Việc sử dụng gia công CNC đã cách mạng hóa cách các nhà sản xuất ô tô tạo ra các bộ phận động cơ với độ chính xác cực kỳ cao ở mức micron. Chính độ chính xác này làm cho việc đốt cháy nhiên liệu hiệu quả hơn và giảm mức độ ô nhiễm từ phương tiện trở nên khả thi. Khi xem xét các chi tiết như nắp máy và ống nạp, những bộ phận này có rất nhiều hình dạng phức tạp bên trong bao gồm các kênh dẫn chất làm mát và các lỗ nạp khí. Quy trình sản xuất hiện đại có thể gia công các chi tiết này với độ chính xác chỉ 0,025 mm, giúp duy trì độ kín tốt giữa các bộ phận đồng thời cho phép không khí lưu thông qua động cơ một cách hợp lý. Sự chính xác như vậy rất quan trọng khi chế tạo các động cơ hiệu suất cao ngày nay.
Các động cơ hiệu suất cao hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, với nhiệt độ vượt quá 300°C và chịu ứng suất chu kỳ mạnh. Các bộ phận được gia công bằng máy CNC như vỏ tăng áp và đỉnh piston ngày càng sử dụng các hợp kim siêu bền nền niken và vật liệu composite gia cố bằng carbon. Những vật liệu này duy trì độ bền cấu trúc ở nhiệt độ cao đồng thời giảm trọng lượng bộ phận từ 15–20% so với gang đúc truyền thống.
Khi các nhà sản xuất ô tô chuyển sang nền tảng xe điện (EV), việc gia công bằng máy CNC hỗ trợ sản xuất khối động cơ nhôm nhẹ hơn 40% so với thiết kế thông thường. Một dự án phát triển xe điện gần đây đã đạt được mức tăng 12% về hiệu suất năng lượng nhờ tích hợp các kênh làm mát được gia công chính xác và các cấu trúc gân tối ưu trọng lượng vào thiết kế khối nhôm.
Ngành công nghiệp ô tô đang chuyển sang sử dụng các hợp kim nhôm-kẽm và titan cho các bộ phận động cơ quan trọng, do nhu cầu về hiệu quả nhiên liệu và khả năng chống ăn mòn. Các báo cáo ngành chỉ ra rằng hơn hai phần ba thiết kế động cơ mới hiện nay đã tích hợp các hợp kim tiên tiến này, giảm khối lượng động cơ trung bình 22% mà không làm giảm độ bền.
Khi nói đến các bộ phận truyền động, gia công CNC có thể đạt được độ chính xác lên tới cộng hoặc trừ 0,005 mm. Mức độ chính xác này đảm bảo các răng bánh răng ăn khớp đúng cách và truyền công suất hiệu quả trong toàn hệ thống. Các máy CNC nhiều trục đặc biệt phù hợp để xử lý các bánh răng côn xoắn, giữ độ lệch góc mặt bên dưới 0,1 độ. Điều này có ý nghĩa gì đối với các nhà sản xuất ô tô? Một trong những lợi ích là giảm tiếng ồn phát ra từ hộp số tự động hiện đại. Xét về mẫu tiếp xúc giữa các bánh răng, các chi tiết do CNC sản xuất cho thấy sự căn chỉnh tốt hơn khoảng 25% so với các kỹ thuật sản xuất truyền thống. Và cũng đừng quên về tuổi thọ – những bộ phận cải tiến này có thể kéo dài thêm khoảng 40.000 giờ hoạt động trước khi cần thay thế riêng ở bộ vi sai.
Các trung tâm CNC tự động 5 trục sản xuất khoảng 3.800 trục truyền động mỗi tuần, với độ chính xác về kích thước gần như hoàn hảo ở mức 99,97%. Hệ thống đo lường bằng tia laser kiểm tra cứ mỗi 50 chi tiết một lần trên dây chuyền, nhờ đó tỷ lệ phế liệu giảm xuống chỉ còn 0,8%. Điều này tốt hơn nhiều so với các thao tác thủ công thông thường, nơi tỷ lệ phế liệu có thể lên tới khoảng 3,2%. Những kết quả ổn định như vậy cho phép các nhà sản xuất ô tô sử dụng các bộ phận tiêu chuẩn hóa trên toàn bộ dải sản phẩm gồm 14 mẫu xe khác nhau. Đồng thời, họ vẫn đáp ứng được các tiêu chuẩn nghiêm ngặt ISO 1328 về chất lượng bánh răng. Thực ra điều này hoàn toàn hợp lý khi xem xét lượng tiền tiết kiệm được chỉ riêng từ chi phí sản xuất nhờ những cải tiến này.
