Sau khi thử nghiệm, các mẫu được đánh giá là đạt yêu cầu, phù hợp với máy móc và vượt qua bài kiểm tra trên băng ghế thử nghiệm. Vấn đề tiếp theo là đưa sản xuất vào hoạt động càng sớm càng tốt. Một nguyên mẫu có thể thể hiện ý tưởng về một bộ phận nhưng vẫn thường để lại nhiều câu hỏi chưa được giải đáp tại nhà máy.

Khoảng trống trong quy trình sản xuất này dẫn đến một số thách thức khi ra mắt sản phẩm. Thông thường, việc tạo mẫu cao su là một loạt sản phẩm nhỏ được sản xuất ở giai đoạn đầu chủ yếu để làm quen với vật liệu và quy trình sản xuất, để sử dụng trong các giai đoạn sản xuất sau này. Mặt khác, một hệ thống sản xuất có một mục tiêu: sản xuất các bộ phận một cách nhất quán, theo dõi quá trình sản xuất và với tần suất hỗ trợ mô hình đơn đặt hàng thực tế của công ty.

Bản phác thảo ban đầu vẫn có thể áp dụng được, trong khi tất cả các yếu tố liên quan đến nhà máy khác (khuôn mẫu, số lượng khoang, hoàn thiện, kiểm tra, vật liệu đóng gói và phạm vi quy trình chấp nhận được) sẽ thay đổi hoàn toàn trong quá trình chế tạo khuôn mẫu.

Nguyên mẫu thể hiện một câu hỏi vật lý

Về bản chất, một nguyên mẫu đặt ra những câu hỏi sau: Một hình dạng có thể được lắp ráp, biến dạng, bịt kín, giữ cố định, truyền lực hoặc vận hành theo cách nào khác không? Có thể đạt được điều đó bằng cách chế tạo một công cụ mềm, một chi tiết chèn khoang đơn, cắt và liên kết vật liệu hoặc một phương pháp khác được lựa chọn với trọng tâm chính là học hỏi, bất chấp việc sản xuất sản phẩm với chi phí thấp. Phương pháp được lựa chọn rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến phạm vi những gì có thể được chứng minh bằng mẫu vật.

Sẽ là một lợi thế lớn nếu mẫu thử bằng cao su phản ánh được thành phần, kết cấu và hình dạng của chi tiết thực tế đến mức việc thử nghiệm vẫn chính xác. Tuy nhiên, sẽ rất nguy hiểm nếu chỉ sử dụng một mẫu thử đẹp mắt để biện minh cho việc mua một máy ép nhiều khoang thậm chí còn chưa được chế tạo.

Việc cắt tỉa thủ công mép phôi có thể rất tốt để kiểm tra độ khít. Tuy nhiên, điều này không cho thấy lượng nhựa thừa sẽ làm giảm khối lượng của chi tiết như thế nào. Một mẫu được lựa chọn kỹ lưỡng có thể đáp ứng thông số kỹ thuật về kích thước. Sự khác biệt giữa các khoang của cùng một khuôn hoặc trong một ca sản xuất thông thường không được thể hiện rõ ràng qua phương pháp này.

Nguyên mẫu cần là bằng chứng: Mẫu thử sẽ hỗ trợ quyết định nào, và những điều kiện sản xuất trong tương lai nào vẫn chưa được đáp ứng?

Khoảng thời gian khó chịu ở giữa chính là giai đoạn thử nghiệm.

Thông thường, các nhóm thường nói về nguyên mẫu như một bước đầu tiên và sau đó là sản phẩm cuối cùng như thể chỉ có hai khả năng đó. Giữa hai giai đoạn này có một giai đoạn thử nghiệm thí điểm, nơi tất cả các ý tưởng phải được thử nghiệm thực tế cùng nhau nhiều lần để chứng minh kết quả bền vững, chứ không chỉ đơn thuần là một thử nghiệm thành công ban đầu.

Việc không cần can thiệp thủ công liên tục trong quá trình chạy thử sẽ giúp nhóm hiểu được quy trình dự kiến ​​diễn ra như thế nào và không phụ thuộc vào việc xử lý sự cố thủ công khi cần thiết. Kế hoạch sản xuất và báo giá là nơi mà các công việc như tách và làm sạch các cửa van hoặc điều chỉnh các bộ phận trước khi đo lường, nếu được thực hiện thủ công, thường nên được liệt kê.

