giá trị lý thuyết

Trong nhiều trường hợp, điều khách hàng muốn biết không chỉ là “độ dày bao nhiêu” mà còn là “sai lệch bao nhiêu so với thiết kế”. Chức năng so sánh độ dày vật liệu của ZEISS INSPECT cho phép đối chiếu trực tiếp độ dày đo được với giá trị danh nghĩa trên mô hình CAD, từ đó tạo bản đồ màu thể hiện sai lệch độ dày.

Thông qua sự phân bố màu sắc, kỹ sư có thể nhanh chóng xác định các khu vực quá dày hoặc quá mỏng. Phần mềm còn hỗ trợ thiết lập dung sai hai phía tùy chỉnh và tự động thống kê tỷ lệ diện tích vượt dung sai. Ví dụ, hệ thống có thể trực tiếp tạo kết quả như “diện tích không đạt chiếm 3,7% tổng diện tích”, cung cấp cơ sở trực quan cho việc trao đổi với khách hàng và đánh giá chất lượng. So với việc chỉ hiển thị các giá trị đo đơn thuần, phân tích sai lệch giúp phản ánh rõ hơn các vấn đề trong quy trình sản xuất, đồng thời hỗ trợ xác định hướng cải tiến phù hợp.

Từ kiểm tra từng chi tiết đến quản lý sản xuất hàng loạt

Quản lý chất lượng không chỉ quan tâm đến việc một sản phẩm có đạt yêu cầu hay không mà còn chú trọng đến tính ổn định của toàn bộ quá trình sản xuất. Trong ZEISS INSPECT, người dùng có thể áp dụng cùng một phương pháp phân tích độ dày cho dữ liệu đo của các lô sản phẩm khác nhau, đồng thời liên tục theo dõi sự thay đổi của các chỉ số quan trọng.

Ví dụ, có thể giám sát xem độ dày tối thiểu có liên tục giảm hay không, độ dày trung bình có xuất hiện xu hướng dịch chuyển hay tỷ lệ vượt dung sai có tăng dần hay không. Thông qua phân tích xu hướng, kỹ sư có thể phát hiện sớm những biến động của quy trình sản xuất thay vì chờ đến khi sản phẩm phát sinh lỗi mới truy tìm nguyên nhân.

Kết hợp với các hệ thống quản lý chất lượng như PiWeb, doanh nghiệp còn có thể xây dựng báo cáo truy xuất nguồn gốc hoàn chỉnh, tạo thành quy trình khép kín từ kiểm tra đến quản lý quá trình sản xuất.

Hỗ trợ phân tích dữ liệu quét quang học và dữ liệu CT

Dù dữ liệu đến từ thiết bị quét 3D quang học hay hệ thống CT công nghiệp, ZEISS INSPECT đều có thể thực hiện phân tích độ dày.

Đối với dữ liệu quét quang học, phần mềm thực hiện tính toán dựa trên lưới bề mặt, phù hợp để phân tích kết cấu bề mặt bên ngoài. Đối với dữ liệu CT, phần mềm có thể khai thác thông tin về toàn bộ kết cấu bên trong, đặc biệt phù hợp với việc kiểm tra độ dày thành của chi tiết đúc áp lực, chi tiết nhựa và các chi tiết có khoang bên trong phức tạp. Nhờ dữ liệu CT, ngay cả những khu vực bên trong hoàn toàn không thể quan sát trực tiếp cũng có thể thu được kết quả phân bố độ dày chính xác, cung cấp thông tin chất lượng toàn diện hơn cho hoạt động nghiên cứu, phát triển và sản xuất.

Từ bản đồ màu độ dày thành tổng thể, phân tích mặt cắt đến các điểm kiểm tra quan trọng, đánh giá sai lệch và quản lý xu hướng theo từng lô sản xuất,

ZEISS INSPECT xây dựng một quy trình phân tích độ dày vật liệu hoàn chỉnh.

Khi cần nhanh chóng nắm bắt sự phân bố độ dày thành trên toàn bộ chi tiết, người dùng có thể sử dụng chức năng phân tích “Độ dày vật liệu (bề mặt)”.

Khi cần tập trung vào các khu vực quan trọng, có thể sử dụng chức năng điểm kiểm tra độ dày.

Khi cần trình bày sai lệch so với thiết kế cho khách hàng, phần mềm có thể trực tiếp tạo báo cáo so sánh độ dày.

Đối với các sản phẩm có kết cấu ngày càng phức tạp, phương pháp đo tại một số điểm truyền thống đã khó đáp ứng đầy đủ nhu cầu kiểm soát chất lượng.

Với ZEISS INSPECT, độ dày không còn chỉ là một con số mà trở thành bản đồ chất lượng bao phủ toàn bộ chi tiết, giúp các rủi ro tiềm ẩn được phát hiện một cách trực quan.

Giới thiệu về Road Ahead

Road Ahead (Công ty TNHH Tư vấn Kỹ Thuật Road Ahead Việt Nam). Hơn 30 năm kinh nghiệm chuyên sâu trong ngành · Đại lý được ZEISS chính thức ủy quyền · Đơn vị cung cấp giải pháp chất lượng công nghiệp và trung tâm dịch vụ công nghệ 3D, với mạng lưới dịch vụ phủ khắp Trung Quốc đại lục · Đài Loan (Trung Quốc) · Việt Nam.

Lĩnh vực phục vụ: Ô tô / Hàng không vũ trụ / Khuôn mẫu / Đầu nối / Y tế / Trung tâm dữ liệu AI.