Quy trình gia công CNC tạo ra các đòn treo và kẹp phanh với độ chính xác tới mức micron, điều này có nghĩa là tất cả những bộ phận nhỏ như khớp cầu, chốt trượt và bề mặt phanh đều được lắp ráp vừa khít. Khi các chi tiết được chế tạo chính xác đến vậy, nó thực sự tạo nên sự khác biệt trong cách xe vận hành và phản ứng khi phanh được tác động. Một nghiên cứu gần đây năm 2024 về an toàn ô tô đã phát hiện ra một điều thú vị liên quan đến đĩa phanh. Nghiên cứu cho thấy khi những đĩa phanh này có chỉ số độ nhám bề mặt dưới Ra 0,8 micron, chúng thực tế giảm được khoảng 27% các vấn đề trơn trượt má phanh so với loại đĩa đúc thông thường. Cải tiến như vậy rất quan trọng đối với cả hiệu suất và tuổi thọ.
Các bộ phận quan trọng đối với an toàn như cụm van ABS và bộ truyền động phanh tay điện tử cần được kiểm soát kích thước rất chặt chẽ trong quá trình sản xuất, thường là trong phạm vi cộng trừ 0,01 milimét. Quá trình gia công CNC chính là yếu tố đảm bảo các chi tiết này không bị rò rỉ chất lỏng thủy lực và giúp các cảm biến được hiệu chuẩn chính xác để hoạt động đúng với công nghệ hỗ trợ lái xe hiện đại. Một số thử nghiệm gần đây đã phát hiện ra rằng khi các càng lái hợp kim nhôm được chế tạo bằng máy CNC, chúng có thể chịu được hơn 1,5 triệu chu kỳ mỏi dưới tác động mô phỏng ổ gà. Độ bền như vậy nói lên rất nhiều điều về độ tin cậy của chúng theo thời gian trong điều kiện lái xe thực tế.
Các nhà sản xuất ô tô ngày càng chuyển sang gia công CNC kết hợp với các vật liệu tiên tiến như composit gốm carbon thiêu kết cho đĩa phanh và thép crôm molypden trong sản xuất các bộ phận treo. Điều làm nên sự nổi bật của những vật liệu này là khả năng chịu nhiệt tốt hơn gang thông thường, cải thiện ổn định nhiệt khoảng từ 40 đến thậm chí 60 phần trăm, đồng thời trọng lượng cũng nhẹ đáng kể. Nhìn về tương lai, các nghiên cứu thị trường gần đây cho thấy sẽ có sự tăng trưởng mạnh mẽ về nhu cầu đối với các giải pháp phanh cao cấp này. Vào khoảng năm 2033, quy mô thị trường có thể đạt gần 38 tỷ đô la Mỹ, chủ yếu được thúc đẩy bởi các tiêu chuẩn an toàn mới trong ngành ô tô và sự mở rộng nhanh chóng của các dây chuyền sản xuất xe điện trên toàn thế giới.
Khi nói đến thanh dẫn nhiên liệu cho động cơ phun nhiên liệu trực tiếp, gia công CNC có thể đạt được độ chính xác lên tới 0,01 mm hoặc tốt hơn, điều này có nghĩa là nhiên liệu được phân phối đều hơn nhiều trong toàn bộ động cơ. Một số nghiên cứu được công bố năm ngoái đã xem xét hiệu suất của các thanh dẫn nhiên liệu được gia công so với loại đúc, và những gì họ phát hiện ra khá thú vị – biến động áp suất giảm khoảng 18%, dẫn đến quá trình cháy tốt hơn tổng thể. Việc đảm bảo tất cả các thành phần này hoạt động đồng bộ một cách chính xác cũng không phải là điều dễ dàng. Vòi phun nhiên liệu và các cảm biến khác nhau cần phải lắp vừa khít, một yêu cầu thực sự chỉ có thể đạt được nhờ độ chính xác mà các máy CNC nhiều trục hiện đại ngày nay cung cấp.
Thép không gỉ (các cấp độ 304/316) và các hợp kim dựa trên niken như Inconel 718 là tiêu chuẩn cho ống góp xả và vỏ bộ tăng áp do khả năng chịu được nhiệt độ trên 900°C. Những tiến bộ trong công cụ CNC hiện nay cho phép gia công hiệu quả các vật liệu cứng này, giảm 22% thời gian sản xuất trong khi vẫn duy trì khả năng chống mỏi trong môi trường có chu kỳ nhiệt cao.
Với việc gia công CNC, các kỹ sư hiện nay có thể tạo ra các nguyên mẫu hoạt động gần như giống hệt so với sản phẩm cuối cùng sẽ được đưa vào sản xuất hàng loạt. Lấy ví dụ về các vỏ pin xe điện (EV). Những máy CNC 5 trục được sử dụng ở đây có thể đạt được độ chính xác rất cao, khoảng ±0,05 mm, điều này cực kỳ quan trọng trong việc quản lý nhiệt độ. Nhìn vào những con số gần đây từ ngành công nghiệp năm 2025, hiệu suất đã có bước tiến đáng kể. Các hệ thống CNC hiện đại giúp giảm thời gian chế tạo nguyên mẫu xuống còn khoảng một nửa so với các phương pháp cũ. Điều gì khiến điều này trở nên khả thi? Đó là tốc độ trục chính lên tới hơn 60 nghìn vòng/phút kết hợp với phần mềm thông minh tự động tối ưu hóa hành trình cắt thông qua các thuật toán trí tuệ nhân tạo. Thật đáng kinh ngạc khi nghĩ về điều đó.