Một trường hợp thực tế công khai: Ba chi tiết nhỏ, ba vấn đề khác nhau trong sản xuất.

Trong mô tả công việc của mình về việc phát triển thiết bị theo dõi đường huyết liên tục đeo được, Simon, giám đốc kỹ thuật làm việc tại SIMTEC (một công ty Khuôn mẫu & Công cụ), cho biết các bộ phận silicon nhỏ được sử dụng cho thiết bị bao gồm ba thành phần: một bộ phận đơn thành phần được làm từ cao su silicon lỏng và một cặp bộ phận hai thành phần, một là LSR và một là polycarbonate. Trọng lượng được công bố của các bộ phận này là 0,03 g, 0,11 g và 0,33 g. [1]

Ở giai đoạn đó, các miếng chèn chuyên dụng cho phép sản xuất một lượng nhỏ các bộ phận cho các mục đích khác nhau như lắp ráp, thẩm mỹ của bộ phận, kiểm tra chức năng và khử trùng. Sau khi các mục đích này được đáp ứng và có một đợt sản xuất thử nghiệm các bộ phận, công ty đã chuyển sang sản xuất tại nhà máy SIMTEC ở Nam Florida với hai khuôn đúc hai thành phần 32+32 khoang ngoài khuôn đúc một thành phần 128 khoang. [1]

Vấn đề phát sinh từ sản xuất hàng loạt không chỉ là vấn đề khuôn mẫu. Công ty báo cáo rằng việc sử dụng các bộ phận bằng cao su silicon lỏng nhẹ đã làm tăng đáng kể vấn đề liên quan đến tĩnh điện trong quá trình xử lý. Việc giải quyết những vấn đề này đòi hỏi, trong số những thứ khác, việc tạo ra một buồng sạch ISO Class 8 tùy chỉnh để xử lý các bộ phận, phân tách theo từng khoang và thiết bị xử lý tùy chỉnh. Sau đó, nhiều khuôn mẫu hơn đã được đưa vào khi nhu cầu tăng lên. ‍‌‍‍‌[1]

Đây là trường hợp nghiên cứu công khai của SIMTEC, không phải dự án của Yida, và trang này không công bố năng suất, thời gian chu kỳ hoặc so sánh chi phí. Tuy nhiên, nó vẫn nêu bật một điểm quan trọng: các công cụ nguyên mẫu thành công là một phần của quá trình học hỏi, trong khi sản xuất hàng loạt các bộ phận cao su đòi hỏi một hệ thống năng lực và xử lý mới.

Bộ phận đó không thay đổi. Hệ thống thì có.

Công cụ thay đổi từ khả năng truy cập sang khả năng lặp lại.

Các mẫu thử nghiệm có thể ưu tiên tốc độ chỉnh sửa và khả năng tiếp cận hình dạng quan trọng. Khuôn sản xuất cao su cũng phải quản lý sự cân bằng của đường dẫn, thông hơi, nhiệt độ, khả năng tách khuôn và bảo trì trên tất cả các khoang dự định. Những nhu cầu này có thể làm thay đổi đường phân khuôn hoặc thảo luận về cổng trước khi hoàn thiện phần thép.

Nhiều khoang hơn không tự động tốt hơn. Chúng có thể giảm thời gian gia công trên mỗi sản phẩm khi hệ thống ổn định, nhưng lại làm tăng kích thước khuôn, cân bằng công việc và số lượng kết quả cụ thể cho từng khoang. Kích thước khuôn sản xuất cao su nên được thiết kế dựa trên nhu cầu thực tế và năng lực sản xuất ở khâu tiếp theo, chứ không chỉ dựa trên tốc độ đúc lý thuyết.

Hợp chất này trở thành mặt hàng được kiểm soát nguồn cung.

Trong quá trình phát triển, nhóm nghiên cứu có thể tập trung vào loại polymer và độ cứng danh nghĩa. Quá trình sản xuất cần có thông tin về thành phần hợp chất đã được phê duyệt, nguồn gốc, hồ sơ lô sản xuất, kiểm soát thời hạn sử dụng và các quy tắc thay thế. Hai hợp chất có cùng mô tả tổng quát có thể được xử lý khác nhau và cho kết quả nén, lão hóa hoặc thử nghiệm trên môi trường khác nhau.

