Top 4 Loại Vật Liệu Được Sử Dụng Phổ Biến Trong Sản Xuất

Vật Liệu Trong Sản Xuất Là Gì?

Vật liệu trong sản xuất là các thành phần cơ bản và quan trọng nhất trong quá trình sản xuất sản phẩm hoặc hàng hóa. Chúng là các nguyên liệu, hợp chất hoặc phụ liệu được sử dụng để tạo ra các sản phẩm cuối cùng. Tư liệu đóng vai trò quyết định đối với nhiều khía cạnh của sản xuất, bao gồm chất lượng, hiệu suất, chi phí và tính bền vững của sản phẩm.

4 Loại Vật Liệu Tiêu Chuẩn Được Sử Dụng Trong Sản Xuất

Danh sách các vật liệu sản xuất có thể trở nên vô tận khi xem xét tất cả các cách kết hợp có thể. Tuy nhiên, bất kể loại nào, chúng có thể được phân loại vào một trong năm loại chát liệu chính. Dưới đây là 5 loại nguyên liệu cùng ưu nhược điểm của chúng được SpeedMaint tổng hợp:

Polymer

Polymer là một chất bao gồm các đơn vị cấu trúc lặp đi lặp lại gọi là mers, các nguyên tử của chúng chia sẻ các electron để tạo thành các phần tử cực lớn. Carbon thường được kết hợp với một hoặc nhiều nguyên tố bổ sung như hydro, nitơ, oxy và clo để tạo thành Polymer.

Polymer gồm ba loại là polyme nhiệt dẻo, polyme nhiệt rắn và chất đàn hồi:

• Polyme nhiệt dẻo trải qua nhiều chu trình gia nhiệt và làm mát mà không làm thay đổi quá lớn cấu trúc phân tử của polymer, các loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến bao gồm polyethylene, polystyrene, polyvinyl clorua và nylon.
• Polyme nhiệt rắn biến đổi về mặt hóa học thành cấu trúc cứng khi làm nguội từ điều kiện nhựa nóng. Các nhóm con của loại này bao gồm phenolics, amino resins và deep oxys.
• Chất đàn hồi là các polymer có đặc tính đàn hồi, chúng bao gồm cao su tự nhiên, silicone cao su tổng hợp và polyurethane.

Ưu điểm: Dễ dàng tìm nguồn cung cấp, không tốn kém, sử dụng đơn giản.

Nhược điểm: Chất lượng thấp, độ bền và chịu nhiệt kém.

Kim loại

Các kim loại được sử dụng trong sản xuất thường là hợp kim bao gồm hai hoặc nhiều hơn hai nguyên tố, ít nhất một trong số đó là kim loại. Kim loại và hợp kim được phân loại thành hai loại cơ bản: kim loại sắt và kim loại không sắt.

Kim loại sắt bao gồm sắt và bao gồm thép và gang. Sắt thô có ít giá trị trong việc sử dụng kinh tế, nhưng khi kết hợp với carbon, nó có nhiều ứng dụng và giá trị thương mại hơn bất kỳ kim loại nào khác. Hợp kim sắt và cacbon được sử dụng để sản xuất thép và gang. Những kim loại này phổ biến vì sức căng và độ bền của chúng. 

Kim loại không sắt là kim loại hoặc hợp kim không chứa lượng lớn sắt. Kim loại không sắt, thường đắt hơn kim loại sắt, được sử dụng vì các đặc tính mong muốn như trọng lượng nhẹ hơn, dẫn điện tốt hơn, tính không từ hoá, hoặc khả năng chống ăn mòn. Có nhiều vật liệu không sắt, bao gồm mọi kim loại và hợp kim không chứa sắt. Nhôm, đồng, chì, nickel, thiếc, titan và kẽm là ví dụ về kim loại không sắt, cũng như các hợp kim đồng như đồng thau và đồng nguyên chất. Kim loại sắt cũng được sử dụng trong các bồn, đường ống công nghiệp, ô tô, đường sắt, và nhiều công cụ thương mại và gia đình khác.

