Trong thời đại công nghiệp 4.0, công nghệ in 3D kim loại đang trở thành một trong những xu hướng tiên phong, mang lại những đột phá lớn trong nhiều ngành công nghiệp. Trong đó, công nghệ Selective Laser Melting (SLM) nổi bật với khả năng tạo ra các sản phẩm kim loại có độ chính xác và độ bền cao. 

Các dòng máy in SLM phổ biến được chia sẻ sau đây đã chứng minh được hiệu suất vượt trội trong các ứng dụng từ y tế, hàng không vũ trụ đến sản xuất công nghiệp và nghiên cứu phát triển. Hãy cùng khám phá những đặc điểm nổi bật và ứng dụng đa dạng của những dòng máy in 3D SLM hàng đầu hiện nay. 

1. Máy in 3D công nghệ SLM là gì? 

SLM (Selective Laser Melting) hay còn gọi là in nung chảy chọn lọc bằng laser là công nghệ in 3D kim loại tiên tiến sử dụng tia laser cường độ cao để làm nóng chảy và hợp nhất bột kim loại từng lớp một, tạo thành vật thể 3D theo mô hình thiết kế.

Ưu điểm: 

• Độ chính xác cao: Tạo ra các chi tiết 3D có độ chính xác cao, chi tiết phức tạp. 

• Tính chất cơ lý tốt: Sản phẩm có tính chất cơ lý gần như kim loại nguyên khối, chịu tải trọng cao. 

• Tự do thiết kế: Khả năng tạo hình cao, ít bị hạn chế về mặt hình dạng. 

Nhược điểm: 

• Tốc độ in chậm: Quá trình in diễn ra từng lớp mỏng, do đó tốc độ in tương đối chậm so với các công nghệ khác. 

• Giá thành cao: Chi phí máy móc, vật liệu và vận hành cao hơn so với các phương pháp in 3D khác. 

Ứng dụng: 

• Ngành hàng không vũ trụ: Sản xuất các chi tiết động cơ, cánh quạt, khung máy bay,... 

• Ngành y tế: Chế tạo cấy ghép nha khoa, khớp hông, dụng cụ phẫu thuật,... 

• Ngành công nghiệp: Sản xuất khuôn mẫu, phụ tùng chính xác, chi tiết máy móc,... 

2. Vật liệu sử dụng cho máy in SLM 

Máy in SLM sử dụng nhiều loại vật liệu kim loại dạng bột, bao gồm: 

• Thép: Thép không gỉ 316L, Maraging steel, Phôi thép,... 

• Hợp kim Titan: Ti6Al4V, TiAl6V4,... 

• Hợp kim Nhôm: AlSi10Mg, AlSi12,... 

• Hợp kim Đồng: CuCr1Zr, CuNi2Si,... 

• Vật liệu quý hiếm: Vàng, bạc, bạch kim,... 

Lựa chọn vật liệu phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng, tính chất cơ lý mong muốn và khả năng tương thích với máy in. 

3. Quy trình hoạt động của máy in 3D SLM

Công nghệ Selective Laser Melting (SLM) là một trong những phương pháp tiên tiến nhất trong in 3D kim loại, sử dụng laser để tạo ra các cấu trúc từ bột kim loại. Dưới đây là quy trình chi tiết hoạt động của máy in 3D công nghệ SLM:

(Sơ đồ quy trình in 3D với công nghệ SLM)

3.1. Chuẩn bị và xử lý bột kim loại: 

Bột kim loại được phủ đều lên bàn in bằng một con lăn bột. Quá trình này diễn ra trong buồng xử lý được bảo vệ bằng khí trơ như argon hoặc trong môi trường chân không để ngăn kim loại phản ứng với không khí. 

3.2. Chuyển đổi mô hình kỹ thuật số: 

Thiết kế CAD (Computer-Aided Design) của đối tượng in được chuyển đổi thành các lớp mỏng. Các lớp này sẽ hướng dẫn tia laser để xây dựng mô hình 3D từng lớp một. 

3.3. Thiêu kết bằng laser: 

Một tia laser cường độ cao quét qua bề mặt bột kim loại theo đường viền của lớp hiện tại, làm nóng chảy và kết nối bột kim loại để tạo thành lớp rắn. Quá trình này được lặp lại cho đến khi toàn bộ đối tượng được xây dựng hoàn chỉnh. 

3.4. Hạ và nâng bàn in: 

Sau mỗi lớp hoàn thành, bàn in sẽ hạ xuống một khoảng bằng độ dày của lớp, và một lớp bột kim loại mới sẽ được phủ lên để tiếp tục quá trình thiêu kết. 

3.5. Hoàn thiện sau in: 

Sau khi in, sản phẩm có thể cần các bước xử lý nhiệt và làm sạch để cải thiện các đặc tính cơ học và bề mặt của nó. Bột kim loại dư thừa không được sử dụng sẽ được thu hồi và tái chế cho các lần in tiếp theo, giúp giảm lãng phí vật liệu 

4. Các dòng máy in công nghệ SLM tốt nhất hiện nay 

Máy in 3D sử dụng công nghệ SLM là một trong những phương pháp tiên tiến nhất để in 3D kim loại, cho phép tạo ra các sản phẩm có độ chính xác và chất lượng cao. Dưới đây là một số dòng máy in SLM hàng đầu hiện nay, kèm theo thông số kỹ thuật và ứng dụng của chúng: 

4.1. Máy in 3D SLM 125 

Sở hữu kích thước nhỏ gọn cùng khả năng in chính xác và công suất cao, máy SLM®125 là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng sử dụng lượng bột kim loại ít. Là sản phẩm nhỏ nhất trong dòng máy của SLM Solutions, SLM®125 đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng, từ tạo mẫu nhanh, sản xuất số lượng ít đến sản xuất hàng loạt và nghiên cứu khoa học. 

Thông số chi tiết 

Ưu điểm nổi bật 

• Kích thước nhỏ gọn, giá thành hợp lý: Phù hợp cho các doanh nghiệp khởi nghiệp, phòng thí nghiệm nghiên cứu, trường học. 

• Độ chính xác cao: In các chi tiết 3D kim loại tinh xảo, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khắt khe. 

• Tiết kiệm vật liệu: Sử dụng lượng bột kim loại tối thiểu, giảm thiểu chi phí vận hành. 

Ứng dụng của máy in SLM 125 

Ứng dụng trong ngành y tế: 

• In các bộ phận cấy ghép: Máy in SLM 125 có khả năng tạo ra các chi tiết nhỏ và chính xác, giúp sản xuất các bộ phận cấy ghép như khớp nối, đinh vít xương và các thiết bị y tế khác. 

• Dụng cụ phẫu thuật: Khả năng in với độ phân giải cao (độ dày lớp 20 micron) cho phép tạo ra các dụng cụ phẫu thuật tinh xảo, đáp ứng yêu cầu khắt khe về độ chính xác và bề mặt mịn

(Bộ phận răng giả) 

Ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ: 

• Chi tiết máy bay: Khả năng in các bộ phận nhỏ và chịu lực tốt từ các vật liệu như titanium và nhôm, giúp sản xuất các chi tiết máy bay nhẹ nhưng bền vững 

Ứng dụng trong bộ phận trao đổi nhiệt 

• Bộ phận làm mát: Bằng cách thiết kế lại chế độ làm mát với các kênh phù hợp bằng công nghệ SLM, ABB đã đạt được giảm 80% đáng kể thời gian làm mát TPE, xuống chỉ còn 6 giây. Điều này tương đương với việc giảm 75% chu kỳ sản xuất tổng thể, chỉ còn 14,7 giây