Ngày nay, hầu hết máy in 3D kim loại đều sử dụng công nghệ nung chảy laser có chọn lọc, sử dụng tia laser để làm tan chảy kim loại dạng bột. Hiện có hàng chục nhà sản xuất trên toàn thế giới cung cấp máy in 3D kim loại sử dụng công nghệ SLM với nhiều kích cỡ với các tính năng khác nhau.

Sự thống trị của công nghệ SLM ban đầu có thể không rõ ràng vì có nhiều thuật ngữ khác nhau trong ngành để chỉ cùng một công nghệ. Ngoài SLM, còn có thiêu kết laser kim loại trực tiếp (DMLS), nấu chảy laser kim loại trực tiếp (DMLM), phản ứng tổng hợp kim loại bằng laser (LMF), xử lý bằng laser và phản ứng tổng hợp giường bột laser (LPBF), cùng nhiều phương pháp khác. Sự đa dạng của các thuật ngữ này đặt ra câu hỏi: Sự khác biệt giữa chúng là gì?

Phương thức hoạt động của công nghệ SLM

Máy in 3D SLM sử dụng tia laser công suất cao để làm nóng chảy có chọn lọc bột kim loại. Các bộ phận tan chảy kết hợp với nhau từng lớp trên cơ sở phân tử cho đến khi mô hình đồng nhất hoàn tất.

Người vận hành máy in có thể sử dụng vật liệu kim loại hoặc hợp kim cũng được sử dụng thường xuyên. Có khá nhiều kim loại có thể tham gia vào quá trình in 3D bằng công nghệ SLM, tuy nhiên, phổ biến nhất có thể kể đến:

  • Nhôm
  • Coban Chrome
  • Đồng
  • Niken (Inconel)
  • Thép không gỉ và thép công cụ
  • Titan
  • Kim loại quý

Về lý thuyết, quy trình hoạt động của công nghệ SLM giống như quá trình thiêu kết laser chọn lọc (SLS). Đây là quy trình in 3D dành cho nhựa ở dạng bột. Điểm đặc biệt của công nghệ này đó là sản phẩm in không cần các cấu trúc hỗ trợ trong quá trình in. Chính phần bột nhựa trong buồng in sẽ đỡ các chi tiết có khả năng bị rơi.

Tuy nhiên, đối với công nghệ SLM với vật liệu được sử dụng là bột kim loại, nhiệt độ cần dùng để làm nóng chảy bột khá cao. Do đó, ứng suất có thể phát sinh và gây ra tình trạng cong vênh và biến dạng bộ phận. Vì vậy mà các bộ phận khi in vẫn cần phải có các cấu trúc hỗ trợ ở các phần nhô ra hoặc ở các cấu trúc rộng có góc từ 0 đến 45 độ. Chúng được thêm vào nhằm tản nhiệt từ bộ phận in và đồng thời cố định bộ phận một cách an toàn vào bàn in.

Đầu tiên, lưỡi tráng bột (như cần gạt nước kính chắn gió) hoặc một con lăn sẽ một lớp bột mỏng trên bề mặt bàn in.

Tiếp theo, tia laser công suất cao sẽ nung chảy một lát cắt hai chiều của bộ phận bằng cách làm nóng chảy có chọn lọc vật liệu dạng bột. Sau đó, bàn in sẽ hạ xuống bằng chiều dày của một lớp in và lưỡi tráng bột trải một lớp bột mới khác lên bề mặt. Máy in lặp lại các bước này cho đến khi hoàn thành bộ phận in.

Một số máy in có lưỡi tráng bột hai chiều. Loại lưỡi này có thể đẩy bột lên bàn in di chuyển theo cả hai hướng và giúp đẩy nhanh quá trình phủ lên tới 40%. Một cách khác mà các nhà sản xuất máy in SLM tận dụng để giúp việc in diễn ra nhanh hơn là sử dụng nhiều tia laser hoặc dùng tia laser mạnh hơn.

Video máy in 3D kim loại hoạt động:

 

 

Một máy in SLM nhỏ gọn có thể chỉ có một tia laser 30 watt. Sau một quá trình nghiên cứu và phát triển, máy in 3D kim loại hiện nay có thể có 12 tia laser hoạt động đồng thời với công suất 1000 watt cho mỗi tia, tiêu biểu là dòng máy NXG XII 600 của hãng Nikon SLM Solutions.

