In 3D cho đồ gá, dụng cụ chống nhầm và đồ dùng may đo theo người

Trong xưởng có những lỗi không bao giờ được ghi vào báo cáo. Công nhân kẹp phôi lệch vài ly vì cái đồ gá cũ đã mòn. Người mới lắp ngược một chi tiết vì hai đầu nhìn gần giống nhau.

Mấy lỗi đó không đến từ máy móc, chúng đến từ chỗ tiếp xúc giữa người và công việc và ngành nghiên cứu về chỗ tiếp xúc đó gọi là human factors.

Đây là mảng in 3D làm được rất nhiều nhưng ít khi được đề cập tới, vì nó không phải ảnh chụp mô hình đẹp để đăng lên mạng. Bài này nói về mảng đó, và về việc một chiếc máy in để bàn giải quyết được tới đâu.

1. Human factors là gì

Human factors, dịch sang tiếng Việt là yếu tố con người, nghiên cứu cách con người tương tác với công việc. Từ tư thế ngồi ở bàn cho tới cách cầm một chiếc khoan khí nén.

Nhiều người dùng chữ công thái học như từ đồng nghĩa nhưng hai thứ này không hoàn toàn trùng nhau. Công thái học bây giờ hay bị hiểu hẹp lại thành chuyện con chuột cầm đỡ mỏi tay, trong khi human factors bao gồm cả áp lực deadline, chất lượng đào tạo, thiết kế giao diện phần mềm, việc kiểm định an toàn, và cả chuyện nhân viên có dám báo với cấp trên rằng cái bơm số 3 sắp hỏng hay không. Human factors là toàn bộ khoảng cách giữa cái quy trình vẽ trên giấy và cái mà người ta thật sự làm ngoài hiện trường.

Trong đó có một nhánh rất hợp với in 3D: những vật thể nhỏ, số lượng ít, làm riêng cho một người hoặc một vị trí.

2. Vì sao nhu cầu này đang tăng

Thợ có tay nghề ngày càng khó tuyển. Ở ngành xây dựng tại nhiều nước, tuổi trung bình của lao động đã vượt 50.

Kéo theo đó là một hệ quả ít ai để ý. Trước đây một xưởng có năm người biết vận hành máy, thiếu một người thì có người thay ca. Bây giờ chỉ còn hai, một người nghỉ là cả dây chuyền có nguy cơ đứng. Người còn lại thao tác sai một lần thì thiệt hại lớn hơn ngày xưa rất nhiều.

Bên y tế còn căng hơn. Bệnh nhân đông lên, lớn tuổi hơn, nhiều bệnh nền hơn, trong khi điều dưỡng thì ít đi. Cùng lúc, thiết bị và biển hướng dẫn phải dùng được cho cả người run tay do Parkinson, người thị lực kém, người sa sút trí tuệ. Càng nhiều nhóm người dùng đặc thù thì càng cần nhiều phiên bản khác nhau của cùng một món đồ.

Số lượng ít, nhiều phiên bản khác nhau, lại cần gấp. Đó là những đặc điểm mà sản xuất khuôn ép chịu thua còn in 3D thì xử lý được.

3. Tạo mẫu: rút vòng phản hồi từ tuần xuống ngày

Đồ dùng trong mảng này thường được thiết kế cho một nhóm rất nhỏ từ 1 đến 3 người.

Ở quy mô đó, một thay đổi cực nhỏ cũng đảo ngược kết quả. Dời vị trí tay cầm vài mm, đổi độ nghiêng 5 độ, tăng đường kính chỗ nắm thêm 2mm, tất cả đều phải thử trên tay người dùng thật mới biết.

Vì thế bạn sẽ phải in nhiều mẫu và phải có chúng trong thời gian ngắn.

Đây là lý do nên đặt máy in ngay cạnh chỗ làm việc thay vì gửi ra ngoài. In buổi sáng, đưa người dùng thử buổi trưa, sửa file buổi chiều, in lại tối. Gửi ra xưởng dịch vụ thì vòng lặp đó kéo dài thành một tuần, và sau ba vòng là hết tháng.

3.1. Một thiết kế, sửa vài thông số là dùng được chỗ khác

Cùng một ý tưởng, chỉnh lại là chạy được ở môi trường khác. Ví dụ hay dùng nhất là miếng ốp gắn vào tay vịn cầu thang, có vân nổi để người đi biết đâu là làn lên đâu là làn xuống.

Đem sang xưởng đúc, nơi ai cũng đeo găng dày, tăng độ nổi của vân lên cho cảm nhận rõ hơn. Đem xuống tàu cá, tay người dùng lúc nào cũng ướt, đổi sang vân chống trượt. Gặp tay vịn khác đường kính thì sửa lại kích thước phần ôm, mất mười phút trong phần mềm.

Đồ gá cũng theo logic đó, bố trí trạm phay ở xưởng bạn khác hẳn xưởng bên cạnh nhưng file thì sửa lại được.

4. Đồ dùng cuối, không chỉ là mẫu thử

Ở nhóm này in 3D làm ra sản phẩm chạy thật chứ không dừng ở prototype.

