Robot phun sợi FRP là giải pháp tự động hóa tiên tiến giúp tăng năng suất và độ chính xác trong quy trình gia công composite. Hệ thống robot này cho phép phun sợi thủy tinh và nhựa đồng đều, đảm bảo chất lượng bề mặt cao và giảm lãng phí vật liệu, đáp ứng yêu cầu khắt khe của các ngành công nghiệp hiện đại.
1. Tự động hóa – bước ngoặt của ngành vật liệu composite
Trong bối cảnh các ngành công nghiệp đua nhau chuyển đổi sang sản xuất thông minh, vật liệu composite FRP (Fiber Reinforced Polymer) hay polyme gia cường sợi đang trở thành tâm điểm của đổi mới. FRP là sự kết hợp giữa nhựa nền (polymer) và các loại sợi có độ bền cao như thủy tinh, carbon hoặc aramid, tạo nên vật liệu nhẹ, bền, chống ăn mòn và dễ tạo hình.
Từ hàng không vũ trụ, ô tô, xây dựng cho đến năng lượng gió, FRP đang dần thay thế thép, nhôm hay bê tông trong nhiều ứng dụng quan trọng. Theo dự báo, thị trường FRP toàn cầu sẽ đạt khoảng 108 tỷ USD vào năm 2031, phản ánh nhu cầu mạnh mẽ về vật liệu nhẹ và bền vững.
Tuy nhiên, trong khi vật liệu FRP ngày càng tiên tiến, phần lớn quy trình sản xuất hiện nay vẫn dựa vào kỹ thuật thủ công hoặc bán tự động đặc biệt là trong công đoạn phun sợi và tạo hình sản phẩm. Chính ở đây, robot phun sợi FRP ra đời, mở ra kỷ nguyên mới của tự động hóa composite.
2. Quy trình phun sợi FRP và những hạn chế truyền thống
Công nghệ phun sợi FRP (Spray-up) là phương pháp sản xuất phổ biến, đặc biệt trong lĩnh vực bồn chứa, tấm panel, thân xe, vỏ tàu hoặc linh kiện kiến trúc. Nguyên lý cơ bản gồm ba bước:
- Cắt sợi và phun lên khuôn, sợi thủy tinh được cắt ngắn và phun đồng thời với nhựa polyester hoặc epoxy.
- Cán đều và tạo độ dày mong muốn, kỹ thuật viên sử dụng con lăn để ép loại bỏ bọt khí, đảm bảo bề mặt đồng đều.
- Lưu hóa và tháo khuôn, sản phẩm được làm cứng bằng phản ứng hóa học hoặc sấy nhiệt.
Phương pháp này linh hoạt và chi phí thấp, nhưng lại có nhiều hạn chế lớn:
- Phụ thuộc tay nghề người vận hành, súng phun sợi FRP có cấu tạo phức tạp và lực phun lớn, dễ dẫn đến sai sót về độ dày và mật độ sợi.
- Khó đảm bảo tính lặp lại và đồng nhất chất lượng giữa các sản phẩm.
- Tốn nhân công, năng suất thấp, và khó mở rộng quy mô sản xuất hàng loạt.
- Lãng phí vật liệu, đặc biệt khi lượng nhựa và sợi không được kiểm soát chính xác.
Chính những vấn đề này đã thúc đẩy các nhà sản xuất tìm đến giải pháp robot phun sợi FRP (Robotic Spray-up System).
3. Quy trình hoạt động của Trạm Robot phun sợi FRP tự động
Robot phun sợi FRP là sự kết hợp giữa cánh tay robot công nghiệp đa trục và đầu phun composite chuyên dụng. Thông thường, đầu phun sẽ bao gồm hệ thống cắt sợi, buồng trộn nhựa – chất xúc tác, và vòi phun điều khiển bằng phần mềm do đội ngũ kỹ thuật viên Robotnext thực hiện từ công đoạn thiết kế giải pháp đến lắp đặt, vận hành.
Quy trình hoạt động cơ bản của robot phun sợi FRP gồm:
- Lập trình và di chuyển: Robot công nghiệp Robotnext được lập trình để di chuyển chính xác theo biên dạng 3D của khuôn. Hệ thống điều khiển trung tâm giúp robot tái tạo đường đi một cách ổn định và lặp lại, đảm bảo bao phủ toàn bộ bề mặt sản phẩm với độ chính xác cao.