Ưu điểm: Bền chặt, kết quả chất lượng cao, chịu nhiệt và lạnh.

Nhược điểm: Khó sử dụng trực tiếp, giá cả cao hơn và khó tìm nguồn cung cấp.

Gốm sứ

Gốm sứ dùng để chỉ một vật liệu bao gồm các thành phần kim loại, bán kim loại và phi kim loại. Gốm sứ được phân loại là gốm kết tinh và chất rắn vô định hình (thủy tinh). Nguyên liệu gốm sứ truyền thống bao gồm các khoáng sét như kaolin, gốm sứ hiện đại bao gồm cacbua silic và cacbua vonfram.

• Gốm tinh thể: Thường được làm từ bột đất sét và sau đó được nung ở nhiệt độ dưới điểm nóng chảy để đạt được sự liên kết giữa các hạt. Mối quan hệ sản xuất giữa nghệ nhân làm gốm với nguyên liệu để làm ra một sản phẩm gốm tinh xảo luôn gắn kết với nhau vì họ sẽ cần lựa chọn rất kỹ chất liệu để tạo ra được thành phẩm ưng ý..
• Thủy tinh: Thuật ngữ “thủy tinh” đối lập với trạng thái kết tinh trong công nghệ gốm sứ. Thủy tinh có thể nấu chảy và đúc, sau đó tạo hình bằng kỹ thuật thổi thủy tinh cổ điển. Khi thủy tinh đông đặc, các phân tử tự định hướng trong quá trình đóng băng, trong khi chất rắn trong thủy tinh không có hướng nhất định cho các phân tử. Thủy tinh phát triển tự nhiên thông qua quá trình làm nguội nhanh nhưng cần thời gian làm mát đủ lâu.

Ưu điểm: Nhẹ, cách điện, không tốn kém.

Nhược điểm: Dung sai kích thước có thể không nhất quán, có thể bị nứt, việc xử lý có thể gặp khó khăn.

Vật liệu tổng hợp

Vật liệu composite được tạo thành từ hai hoặc nhiều pha được xử lý độc lập và sau đó liên kết với nhau để đạt được các đặc tính vượt trội so với các bộ phận của chúng. 

Thuật ngữ pha dùng để chỉ một khối vật liệu đồng nhất, chẳng hạn như tập hợp các hạt có cấu trúc tế bào đơn vị tương tự trong một chất rắn. Cấu trúc điển hình của hỗn hợp được tạo thành từ các hạt hoặc sợi từ một pha kết hợp với nền từ pha thứ hai.

Vật liệu composite có sẵn trong tự nhiên, chẳng hạn như gỗ và có thể được tổng hợp bằng phương pháp tổng hợp. Các tính chất của chất liệu composite được xác định bởi các thành phần, dạng vật lý của chúng và cách chúng được trộn lẫn để tạo ra chất cuối cùng. Một số vật liệu tổng hợp kết hợp độ bền cao và trọng lượng nhẹ, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như linh kiện máy bay, thân ô tô, vỏ thuyền, vợt tennis và cần câu. Các chất liệu tổng hợp khác rất bền và cứng, có khả năng duy trì các đặc tính này ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như dụng cụ cắt cacbua xi măng. Vật liệu tổng hợp ma trận kim loại, gốm và ma trận polymer là ba loại thuộc vật liệu tổng hợp. 

• Compozit nền kim loại: nền kim loại và pha phân tán tạo nên compozit nền kim loại. MMC được tạo ra bằng cách phân phối chất gia cố trên một ma trận kim loại. Chất liệu tổng hợp dựa trên nhôm, magie, titan, đồng và dựa trên siêu hợp kim là những vật liệu tổng hợp ma trận kim loại được sử dụng rộng rãi nhất.
• Vật liệu tổng hợp ma trận gốm được tạo thành từ ma trận gốm và các chất liệu bổ sung được tích hợp trong đó. Cả sợi và ma trận đều có thể được làm từ bất kỳ nguyên liệu gốm nào, trong đó sợi carbon và sợi carbon cũng đủ tiêu chuẩn làm vật liệu gốm. CMC thường được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ và năng lượng.
• Vật liệu tổng hợp ma trận polymer: vật liệu tổng hợp ma trận polymer được tạo thành từ một loạt các sợi ngắn hoặc liên tục được giữ với nhau bằng ma trận polymer hữu cơ. PMC được thiết kế để truyền tải giữa các sợi ma trận. Nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo là hai loại polyme được sử dụng làm nhựa nền trong sản xuất vật liệu tổng hợp.