Vân bề mặt, kích thước, độ cong, vị trí nút bấm, tất cả đều chỉnh được mà không tốn một đồng nào cho khuôn. Chi phí không đổi dù bạn in một cái hay in mười cái khác nhau.

Nha khoa là ngành đã chạy trọn quy trình này ở Việt Nam. Quét trong miệng, dựng file, in máng và mẫu hàm bằng máy resin, rửa, sấy, hoàn thiện. Toàn bộ nằm trong labo.

Quy trình quét rồi in đó nhân sang ngành khác được, và thực tế đã có người làm với nẹp chỉnh hình, dụng cụ hỗ trợ cầm nắm, chân tay giả tạm. Khâu khó nhất thường không phải máy in mà là máy quét và người biết xử lý file quét.

5. May đo cho một địa điểm, không chỉ cho một người

Biển chữ nổi Braille cho phòng chờ bệnh viện là ví dụ dễ thấy. In ra, dán lên, dùng thử một tuần. Nếu bệnh nhân vẫn đi nhầm hướng thì sửa file và in lại, chứ không phải đặt lại cả lô biển từ nhà cung cấp.

Khu nào đang sửa chữa thì in bộ biển tạm, xong việc thì gỡ.

Cách làm truyền thống là khảo sát hiện trạng, viết đề xuất, chờ duyệt, chờ đặt hàng. Có máy in tại chỗ thì việc chỉnh sửa diễn ra liên tục, ai thấy vướng chỗ nào là sửa chỗ đó.

Bệnh viện có đội in 3D nội bộ còn đi xa hơn. Họ nhận ra sáng thứ Hai đông ca chấn thương sau cuối tuần, buổi tối nhiều ca chụp CT vì ban ngày nhân sự bận tiêm chủng. Mỗi tình huống có thể có một bộ biển báo và một cách bố trí dụng cụ riêng, đổi qua đổi lại với chi phí gần như bằng không.

6. Chuyện chiếc B17 và mã hóa bằng hình dạng

Thế chiến II, rất nhiều máy bay ném bom B17 gặp nạn ngay trong huấn luyện. Thiệt hại nặng, vì cả máy bay lẫn phi hành đoàn khi đó đều khan hiếm.

Kết luận ban đầu là lỗi phi công. Nhà tâm lý học Alphonse Chapanis không dừng ở đó. Ông vào buồng lái và thấy cần điều khiển càng đáp với cần điều khiển cánh tà có hình dạng giống hệt nhau, lại đặt sát cạnh nhau. Trong tình huống căng thẳng, phi công nắm nhầm.

Cách xử lý của ông là gắn một chiếc lốp nhỏ lên cần càng đáp và gắn một chi tiết hình cánh tà lên cần cánh tà, để phi công chỉ cần sờ là phân biệt được mà không phải nhìn xuống.

Về sau người ta gọi đó là mã hóa bằng hình dạng, shape coding. Nghe rất đơn giản, nhưng nó cứu được nhiều mạng người hơn phần lớn cải tiến kỹ thuật cùng thời.

Và đây đúng là kiểu việc in 3D làm tốt. Nghĩ ra một chi tiết nhỏ, in trong ngày, lắp thử, sai thì sửa.

7. Chỗ in 3D không giải quyết được

Không phải bài toán human factors nào cũng in ra được.

Chi tiết chịu tải lớn hoặc chịu va đập liên tục thì nhựa in FDM khó đáp ứng. Đồ gá kẹp phôi kim loại nặng vẫn nên gia công CNC, in 3D chỉ hợp với phần định vị và phần tiếp xúc với tay người.

Sản lượng vượt vài trăm cái mỗi tháng thì tính lại bài toán. Lúc đó ép nhựa rẻ hơn nhiều, in 3D chỉ nên đóng vai trò làm mẫu và làm khuôn thử.

Chi tiết tiếp xúc trực tiếp với cơ thể người trong thời gian dài, hoặc dùng trong môi trường y tế cần tiệt trùng, phải chọn vật liệu có chứng nhận phù hợp. Không phải cuộn nhựa nào trên thị trường cũng dùng được cho mục đích đó.

Điều đáng nói hơn cả là máy in không tự nghĩ ra giải pháp. Nếu chưa ai bỏ công quan sát công nhân làm việc để biết họ vướng ở đâu, thì mua máy về cũng không giải quyết được gì.

Bắt đầu từ đâu

Nếu xưởng của anh em đang có những thao tác hay bị làm sai, những dụng cụ mọi người phàn nàn là khó cầm, hoặc những chỗ người mới liên tục nhầm lẫn, đó là danh sách việc đầu tiên nên thử.

Chọn một lỗi cụ thể, in một giải pháp thô, đưa cho đúng người đang gặp lỗi đó dùng thử. Cách này rẻ hơn nhiều so với ngồi họp bàn phương án.

Anh em có bài toán cụ thể thì nhắn cho đội kỹ thuật Meme 3D, mang theo ảnh chụp chỗ đang vướng là được. Tư vấn chọn máy và vật liệu không tính phí, và nếu bài toán không cần tới in 3D thì chúng tôi cũng nói thẳng.