Một nhà sản xuất phụ tùng ô tô lớn đã giảm được gần một nửa thời gian từ khâu mẫu đến sản xuất khi bắt đầu kết hợp in 3D với phương pháp CNC truyền thống. Bí quyết nằm ở việc sử dụng công nghệ sản xuất cộng thêm để tạo ra các bộ phận bên trong phức tạp, đồng thời vẫn dựa vào máy CNC để gia công các bề mặt ngoài cần chịu được lực tác động thực tế. Họ đạt được độ chính xác gần như hoàn hảo ở mức 98% đối với các giá đỡ động cơ bằng nhôm dùng trong xe điện. Và còn một lợi ích khác nữa: lượng phế liệu giảm khoảng một phần ba, giúp họ đạt được các mục tiêu xanh mà không cần đánh đổi hiệu suất hoạt động của các bộ phận trong điều kiện sử dụng thực tế.
in 3D chắc chắn có những lợi thế nhất định về độ tự do thiết kế, nhưng khi nói đến việc kiểm tra hiệu suất thực tế, gia công CNC vẫn chiếm ưu thế. Lấy ví dụ các mẫu hộp số được làm từ nhôm 7075-T6 – những mẫu này có thể chịu được khoảng 290 MPa ứng suất trước khi bị hỏng, gần gấp đôi so với phiên bản in 3D chỉ đạt giới hạn 160 MPa. Điều khiến gia công CNC nổi bật hơn nữa chính là yếu tố độ chính xác. Dung sai ở mức chặt hơn nhiều, khoảng ±0,005 mm, so với mức dung sai lỏng hơn nhiều trong khoảng 0,2 mm thường thấy ở hầu hết các quy trình in 3D. Điều này rất quan trọng đối với các chi tiết như thân turbo, nơi yêu cầu kín khít hoàn toàn là yếu tố then chốt. Các thử nghiệm gần đây được thực hiện vào năm 2025 đã khẳng định khoảng cách về hiệu suất giữa hai phương pháp sản xuất này vẫn còn đáng kể.
Khi công nghệ quét 3D tiên tiến kết hợp với gia công CNC, ngày nay đã có thể tái tạo những bộ phận cũ khó tìm thấy với độ chính xác gần như hoàn hảo. Chúng ta đang nói đến mức độ trùng khớp khoảng 99,7%, điều này thực sự ấn tượng. Hãy lấy một ví dụ gần đây trong việc phục hồi xe hơi, khi họ đã quét các bộ phận bằng công nghệ CT và sau đó gia công các kẹp phanh mới hoàn toàn từ hợp kim nickel. Những bộ phận mới này thậm chí còn bền hơn so với phiên bản phanh gang đúc ban đầu, cho thấy khả năng chống mài mòn tốt hơn khoảng 28% theo thời gian. Nhìn vào xu hướng ngành, thị trường dịch vụ CNC hậu mãi dường như sẽ tăng trưởng ổn định. Các chuyên gia ước tính mức tăng trưởng hàng năm khoảng 19% cho đến năm 2030, khi ngày càng nhiều người tìm kiếm các tùy chỉnh riêng và cải thiện hiệu suất cho phương tiện của họ.
Gia công CNC (Điều khiển Số bằng Máy tính) là một quy trình sản xuất trong đó phần mềm máy tính được lập trình sẵn điều khiển chuyển động của các công cụ và máy móc trong nhà máy. Công nghệ này được sử dụng để sản xuất các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao.
Gia công CNC cung cấp độ chính xác và khả năng lặp lại cao, làm cho nó lý tưởng để sản xuất các bộ phận ô tô yêu cầu dung sai chặt chẽ và độ bền.
Vật liệu nhẹ cải thiện hiệu suất nhiên liệu của xe, giảm phát thải và nâng cao hiệu suất bằng cách cho phép các nhà sản xuất tối ưu hóa thiết kế mà không làm giảm độ bền.
Các bộ phận được gia công CNC có độ khít và chức năng chính xác, đảm bảo lưu lượng không khí và phân phối nhiên liệu tối ưu bên trong động cơ, dẫn đến quá trình đốt cháy hoàn chỉnh và hiệu quả hơn.
Các vật liệu như hợp kim siêu chịu nhiệt gốc niken, vật liệu composite nhôm-khối lượng nhẹ và hợp kim titan hiện đang được sử dụng phổ biến để cải thiện khả năng chịu nhiệt, giảm trọng lượng và tăng cường độ bền cho các bộ phận ô tô.
Trong khi in 3D vượt trội trong tạo mẫu nhanh và các hình học phức tạp, gia công CNC được ưu tiên hơn đối với các chi tiết yêu cầu độ bền cao, độ chính xác và độ bền lâu.
EN