Ưu điểm: Độ bền cao, có thể tùy chỉnh, chi phí phù hợp.

Nhược điểm: Có thể có hại cho môi trường, khó khăn trong việc sửa chữa.

Lựa Chọn Vật Liệu Sản Xuất Phù Hợp Với Dự Án

Hợp tác với một đối tác có kinh nghiệm là cách tốt nhất để lựa chọn những vật liệu phù hợp cho quá trình sản xuất. Tuy nhiên, hiện nay có nhiều công ty cung cấp dịch vụ này. Để tìm sản phẩm phù hợp, điều quan trọng là lựa chọn một công ty cung cấp sở hữu:

Nhiều lựa chọn sáng tạo: Một số máy móc chỉ có thể sản xuất sản phẩm từ các loại vật liệu cụ thể. Chẳng hạn như máy in 3D, hầu hết chúng bị giới hạn trong việc sử dụng nhựa và nhựa tổng hợp. Công ty càng sử dụng nhiều công nghệ thì họ càng có khả năng cung cấp các nguyên liệu đa dạng.

Danh mục đầu tư đa dạng: Một công ty có nhiều dự án từ nhiều ngành khác nhau sẽ có nhiều kinh nghiệm hơn trong việc phát triển và sử dụng các vật liệu khác nhau. Người sáng tạo sản phẩm nên xem xét cụ thể các ví dụ về sản phẩm trong ngành mà họ muốn nhắm tới để xem tất cả các lựa chọn khả thi hiện có.

Quy trình tinh gọn: Phương pháp sản xuất tinh gọn tập trung vào việc giảm chất thải và thiết lập chuỗi cung ứng tuần hoàn. Lựa chọn vật liệu là một phần quan trọng trong đó. Một công ty tinh gọn là công ty sẽ tìm kiếm những nguyên liệu tốt nhất có thể để tối đa hóa hiệu quả và đơn giản hóa quá trình sản xuất.

Các tùy chọn có thể tùy chỉnh: Trong một số trường hợp, vật liệu đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chức năng của sản phẩm. Khả năng tạo cơ sở phù hợp để đảm bảo chức năng đó là rất quan trọng. Một đối tác tốt sẽ không bị giới hạn bởi sự hạn chế của các vật liệu sẵn có mà có khả năng tạo ra các lựa chọn tùy chỉnh cho từng dự án cụ thể.

Không chỉ sản xuất quy mô nhỏ: Không phải tất cả các công ty cung cấp dịch vụ phát triển sản phẩm đều có khả năng sản xuất sản phẩm cuối cùng. Điều này có thể tạo ra khó khăn khi sản phẩm cần phải được sản xuất. Một công ty cung cấp dịch vụ trọn gói sẽ có ưu điểm vì họ sẽ chuẩn bị kỹ lưỡng hơn để cung cấp các nguồn nguyên liệu cần thiết, cho dù đó là cho thiết kế sản phẩm đơn giản hay cho lần sản xuất đầu tiên.

Có nhiều loại vật liệu được sử dụng trong quá trình sản xuất, từ các vật liệu tự nhiên như gỗ và đá đến các vật liệu tổng hợp phức tạp hơn. Để đưa ra quyết định chính xác về vật liệu cần sử dụng, người sáng tạo nên tập trung vào chuyên môn của đối tác sản xuất. Điều này giúp đảm bảo rằng lộ trình sản xuất sẽ không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo tính bền vững của sản phẩm.