Quy trình thiết kế và sản xuất ô tô

Để chế tạo một mẫu xe ô tô mới hoàn toàn thông thường cần từ 3 đến 5 năm. Tuy nhiên, quy trình này có thể rút ngắn xuống nếu nhà sản xuất không chế tạo động cơ và hợp tác với nhiều đối tác có kinh nghiệm.

Việc thương hiệu xe hơi Việt Nam VinFast chỉ mất 13 tháng kể từ khi bắt đầu khởi công để giới thiệu ra công chúng hai mẫu xe đầu tiên của mình là một quá trình thần tốc và phải nhờ vào một loạt các nhà sản xuất lớn có kinh nghiệm trên thế giới. Bởi thông thường các nhà sản xuất xe hơi mất gấp khoảng 3 lần thời gian như thế để tạo ra một mẫu xe mới. Xem thêm quy trình thiết kế xe hơi điện diễn ra như thế nào?

Vẽ/phác thảo đối tượng

Quá trình thiết kế bắt đầu từ ý tưởng phác thảo trên giấy đến khi chiếc xe xuất hiện một cách hào nhoáng tại phòng trưng bày thường kéo dài khoảng 3 năm. Trong suốt quá trình đó, có rất nhiều thay đổi, thậm chí hàng trăm bản thiết kế đã bị ném đi không thương tiếc. Tuy nhiên, quãng thời gian 3 năm không phải là con số cố định. Một số thiết kế mất nhiều thời gian hơn thế. Thế nhưng, nhìn chung, quá trình thiết kế thường có những bước cơ bản như dưới đây.Vẽ/phác thảo đối tượng

Khi có ý tưởng, nhà thiết kế cần phải bắt đầu ngay bằng một hoặc hàng loạt các bản phác thảo. Người thiết kế có thể lấy cảm hứng từ phim ảnh, báo chí, sách vở hoặc bất kì nguồn tham khảo nào. Miễn là sẽ có một điều gì đó lóe lên trong đầu, thôi thúc họ cầm bút và đưa ra các đường nét quyến rũ. Những ý tưởng có thể đến bất cứ lúc nào, trong studio, phòng làm việc hay thậm chí… ngoài đường. Theo thống kê, mỗi năm có tới hàng ngàn mẫu thiết kế được nộp cho các nhà sản xuất ôtô. Trong hàng ngàn thiết kế, đó thì chỉ có một hoặc hai mẫu may mắn được lựa chọn để hiện thực hóa.

“Gói gọn” thiết kế

Như chúng ta vẫn thấy, các thiết kế trên giấy ban đầu thường rất bay bổng. Muốn thiết kế trở thành một sản phẩm thực tế thì việc tiếp theo cần làm là “gói gọn” những ý tưởng bay bổng đó lại trong một hình mẫu tương đối, dựa trên các mẫu động cơ sẵn có của hãng xe cụ thể, bố trí cơ cấu truyền động và nhiều yêu cầu an toàn khác. Đối với các nhà thiết kế, quá trình này chính là giai đoạn họ phải đấu tranh thực sự trong việc thỏa hiệp giữa sáng tạo nghệ thuật và tính ứng dụng trong thực tế. Tuy chiếc xe vẫn còn trên giấy nhưng sẽ được thay đổi, chi tiết hóa và tái cấu trúc cho đến khi đáp ứng được tất cả các yêu cầu về kỹ thuật nói chung.

