Sinh viên Đại học Công nghiệp Hà Nội nghiên cứu thành công “dây chuyền làm bánh trung thu tự động”

Nhóm 5 sinh viên đến từ Khoa Cơ khí - Trường đại học Công nghiệp Hà Nội, gồm: Bùi Trọng Cường, Vũ Lại Công Huyên, Phạm Văn Long, Đỗ Đức Hải và Nguyễn Xuân Trường vừa qua đã xuất sắc đạt giải nhất cuộc thi Sinh viên nghiên cứu khoa học với ý tưởng mô phỏng dây chuyền làm bánh trung thu tự động do Trường đại học Công nghiệp Hà Nội tổ chức.

Chia sẻ về ý tưởng của mình, em Bùi Trọng Cường - thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết: Qua tìm hiểu thị trường chúng em thấy các xưởng làm bánh trung thu chủ yếu là mô hình gia đình, các xưởng nhỏ và sản xuất bánh gần như thủ công, dẫn đến năng suất thấp, chất lượng bánh không đồng đều, trong khi những xưởng làm bánh ứng dụng công nghệ hiện đại thì giá thành quá cao. Điều này thôi thúc chúng em đưa ra một ý tưởng là tạo ra một sản phẩm có tính tự động để nâng cao năng suất cũng như chất lượng và vừa có chi phí phù hợp với nhiều đối tượng là các cơ sở sản xuất (mua dây chuyền thiết bị) và người tiêu dùng được sử dụng sản phẩm đạt chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm và có giá thành phù hợp.

Nhóm tác giả trình bày nghiên cứu trước Hội đồng chuyên môn Khoa Cơ khí

Để thực hiện đề tài này, nhóm các bạn sinh viên đã phải chuẩn bị kiến thức tìm hiểu về tự động hóa, lập trình điều khiển hệ thống, kiến thức về cơ khí truyền thống…

Theo đó, sản phẩm được thực hiện từ việc đưa ra ý tưởng cơ bản, phác họa sơ đồ nguyên lý, xây dựng mô hình 3D cơ bản nhằm xác định sơ bộ kết cấu và kích thước dây truyền, lập trình điều khiển hệ thống với PLC S7 1500 và mô phỏng mô hình trên Simens NX MCD, lập quy trình lắp ráp, và cuối cùng là xây dựng mô hình bản vẽ chi tiết để đưa ra chế tạo.

Dây chuyền sản xuất được nhóm sinh viên nghiên cứu gồm 4 công đoạn chính: cơ cấu chia bột; cơ cấu cấp nhân; cơ cấu tạo hình và cuối cùng là xếp bánh vào khay, cụ thể:

Cơ cấu chia bột: Sử dụng phễu chứa bột, bột được cấp vào đầu lớn của phễu chứa. Bột được đùn ra đầu nhỏ của phễu bằng cơ cấu sử dụng vít tải. Vít tải được kết nối với động cơ khỏe tuyền được momen xoắn lớn bằng khớp nối. Động cơ vít tải chạy với tốc độ cố định đảm bảo lượng bột được nén và đùn ra ngoài đều.

Bột đùn ra từ phễu chứa có biên dạng trụ tròn, đạt được yêu cầu về kích thước đường kính. Từ đó đối với từng kích thước bánh được chọn để sản xuất ta sẽ có được thông số để nhập vào cảm biến. Cảm biến nhân tín hiệu giúp xy lanh cắt bột hoạt động, bột được cắt rơi xuống băng tải và tới nguyên công tiếp theo.

Cơ cấu cấp nhân: Tại công đoạn này, bột được chia từ máy 1 được chuyền qua máy 2 nhờ băng tải. Khi bộ điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến xy lanh kẹp hoạt động làm 2 tay kẹp đồng thời tinh tiến kẹp bột.

Tiếp theo xy lanh tạo lỗ hoạt động, ngay sau đó nhân bánh sẽ được đẩy từ ống chứa rơi vào lỗ đã được tạo trên vỏ bánh. Hoàn thành chu trình xy lanh kẹp mở ra bánh được cấp nâng tiếp tục di chuyển trên băng chuyền tới nguyên công tiếp theo.

Cơ cấu tạo hình: Bột được cấp nhân đi tới nguyên công 3 sẽ được chạy qua băng tải dọc, với mục đích vê tròn bánh đã được cấp nhân. Mục đích nhằm làm mất phần không khí rỗng trong bánh, thu hẹp phần miệng của bánh, làm nhỏ đường kính bánh.

Cuối cùng là công đoạn xếp bánh vào khay: Sau khi hoàn thiện sản phẩm từ băng tải 3 sẽ được di chuyển trên băng tải 4. Từ việc đảm bảo vị trí sau nguyên công tạo hình bánh bánh sẽ được di chuyển tới vị chí cảm biến, cảm biến phát hiện xy lanh 1 đẩy bánh đã được tạo hình vào vị trí, bộ đếm đếm đủ 3 bánh vào vị trí sẽ được đẩy vào khay chứa nhờ xy lanh 2.

Các cơ cấu trong máy được lựa chọn các trang thiết bị tiêu chuẩn, giúp tăng độ chính xác. Cùng với đó hành trình các cơ cấu cơ khí, thời gian nhận tín hiệu cảm biến hay kích thước các chi tiết đều được tính toán phù hợp với kết cấu máy.

Nguyễn Xuân Trường (đứng thứ 2 từ phải sang) đại diện nhóm tác giả lên nhận giải

Cũng theo Bùi Trọng Cường chia sẻ, năng suất của dây chuyền đạt khoảng 2.732 bánh/ca làm việc 8 tiếng. Khó khăn lớn nhất với nhóm trong quá trình triển khai đó là đề tài tuy được thực hiện khá sớm, từ khoảng tháng 10/2021 nhưng do tình hỉnh dịch bệnh phức tạp dẫn đến việc các thành viên chỉ có thể làm việc online với nhau. Đến khi được đi làm việc trực tiếp với nhau thì cũng là lúc bảo vệ đồ án tốt nghiệp nên không còn cơ hội triển khai làm sản phẩm thực tế và chạy thử.

“Bên cạnh yếu tố dịch bệnh kéo dài thì một yếu tố nữa là do kinh phí của toàn bộ dây chuyền là quá lớn đối với quy mô của của một đề tài nghiên cứu sinh viên. Theo tính toán của nhóm thì chi phí để làm sản phẩm thực tế và chạy thử nghiệm ước tính vào khoảng 175 triệu đồng. Tuy nhiên chúng em hoàn toàn tin tưởng với nghiên cứu này hoàn toàn có thể sớm ứng dụng trong thực tế sản xuất. Điều cần hiện nay là chi phí sản xuất, lắp đặt dây chuyền để chạy thử nghiệm qua đó có thể tiếp tục điều chỉnh cho phù hợp và kịp thời đưa ra ứng dụng thực tế sản xuất”, em Bùi Trọng Cường chia sẻ.

Hội đồng khoa học Trường đại học Công nghiệp Hà Nội họp xét duyệt đánh giá đề tài của các nhóm lọt vào vòng chung kết

Đề tài được Hội đồng khoa học Trường đại học Công nghiệp Hà Nội đánh giá cao, đã cơ bản hoàn thiện được những thiết kế, các cơ cấu hoạt động máy và lựa chọn các chi tiết tiêu chuẩn phù hợp cho dây chuyền; tính toán thiết kế dây chuyền sản xuất bánh, đồng thời tìm hiểu kiến thức về phần mềm NX và PLC đưa ra được mô phỏng hoạt động của dây chuyền từ đó đưa thiết kế gần hơn tới thực tiễn.