Sinh viên Đà Nẵng chế tạo máy ép chén dĩa từ vật liệu xanh

Tại xưởng máy cơ khí Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng, trước thềm tham dự chung kết cuộc thi Sinh viên nghiên cứu khoa học TP Đà Nẵng năm 2024, TS. Bùi Hệ Thống tiếp tục tranh thủ tư vấn, hướng dẫn nhóm sinh viên thử nghiệm, cải tiến sản phẩm. Các em Lê Văn Tuấn, Đặng Hữu Tài, Mai Xuân Sơn, Phan Tấn Sang và Hồ Văn Lý cùng thầy miệt mài hoàn chỉnh về tốc độ ép và lựa chọn vật liệu ép chén, dĩa phù hợp.

Tạo “sân chơi” cho sinh viên thoả niềm đam mê nghiên cứu

Những năm gần đây cùng với việc phát triển xu thế tiêu dùng xanh, những sản phẩm thân thiện môi trường thay thế vật dụng nhựa đang được lan toả, có những nơi còn hình thành thói quen như một nét đẹp văn hoá trong xử sự với môi trường. Sản phẩm chén, dĩa có khả năng phân huỷ sinh học sử dụng hàng ngày: mo cau, dừa, lá cây sen, lá bàng… được thị trường xuất khẩu ưa chuộng, nguồn nguyên liệu dồi dào là một tiềm năng trong phát triển kinh tế bền vững.

Chia sẻ về ý tưởng nghiên cứu, sáng tạo nên máy ép chén dĩa, TS. Bùi Hệ Thống – Phòng Đào Tạo - cho hay từng gợi ý cho sinh viên nghiên cứu đề tài này. Nhưng còn một số vấn đề khiến máy ép chén dĩa chưa hoàn thiện từ khuôn ép, đến khả năng chống ẩm mốc cho sản phẩm… Năm nay, lần đầu tiên nhóm sinh viên nghiên cứu chế tạo thành công với một số đặc điểm ưu việt.

Qua thời gian hơn một tháng mày mò, nghiên cứu, nhóm sinh viên đã tổng hợp các ý kiến, ý tưởng thu thập được để tìm ra phương án phù hợp và tối ưu nhất. Từ việc nghiên cứu đưa ra mô hình có tính toán thiết kế theo 2 chiều (2D) và 3 chiều (3D), tiến hành mô phỏng số kết cấu cơ khí, truyền nhiệt trong khuôn nhiệt, những chàng trai đam mê công nghệ đã tạo nên chiếc máy ép chén dĩa hữu ích phù hợp với phần kết cấu máy được tối ưu hoá.

“Những chiếc dĩa được ép từ mo cau hay lá bàng bằng máy này được cải tiến, đặc biệt về phần khuôn và chống ẩm để tối ưu chất lượng sản phẩm đầu ra. Hiện chúng tôi đã thử nghiệm các loại vật liệu: mo cau tự nhiên, mo dừa, mo tre, bẹ chuối khô. Sau khi hoàn thiện, những thông số cơ khí liên quan biến dạng tạo hình cho sản phẩm chế tạo như lực ép, nguồn sinh lực nhiệt khuôn, hệ thống xử lý sản phẩm dần hoàn chỉnh”, TS Bùi Hệ Thống cho biết thêm.

Sinh viên Lê Văn Tuấn vừa nhấn nút khởi động trên bảng điều khiển, hệ thống máy ép sẵn sàng. Hệ thống gia nhiệt bắt đầu hoạt động và nóng dần lên từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ mong muốn trong bộ khuôn ép vào khoảng 120 – 180 độ C trong khoảng thời gian 60 – 90 giây.

Theo chia sẻ của nhóm nghiên cứu, bộ phận tâm đắc của chiếc máy ép chén dĩa này nhưng cũng khó khăn, tốn nhiều thời gian nghiên cứu nhất là khuôn ép và việc vệ sinh cho sản phẩm. Sau khi đưa mo cau vào khuôn, người sử dụng có thể nhấn nút làm sạch bằng khí trên bảng điều khiến để cấp nguồn cho mạch điều khiển hoạt động, khí từ bình áp suất qua van 5/2 đến đầu phun, tạo luồng khí áp suất cao đẩy bụi bẩn trên bề mặt phôi ra bên ngoài.

“Máy ép chén dĩa này sử dụng phương pháp xử lý nhiệt, chế tạo khuôn, điều khiển điện – khí nén, xử xý sản phẩm sử dụng tia cực tím. Với thiết kế gọn, thẩm mỹ và có độ an toàn cao.

Quá trình dập định hình sản phẩm chỉ bằng vài thao tác đơn giản, bấm nút dập ON trên bảng điều khiển, mạch điều khiển dập hoạt động cấp nguồn cho máy thuỷ lực, piston đồng thời tạo lực ép và cắt, kết hợp nhiệt độ định hình sản phẩm. Sau khi định hình cho sản phẩm bấm nút kết thúc dập OFF, piston thu về xylanh, kết thúc quá trình”, em Lê Văn Tuấn cho hay.

Quá trình vệ sinh sản phẩm bằng cách khử tia cực tím UV chỉ cần nhấn nút U trên bảng điều khiển để khởi động đèn UV hoạt động, khi đếm đủ thời gian dòng điện ngắt, kết thúc quá trình.

Trong quá trình hoạt dộng, khi xảy ra sự cố khẩn cấp hay có sự cố thì nhấn nút dừng khẩn cấp để ngắt nguồn và các bộ phận sẽ dừng hoạt động.