Nếu hợp chất hoặc nguồn gốc thay đổi sau khi được phê duyệt, hãy kiểm tra theo mức độ rủi ro. Giấy chứng nhận mới không tự động đảm bảo độ bám dính, lực bịt kín hoặc khả năng phản ứng lắp ráp lâu dài.

Công đoạn hoàn thiện trở thành một thao tác có thể lặp lại.

Kỹ thuật viên có thể cắt tỉa một vài chi tiết dưới kính hiển vi. Ở quy mô sản xuất lớn, phương pháp này phải bảo vệ các cạnh gia công với tốc độ yêu cầu. Loại bỏ bavia bằng phương pháp đông lạnh, cắt tỉa cơ học, rửa hoặc xử lý sau gia công có thể phù hợp, nhưng mỗi phương pháp đều làm tăng thao tác và có thể làm thay đổi sản phẩm hoàn thiện.

Kiểm tra mẫu sau mỗi bước công đoạn cần thiết. Kích thước đo được khi tháo khuôn có thể thay đổi sau khi xử lý hoặc gia công. Cạnh sạch trước khi di chuyển khối lượng lớn có thể bị dính bụi hoặc biến dạng trong quá trình tách và đóng gói.

Việc đo lường trở thành một hệ thống, chứ không chỉ là một kết quả đo bằng thước kẹp.

ISO 3302-1:2014 cung cấp các loại dung sai cho các sản phẩm cao su trong phạm vi của nó và được xác nhận là hiện hành vào năm 2024. Nó không áp dụng cho các vòng đệm kín hình xuyến chính xác và nó không quyết định dung sai nào là phù hợp cho việc lắp ráp của khách hàng. [2]

ASTM D3767 đề cập đến việc đo kích thước của các sản phẩm cao su và lưu ý rằng áp suất dụng cụ có thể ảnh hưởng đáng kể đến độ dày quan sát được của vật liệu mềm dẻo. Nó mô tả các phương pháp đo, nhưng không mô tả kế hoạch lấy mẫu hoặc giới hạn chấp nhận cho một bộ phận cụ thể. [3]

Bản vẽ cần nêu rõ các đặc điểm quan trọng và điều kiện đo: tự do hay bị hạn chế, thời gian xử lý và vị trí đầu dò. Nếu không, cùng một mẫu vật có thể cho ra kết quả mâu thuẫn.

Công tác kiểm tra phải theo kịp sản lượng.

Máy ảnh có thể kiểm tra nhanh các kích thước hoặc đặc điểm bề mặt có thể nhìn thấy, nhưng chỉ những đặc điểm mà nó đã được kiểm chứng là có khả năng phát hiện. Nó không thể suy ra thành phần cấu tạo hoặc đảm bảo tuổi thọ của lớp niêm phong. Việc kiểm tra tự động cũng cần sự ổn định khi quan sát; một bộ phận mềm, dễ bị nhiễm tĩnh điện có thể khó định hướng hơn là khó tạo hình.

Kiểm soát chất lượng trong sản xuất cao su bắt đầu bằng việc xác định khuyết tật mà con người và thiết bị có thể áp dụng một cách nhất quán. Một chỉ dẫn mơ hồ như "không có bavia" sẽ yếu hơn so với một giới hạn, vị trí và phương pháp quan sát hoặc đo lường đã được thống nhất.

Phê duyệt sản xuất dựa trên bằng chứng từ quy trình dự kiến.

Đối với các chương trình ô tô, AIAG mô tả PPAP là quy trình tiêu chuẩn của ngành để chứng minh rằng hồ sơ thiết kế và thông số kỹ thuật được đáp ứng một cách nhất quán bởi quy trình sản xuất của nhà cung cấp. Các yêu cầu nộp khác nhau tùy theo khách hàng. [4]

PPAP không phải là chứng chỉ phổ quát cho mọi chương trình sản xuất cao su. Tương tự, báo cáo thử nghiệm vật liệu cũng không chứng minh được chất lượng của linh kiện hoàn thiện khi lắp ráp với phần cứng đi kèm. Kế hoạch kiểm định chất lượng phải phù hợp với ứng dụng, bản vẽ, yêu cầu của khách hàng và hậu quả của việc xảy ra lỗi.