- Phun sợi – nhựa tự động: Cụm phun FRP của Robotnext vận hành hoàn toàn tự động, duy trì tỷ lệ pha trộn chính xác giữa sợi thủy tinh, nhựa nền và chất xúc tác. Hệ thống điều khiển thông minh cho phép kiểm soát độ dày lớp phủ trên từng vùng khuôn theo thông số cài đặt, giúp lớp phủ đồng đều và đạt chất lượng bề mặt tối ưu.
- Giám sát và kiểm tra chất lượng: Các cảm biến và camera công nghiệp tích hợp trong hệ thống Robotnext giám sát toàn bộ quá trình phun theo thời gian thực, phát hiện kịp thời các lỗi như sai lệch đường phun, độ phủ không đồng đều hoặc thay đổi tỷ lệ vật liệu, từ đó tự động điều chỉnh thông số để duy trì chất lượng ổn định.
- Hoàn thiện bề mặt: Nhờ khả năng lập trình tự động và thị giác máy tích hợp, robot Robotnext có thể phủ đều sợi FRP trên các bề mặt phức tạp mà không cần can thiệp thủ công. Đây là bước tiến vượt bậc so với phương pháp phun tay truyền thống, mang lại hiệu quả cao về năng suất, chất lượng sản phẩm và an toàn lao động.
4. Lợi ích khi tích hợp robot phun sợi FRP
Việc tích hợp robot không chỉ giúp tự động hóa, mà còn tái định nghĩa toàn bộ quy trình sản xuất vật liệu composite. Một số lợi ích nổi bật gồm:
- Tăng năng suất và giảm chi phí nhân công: Robot có thể vận hành liên tục 24/7 với tốc độ và độ chính xác cao. Quá trình phun, cán, phủ và làm cứng được tối ưu hóa, rút ngắn khoảng 40–60% thời gian sản xuất so với thủ công.
- Chất lượng đồng nhất, kiểm soát độ dày chính xác: Phần mềm điều khiển robot đảm bảo lượng nhựa và sợi được phun chính xác theo từng lớp.
- Giảm lãng phí vật liệu: Hệ thống phun có thể định lượng chính xác lượng nhựa và sợi sử dụng, giảm khoảng 10–20% lượng vật liệu thừa, từ đó tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất.
- An toàn lao động và môi trường: Công nhân không còn phải tiếp xúc trực tiếp với hơi nhựa, dung môi và sợi thủy tinh bay, giúp giảm rủi ro sức khỏe.
- Dễ mở rộng quy mô và tích hợp số hóa: Robot có thể kết nối với hệ thống quản lý sản xuất (MES) hoặc IoT công nghiệp, giúp thu thập dữ liệu, phân tích năng suất và tự động hiệu chỉnh quy trình.
5. Tự động hóa toàn diện trong sản xuất FRP
Công nghệ robot phun sợi FRP chỉ là một phần trong chuỗi tự động hóa tổng thể của ngành composite. Các nhà sản xuất tiên phong hiện đang kết hợp nhiều công nghệ hiện đại như:
- AFP/ATL (Automated Fiber Placement / Automated Tape Laying): robot đặt sợi hoặc băng composite theo quỹ đạo chính xác, tạo nên các lớp laminate bền vững và đồng đều.
- Thị giác máy và kiểm tra thông minh: camera, laser và đầu dò siêu âm giúp phát hiện lỗi như lỗ rỗng, sai lệch sợi, độ dày không đạt – ngay trong thời gian thực.
- In 3D vật liệu composite: robot in sợi composite theo lớp, mở ra khả năng sản xuất linh kiện FRP phức tạp theo yêu cầu. Tự động cắt tỉa và xử lý bề mặt: robot tích hợp tool mài, cắt hoặc đánh bóng để hoàn thiện sản phẩm sau khi đóng rắn.
Những công nghệ này đang dần tạo nên chuỗi sản xuất composite tự động khép kín, nơi con người đóng vai trò giám sát và tối ưu, thay vì thao tác trực tiếp.
Kết luận
Tích hợp robot phun sợi FRP không chỉ đơn thuần là bước tiến kỹ thuật đó là chiến lược đổi mới toàn diện giúp doanh nghiệp đạt năng suất cao, giảm chi phí và đáp ứng yêu cầu chất lượng ngày càng khắt khe.
📞 Robotnext là đối tác hàng đầu trong lĩnh vực robot công nghiệp và tự động hóa. Với kinh nghiệm thực tiễn trong nhiều ngành sản xuất, Robotnext chuyên thiết kế, lắp ráp và tích hợp các dây chuyền tự động hóa thông minh sử dụng robot ABB, FANUC, YASKAWA,.
Hotline tư vấn kỹ thuật: 0909 914 837
Đọc thêm: Vật liệu FRP là gì? Vai trò và ứng dụng trong sản xuất