Cụ thể hóa đối tượng dưới dạng mô hình đất sétTại thời điểm này, các bản vẽ hai chiều trên giấy được chuyển đổi thành mô hình 3 chiều thông qua các phần mềm của máy tính. Nhờ đó, ta không chỉ hình dung được hình hài cơ bản mà còn nhìn nhận chi tiết các kích thước và cấu trúc vật lý của chiếc xe ý tưởng. Ngay sau đó, các bản vẽ và hình chiếu được sử dụng để dựng lên một mô hình vật lý của mẫu xe dưới dạng đất sét. Các công cụ hiện đại ngày nay như máy in 3-D tuy có thể đảm nhiệm công việc này nhưng dường như cách thức xây dựng đối tượng bằng đất sét truyền thống vẫn là lựa chọn tối ưu. 

thường thường, không phải chỉ một mẫu trên giấy được lựa chọn nên sẽ có nhiều hơn một mô hình dạng đất sét được dựng lên. Tuy nhiên, đó không phải là mô hình đất sét với kích thước thực 1:1 mà chỉ là mẫu thu nhỏ nhằm tiết kiệm thời gian. Một mẫu sẽ được dựng lên với kích thước thực chỉ khi được lựa chọn cuối cùng và lúc các nhà thiết kế hay các kỹ sư muốn có một hình dung thật chính xác về đối tượng họ sắp đưa vào sản xuất.

Mô hình đầy đủ

Mô hình xe đến thời điểm này vẫn có thể là đất sét nhưng một số chi tiết đã được làm bằng polyme hay các vật liệu tổng hợp khác để cắt giảm trọng lượng. Ngày nay, các kỹ sư có thể thay thế đất sét bằng các loại vật liệu khác vừa đảm bảo hiệu quả lại tăng thêm tính chân thực cho nguyên mẫu. Sau khi được hoàn thành, nguyên mẫu kích thước thực sẽ trông giống như một chiếc xe thông thường và được chụp ảnh để đưa ra quảng bá rộng rãi với công chúng.Phác thảo và lên mô hình nội thất xe 

Thường thì nội thất của chiếc xe đã được nhà thiết kế phác thảo ngay từ ban đầu. So với diện mạo bên ngoài, quá trình thiết kế nội thất chiếc xe sẽ trải qua thêm một vài bước nữa sao cho hài hòa và tương xứng. Các phác thảo trên giấy sẽ được chuyển thành bản vẽ CAD và sau đó cũng được dựng dưới dạng nguyên mẫu đất sét. Sẽ có 3 hoặc 4 nguyên mẫu khác nhau được đưa ra để lựa chọn. Diện mạo cũng như tất cả các chi tiết từ vô lăng tới chỗ ngồi và giao diện điều khiển sẽ được lên chi tiết ở công đoạn này.

Lựa chọn vật liệu, màu sắc

Sau khi nguyên mẫu ngoại – nội thất cuối cùng được lựa chọn, nhà thiết kế sẽ có hàng trăm, thậm chí hàng nghìn, chi tiết nhỏ để sơn màu, trang trí, lựa chọn chất liệu… Thông thường, sẽ có một nhóm sẵn sàng săn lùng tất cả các vật liệu trên toàn thế giới để ứng dụng một cách hiệu quả nhất vào mẫu thiết kế mới của họ.

Lên chi tiết cho bảng táp-lô và vô lăng

Cùng với việc lựa chọn màu sơn, vật liệu và trang trí các phụ kiện, mô hình chi tiết nội thất bên trong xe cũng được điều chỉnh, chọn lọc. Đây là lúc hình thành một cách chi tiết bảng táp-lô và vô lăng xe. Bảng táp-lô và vô lăng gần như là linh hồn, cầu nối giữa người lái và chiếc xe, vì vậy thiết kế chúng không hề đơn giản. Nguyên lý công thái học được áp dụng triệt để sao cho có một một thiết kế tối ưu.