Các hệ thống điều khiến máy gồm hệ thống sinh lực và điều khiển thuỷ lực. Hệ thống gia nhiệt và sử dụng thanh nhiệt trở nhiệt; Hệ thống làm sạch bằng khí nén, khử khuẩn bằng tia cực tím (UV); Mô hình hoá và mô phỏng số máy thiết kế, chế tạo máy và thử nghiệm, sản phẩm.

“Việc ép chén dĩa tuỳ vật liệu dày, mỏng mà sẽ có sản phẩm khác nhau vì vật liệu từ tự nhiên nên không thể đều như vật liệu nhân tạo. Nếu khuôn ép không chuẩn thì khi cắt cũng sẽ gặp một số khó khăn. Ví dụ như dĩa làm từ mo cau ở phần mo cau dày sẽ khó cắt hơn mo cau mỏng”, thầy Bùi Hệ Thống nói.

Sau đó để khép lại quy trình ép chén dĩa, khi nhấn lại nút, dòng điện ngắt, van 5/2 đóng, kết thúc quá trình. Bằng việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy ép chén, dĩa thân thiện môi trường, nhóm sinh viên mong muốn cung cấp giải pháp công nghệ mới đồng thời thúc đẩy lối sống xanh trong cộng đồng.

Tại Đà Nẵng hay các tỉnh lân cận như Quảng Nam, Quảng Ngãi, nguồn nguyên liệu và sản xuất chén, dĩa từ cây cau, dừa, chuối, sen dồi dào. Do đó, việc sử dụng một chiếc máy ép được chế tạo nội địa nếu được phát triển thành công sẽ góp phần cắt giảm chi phí đầu tư thực sự là một lợi thế để tạo ra những sản phẩm có khả năng cạnh tranh về giá.

Mong muốn được đầu tư hơn nữa cho nghiên cứu khoa học, sở hữu trí tuệ

Thầy Bùi Hệ Thống cho hay, về công tác tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật từ năm 2006 – nay, tôi đã nhiều lần hướng dẫn cho sinh viên nghiên cứu khoa học. Có những đề tài nghiên cứu tạo ra sản phẩm hữu ích, gây được ấn tượng như điều khiển xe lăn bằng đầu với sáng tạo thêm phần lập trình điều khiển sử dụng các cảm biến và vi mạch điện tử.

Sản phẩm nhân văn thiết kế để hỗ trợ người khuyết tật có mức độ suy yếu cao như liệt tứ chi, người cao tuổi, bệnh tật, không thể di chuyển bất kỳ bộ phận cơ thể nào ngoại trừ đầu.

“Những thiết bị y tế nhập khẩu để giúp cho đối tượng này rất hiếm và đắt tiền, thiết kế phức tạp. Chúng tôi đã thực hiện kỹ thuật nhận dạng chuyển động đầu mới dựa trên xử lý gia tốc góc nghiên MPU 6050 và vi điều khiển Arduino UNO R3/ Cảm nhận sự thay đổi hướng của đầu và theo đó tín hiệu được cấp cho vi điều khiển. Tuỳ vào hướng cảm biến, vi điều khiển sẽ điều khiển bánh xe lăn như trái, phải, trước và trở lại với sự trợ giúp của động cơ DC”, thầy Thống nhớ lại vẫn vui như mới thấy những “đứa con” của mình trưởng thành.

Nhóm sinh viên cho biết, để chế tạo máy ép chén dĩa các em được nhà trường hỗ trợ 4 triệu đồng. Thầy và các em gom góp thêm 2 triệu đồng nữa để nghiên cứu. Kết quả, trong cuộc thi Sinh viên nghiên cứu khoa học cấp trường, đề tài đã đạt được giải Nhất và được lựa chọn để tiếp tục đến với chung kết Sinh viên nghiên cứu khoa học cấp thành phố trong thời gian tới.

Hiện nay, Sở Khoa học và Công nghệ TP Đà Nẵng đang hỗ trợ chi phí thêm 5 triệu đồng để phát triển đề tài, cải tiến sản phẩm tối ưu nhất. Câu chuyện thương mại hoá sản phẩm nghiên cứu khoa học là một trong những câu hỏi lớn mà nhà trường đặt ra. Để thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học, không chỉ sinh viên mà ngay cả giảng viên cũng gặp khó trong thương mại hoá, bảo hộ sở hữu trí tuệ cho sản phẩm.

“Mong muốn của cả thầy và trò cũng như các nhà khoa học nói chung là có thể ứng dụng sản phẩm mình nghiên cứu vào sản xuất thực tiễn, được bán trong thực tế. Gần đây nhất là chúng tôi cũng mong muốn phát triển mô hình máy ép chén dĩa có công suất cao hơn. Nếu được hỗ trợ kinh phí nhiều hơn thì có thể phát triển nghiên cứu sâu về nhiệt độ gia nhiệt, thời gian, đánh giá mức độ của từng loại vật liệu để sản xuất được đồng loạt”, TS. Bùi Hệ Thống chia sẻ.

Em Lê Văn Tuấn (trưởng nhóm sinh viên nghiên cứu) cũng vui mừng cho biết: “Hiện một số cơ sở sản xuất sản phẩm từ vật liệu thiên nhiên, doanh nghiệp đã đặt hàng cho nhóm ép chén dĩa từ mo cau hoặc lá tra… tuy nhiên, chúng em muốn hoàn thiện sản phẩm máy ép trước rồi mới nhận làm”, Tuấn phấn khởi nói.