Ứng dụng của công nghệ SLM trong các ngành công nghiệp

Hàng không vũ trụ: Buồng đẩy nguyên khối

Đây là buồng lực đẩy nguyên khối được sản xuất với kết hợp giữa CellCore và SLM Solutions. Với cấu trúc dạng lưới tối ưu (chỉ có thể sản xuất bằng công nghệ in 3D), trọng lượng bộ phận đã được giảm đáng kể mà vẫn giữ nguyên hiệu suất so với các thiết kế thông thường. Không chỉ vậy, thiết kế nguyên khối của bộ phận đã giảm thời gian sản xuất từ vài tháng xuống chỉ còn vài ngày.

Ô tô: Vỏ hộp điều khiển Cadillac Eldorado

Vỏ hộp điều khiển cho một chiếc Cadillac Eldorado cổ điển đã cần tới sự trợ giúp của công nghệ in 3D kim loại để tạo ra một bộ phận thay thế. Với chiếc máy SLM®280 Twin với 2 tia laser, bộ phận nặng 2.32kg đã được sản xuất ra trong vòng 42 giờ. Cùng với 13 giờ để hậu kì, việc sản xuất bộ phận này bằng công nghệ in 3D vẫn tiết kiệm được 55 giờ so với phương pháp truyền thống.

 

Y khoa: Bộ phận cấy ghép hông chỉnh hình

Cốc ổ cối này là một miếng cấy ghép hông có kích thước tiêu chuẩn được chế tạo từng lớp một bằng công nghệ SLM. Với cấu trúc dạng lưới tinh tế, bộ phận cấy ghép này tối ưu hơn so với sản phẩm thông thường nhờ vào khả năng tương thích với sự phát triển xương của người. Không chỉ vậy, in 3D cho phép việc cá nhân hóa từng bộ phận cấy ghép về hình dạng, kích thước, cấu trúc để chúng có thể phù hợp với cơ thể của từng bệnh nhân.

 

Năng lượng: Cánh quạt tăng áp

SLM Solutions đã chế tạo thành công cánh quạt của Wärtsilä với máy SLM®280 PS tại trung tâm ứng dụng ở Đức bằng cách ứng dụng Free Float. Với dữ liệu phức tạp của Free Float, cánh quạt sản xuất ra đã giảm 40% trọng lượng.

SLM®280 Production Series (SLM®280 PS)

Đây là dòng máy thứ ba được Nikon SLM Solutions xây dựng và phát triển. Với kích thước 280 x 280 x 365 mm lớn hơn 25% so với các máy cùng loại, cùng với lên đến 2 chùm tia laser có công suất lên tới 700W, SLM®280 PS được định hướng để trở thành dòng máy sản xuất cho các ứng dụng yêu cầu năng suất cao.

 

SLM®500

Là hệ thống kim loại bốn tia laser đầu tiên trên thị trường, SLM®500 có thể tích hợp các tia laser độc lập hoặc song song để tăng tốc độ in lên 90% so với cấu hình laser kép. Ngoài ra, SLM®500 còn có hệ thống xử lý bột kín, giúp bảo vệ người dùng máy hoàn toàn khỏi vật liệu bột kim loại.

NXG XII

Được tích hợp 12 lasers có thể hoạt động cùng một lúc, NGX XII cung cấp tốc độ sản xuất nhanh gấp 20 lần so với máy in 1 laser, và gấp 5 lần so với máy in 4 lasers. Với đặc tính trên, NXG XII được định hướng là dòng máy được thiết kế để phục vụ cho mục đích sản xuất hàng loạt.

 

Nguồn: All3dp.com, SLM Solutions


Vinnotek hiện đang là nhà phân phối chính thức cho Nikon SLM Solutions tại Việt Nam. Để có thể thay đổi cũng như đưa công nghệ mới của thế giới vào quy trình của công ty bạn, hãy liên hệ với chúng tôi qua:

📞 Số điện thoại: (+84)905300382

📩 Email: sales@vinnotek.com

🏠 Địa chỉ: 120/1/11 Đặng Thùy Trâm, Phường 13, Quận Bình Thạnh, TP.HCM

🔎 LinkedIn:  Link

🔎 Facebook:  Link

 
article