Thử nghiệm và sàng lọc các vật liệu đã được lựa chọn

Mỗi vật liệu hay màu sơn được lựa chọn không những cần đạt yếu tố thẩm mỹ mà còn phải bền màu với thời gian và không quá dễ nứt vỡ trong các cuộc kiểm tra về độ bền. Các cuộc kiểm tra được tiến hành trong điều kiện khắc nghiệt như nóng và lạnh, ánh sáng mặt trời trực tiếp, tiếp xúc với tay chân con người… sẽ cho biết khả năng chống chịu của vật liệu khi sử dụng hàng ngày. Tuy chỉ diễn ra trong phòng thí nghiệm nhưng các tác nhân sẽ được mô phỏng như thật. Ví dụ như đèn nhiệt tạo môi trường ánh nắng, bàn tay robot đóng vai trò tác nhân con người không ngừng tiếp xúc và cọ sát, trời mưa, tuyết rơi nhân tạo, nước nóng và nước lạnh được xả trực tiếp vào với cường độ ngày càng tăng… Nếu vượt qua tất cả, vật liệu và màu sắc được lựa chọn. Ngược lại, các nhà thiết kế sẽ phải chọn vật liệu và màu sắc khác.

Quá trình mô phỏng cuối cùng

Đến thời điểm này, nội và ngoại thất của chiếc xe vẫn là 2 phần thiết kế rời nhau. Các nhà thiết kế và kỹ sư có thể nhìn vào mô hình vật lý của chiếc xe để có cảm nhận tổng quát nhất về cả nội thất lẫn ngoại thất. Đây là lúc khái niệm “xe concept” được hình thành vì đã là một nguyên mẫu dạng vật lý. Người kỹ sư lúc này phải rất nghiêm túc đánh giá để có thể ra quyết định có tiến hàng sản xuất nguyên mẫu thiết kế hay không.

Mô hình được phê duyệt

Hội đồng quản trị của công ty quyết định tương lai của mỗi thiết kế. Đây là thời điểm mà quá trình tiếp thị được chú trọng. Nếu chiếc xe được chấp thuận, hình ảnh của nó sẽ được quảng bá một cách chính thức. Thông thường, các ý tưởng không bao giờ chỉ dừng lại ở một nguyên mẫu. Thay vào đó, chúng sẽ được sử dụng cho các mục đích kinh doanh tiếp thị và đi xa hơn nữa. Một số nguyên mẫu xe ý tưởng sẽ được dựng thủ công cùng một lúc để nhà sản xuất sử dụng với mục đích quảng bá hình ảnh trong các sự kiện hay triển lãm ôtô. Một số mẫu chỉ ở dạng mô hình trượt mà không có hệ dẫn động sẽ được giới thiệu song song.Xe đi vào sản xuất 

Các kỹ sư có chuyên môn trong nhà máy sẽ đảm nhiệm khâu điều chỉnh cuối cùng trên chiếc xe thiết kế để tối ưu hóa khi đưa vào sản xuất hàng loạt. Những thay đổi thường tập trung vào việc giải quyết các lựa chọn khi đặt cạnh nhau. Quá trình hoàn thiện sản phẩm cuối cùng sẽ là lên kế hoạch và tiến độ trong một khoảng thời gian cụ thể. Các chi tiết khác như giấy tờ thông số kỹ thuật và thông tin dành cho nhà máy sản xuất trong mỗi dây chuyền, yêu cầu kiểm tra chiếc xe lần đầu tiên khi hoàn thiện…đều được thực hiện.Trong suốt quá trình, ý tưởng ban đầu và chiếc xe cuối cùng được sản xuất thường khác nhau rất nhiều. Từ những đường nét bay bổng trong thiết kế của bản vẽ giấy, chiếc xe đã được kiên cố hóa để đưa vào thực tế và sẵn sàng đến tay người tiêu dùng. 

Hầu hết các nhà sản xuất đều áp dụng mô hình “mạch tái thiết ” mỗi chu kỳ từ 4-6 năm. Có nghĩa là họ sẽ tiến hành một lượt cải tiến và nâng cấp tổng thể về diện mạo cũng như Công Nghệ máy móc sau khoảng thời gian 4-6 năm một lần. Phương sai của con số đó thường được thay đổi tùy thuộc vào tình trạng doanh số bán hàng, sự thay đổi của phân khúc thị trường hay kế hoạch tiếp thị sản phẩm của mỗi hãng xe.