Một hệ thống kiểm soát chất lượng sản xuất cao su hiệu quả sẽ kết nối hồ sơ với lô hàng thành phẩm: các bản sửa đổi về công thức và bản vẽ đã được phê duyệt, nhận dạng khoang khuôn, kết quả đo kích thước, tiêu chí bề mặt, thử nghiệm chức năng, cài đặt quy trình, đóng gói và khả năng truy xuất nguồn gốc.

Cuộc họp ra mắt sản phẩm cần trả lời sáu câu hỏi.

Liệu mọi khoang khuôn dự định có thể tạo ra các chi tiết đạt yêu cầu sau khi gia nhiệt bình thường? Các chi tiết có được đo bằng phương pháp đã dùng để phê duyệt không? Quá trình hoàn thiện và xử lý sau đó có bảo toàn được các cạnh quan trọng không? Hệ thống xử lý có thể tách và đếm chúng mà không gây hư hại không? Bao bì có bảo vệ chúng trong quá trình lưu trữ và vận chuyển không? Mọi thay đổi về vật liệu, dụng cụ và quy trình có được kiểm soát không?

Những câu hỏi đó được đặt ra một cách có chủ đích về toàn bộ quy trình, chứ không chỉ riêng vấn đề báo chí. Một giai đoạn chạy thử ngắn và ổn định có thể hỗ trợ cho dự án thí điểm tiếp theo. Việc phát hành định kỳ cần có bằng chứng được thu thập trong một khoảng thời gian, tốc độ và điều kiện phản ánh đúng lời hứa sản xuất.

Các ứng dụng được quản lý chặt chẽ hoặc liên quan đến an toàn có thể cần thêm khả năng, khả năng truy xuất nguồn gốc, khử trùng hoặc bằng chứng lắp ráp. Hãy xác định rõ điều này trước khi đưa vào hệ thống sản xuất.

Không nên so sánh giá nguyên mẫu với giá thành sản phẩm trên mỗi chiếc.

Giá thành nguyên mẫu bao gồm chi phí thiết lập sản xuất số lượng nhỏ, các chi tiết đặc biệt, sự quan tâm của kỹ sư và công việc thủ công. Báo giá sản xuất hàng loạt phân bổ khoản đầu tư lớn hơn cho sản lượng dự kiến ​​và cộng thêm chi phí kiểm tra định kỳ, bảo trì, đóng gói và chứng từ. Các con số này trả lời những câu hỏi khác nhau.

Một đánh giá công bằng sẽ phân biệt chi phí dụng cụ và kiểm định một lần với chi phí định kỳ. Nó cũng nêu rõ số lượng khoang giả định, chu kỳ, năng suất, quy trình hoàn thiện, tần suất kiểm tra và mô hình đặt hàng. Giá đơn vị mà không có những giả định đó sẽ khiến hai đề xuất trông có vẻ tương đương nhau trong khi thực tế có thể không phải vậy.

Tiếp tục phát huy kiến ​​thức đã học

Các mẫu thử cao su tùy chỉnh tốt nhất không chỉ giúp giành được sự chấp thuận. Quy trình sản xuất mẫu thử cao su tốt sẽ cho thấy kích thước nào quan trọng, bề mặt nào nhạy cảm, cách chi tiết được lắp ráp và lỗi nào là không thể chấp nhận được. Hãy ghi lại những phát hiện đó trước khi nhóm chế tạo mẫu thử tiếp tục.

Khi thảo luận về việc chuyển giao với Yida, hãy chia sẻ lộ trình tạo mẫu cũng như mẫu đã được phê duyệt: thông tin vật liệu, loại dụng cụ, các phiên bản, kết quả thử nghiệm, phần cứng ghép nối, khối lượng dự kiến ​​và các rủi ro sản xuất chưa được giải quyết. Việc sản xuất hàng loạt các bộ phận cao su sẽ trở nên dễ dự đoán hơn khi quá trình chuyển giao bao gồm cả những bài học kinh nghiệm, chứ không chỉ là hình dáng bên ngoài của sản phẩm.