Lĩnh vực vận tải hành khách bằng đường thủy hiện đang được nhiều quốc gia quan tâm, Việt Nam có đường bờ biển dài 3260km với hệ thống sông ngòi dày đặc, đặc biệt là tại khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long. Trong số các phương tiện thủy vận tải hành khách, phục vụ du lịch, không thể không nhắc đến các phương tiện có tốc độ cao, mà thuật ngữ chuyên ngành chúng ta gọi chung là tàu cao tốc. Để tìm hiểu thêm về vấn đề tàu cao tốc, chương này sẽ giới thiệu tổng quan về các chung loại tàu cao tốc, công nghệ chế tạo hiện nay và thị trường thực tế với những nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống.

Tàu chạy nhanh được dùng phổ biến trong quân sự và dân sự. Tàu dạng này có mặt tại hầu hết các lĩnh vực kinh tế biển. Số lượng không nhỏ tàu trong nhóm đang là những tàu khách cao tốc, phần lớn tàu nhỏ chạy nhanh làm các nhiệm vụ tuần tra, bảo vệ nguồn lợi thủy hải sản, tàu thể thao, huấn luyện và cả tàu thuyền đua tài. Tàu chạy nhanh được sử dụng như tàu tuần tra, tàu phóng ngư lôi, tàu làm các nhiệm vụ đặc biệt khác của các lực lượng vũ trang.

Tàu cỡ nhỏ chạy nhanh được phân thành các nhóm tùy thuộc công dụng của chúng. Thường gặp trong cuộc sống tàu làm các việc cụ thể sau: tàu công vụ (work boats), tàu du lịch, tàu thể thao, tàu hải quan, tàu tuần tra, tàu thanh tra nguồn lợi thủy sản, ngày nay gọi là thanh tra NN và PTNT, tàu cứu thương, cứu hộ vv...

Thời đại công nghiệp 4.0 đã và đang thúc đẩy những bước nhảy vọt của kỹ thuật và công nghệ, đặc biệt là sự ra đời của công nghệ in 3D. Từ bước khởi điểm người ta chỉ có thể chép hình và in những sản phẩm bằng nhựa đơn giản thì đến nay, hầu như các loại vật liệu thông thường đã được đưa vào công nghệ này mà không gặp nhiều trở ngại gì. Bên cạnh đó, kích thước vật thể in cũng ngày được gia tăng, có những bức tượng cao vài chục mét vẫn có thể triển khai được.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Trường Đại học Giao thông vận tải Hồ Chí Minh cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Đỗ Hùng Chiến thực hiện “Nghiên cứu ứng dụng in 3D trong chế tạo vỏ tàu cao tốc cỡ nhỏ hoạt động trong vùng nước thủy nội địa Việt Nam” với mục tiêu: Nghiên cứu kỹ thuật in 3D và ứng dụng công nghệ chế tạo cho tàu thuyền cỡ nhỏ. Rút ngắn thời gian và chi phí chế tạo; Đề xuất mẫu kích thước hợp lý, bản vẽ thiết kế kỹ thuật, bản vẽ thi công, quy trình chế tạo khuôn cho công nghệ chế tạo vỏ composite FRP phục vụ đóng các tàu cỡ lớn hơn, khả năng áp dụng phù hợp với điều kiện trong nước.

Do các đặc tính vượt trội so với các loại vật liệu truyền thống khác, vật liệu composite được sử dụng trong nhiều lĩnh vực và đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe về chất lượng cũng như tính thẩm mỹ. Vật liệu composite cũng là một trong những loại vật liệu sử dụng trong công nghiệp đóng tàu đặc biệt là trong lĩnh vực đóng mới và chế tạo du thuyền.

Đề tài đã sử dụng phương pháp chế tạo thủ công (FRP) trong chế tạo sản phẩm bằng vật liệu composite là phương pháp chế tạo thủ công. Phương pháp thủ công sử dụng khuôn hở, có thể sử dụng khuôn dương hoặc khuôn âm. Phương pháp này sử dụng phổ biến trong công nghiệp đóng tàu composite ở Việt Nam hiện nay. Chất lượng sản phẩm không cao, sau một thời gian sản phẩm thường ố vàng, nứt nẻ vết chân chim.

Trong phương pháp phun hỗn hợp, vật liệu gia cường có kích thước nhỏ được trộn với nhựa polymer theo tỷ lệ xác định. Súng phun được sử dụng để phun hỗn hợp nhựa polymer và vật liệu gia cường vào khuôn. Vật liệu gia cường được cung cấp liên tục vào một đầu cấp của súng phun, nhựa polymer và chất khởi tạo phản ứng được cung cấp tới một đầu cấp khác của súng. Quá trình hòa trộn được diễn ra trong thiết bị hòa trộn tĩnh hoặc động trong súng phun hoặc trong thiết bị khác. Tương tự như phương pháp chế tạo thủ công, chất hỗ trợ tháo khuôn được phun hoặc quét lên mặt khuôn, tiếp theo là lớp gel-coat tạo bề mặt cho sản phẩm. Sau đó hỗn hợp nhựa polymer, chất khởi tạo phản ứng và sợi gia cường được phun ép vào khuôn.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

- Thông qua quá trình thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu thiết kế ra một mẫu tàu mới có kiểu dáng giống sản phẩm nước ngoài, phù hợp với điều kiện Việt Nam.

- Đề tài sử dụng các công cụ tính toán hiện đại để tính nghiệm thiết kế. Nhằm tạo ra tàu có các thông số thiết kế phù hợp với yêu cầu đề ra.

- Đề tài đã tiếp cận với công nghệ in 3D phục vụ quá trình chế tạo khuôn vỏ tàu một hướng đi mới ứng dụng vào công nghiệp chế tạo tàu composite ở nước ta hiện nay.

- Thông qua việc chế tạo tàu thử nghiệm, Đề tài đã hoàn thành việc xây dựng qui trình chế tạo vỏ tàu composite cỡ nhỏ, cụ thể là ca nô có chiều dái 3,9m có ứng dụng công nghệ in 3D phù hợp với điều kiện Việt Nam.

- Thời gian in khuôn 3D nhanh hơn so với việc chế tạo khuôn tàu theo phương pháp truyền thống từ 2 đến 3 lần. Nên nghiên cứu đã tạo ra một hướng đi mới thay đổi cách chế tạo khuôn truyền thống sang phương pháp in khuôn nhanh giảm chi phí sản xuất.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18189/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)