Công nghệ in 3D kim loại đang định hình lại cách chúng ta nghĩ về thiết kế và sản xuất trong ngành hàng không vũ trụ. Tận dụng lợi ích của việc sử dụng in 3D và tự động hóa thiết kế, các doanh nghiệp đã đạt được những thành công ấn tượng và tiết kiệm chi phí đáng kể. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá 2 trường hợp thành công của các doanh nghiệp sử dụng công nghệ in 3D kim loại với máy in của hãng Nikon SLM Solutions, từ việc tối ưu hóa thiết kế đến cấu trúc dạng lưới độc đáo.

MONOLITHIC THRUST CHAMBER – BUỒNG ĐẨY TÊN LỬA THIẾT KẾ NGUYÊN KHỐI 

Trong trường hợp này, CellCore GmbH và Nikon SLM Solutions đã hợp tác để tối ưu hóa thiết kế và sản xuất một buồng đẩy nguyên khối cho tên lửa. Đây là một ví dụ về việc sử dụng công nghệ in 3D kim loại kết hợp với cấu trúc dạng lưới để cải thiện tính năng và tối ưu hóa quy trình sản xuất trong ngành hàng không vũ trụ.

1. Tối Ưu Hóa Chức Năng:

Bộ phận này được thiết kế với hệ thống lưới tản nhiệt tích hợp trực tiếp vào thành của chính nó, giúp làm mát cải thiện thông qua việc tích hợp cấu trúc lưới trong bức tường hộp đốt. Lưới tản nhiệt được tối ưu hóa với cấu trúc dạng lưới. Điều này không chỉ giúp tăng khả năng làm mát mà còn góp phần nâng cao tính ổn định và khả năng chịu lực của sản phẩm.

Thiết kế làm mát cấu trúc do CellCore phát triển

Bộ phận này được chế tạo từ hợp kim niken IN718 trên máy in SLM®280. Với ưu điểm có thể chịu được nhiệt độ lên đến 700°C, đây là một vật liệu thường được sử dụng cho các thành phần máy bay và turbine khí, cũng như các bộ phận khác phải hoạt động trong môi trường có nhiệt độ cao.

2. Giảm Trọng Lượng:

Việc ứng dụng cấu trúc dạng lưới không chỉ giúp tối ưu hóa khả năng làm mát mà còn góp phần vào việc giảm trọng lượng của bộ phận. Bên cạnh đó, tận dụng sức mạnh của công nghệ in 3D, bộ phận đẩy được thiết kế nguyên khối với cấu trúc nhẹ và tích hợp nhiều tính năng vào thành của bộ phận cũng là một trong những yếu tố quan trọng giúp giảm trọng lượng đáng kể. Trọng lượng của bộ phận trước đây là 2000g, nhưng sau khi được in 3D với cấu trúc lưới tích hợp, trọng lượng đã giảm xuống còn 1300g, giảm đến 35%.

 

Dự án phát triển chung giữa CellCore GmbH và SLM Solutions

3. Tối Ưu Hóa Quy Trình:

Trước đây, quy trình sản xuất bộ phận này mất tối thiểu nửa năm khi sản xuất bằng phương pháp truyền thống. Bộ phận sẽ được sản xuất thành những phần nhỏ riêng lẻ và sau đó được lắp ráp lại với nhau. Nhưng bằng công nghệ in 3D kim loại với máy in của hãng Nikon SLM Solutions, thời gian này chỉ còn mất 3 ngày 5 giờ và 34 phút để tạo ra một sản phẩm hoàn thiện.

Bộ phận được in nguyên khối trong vòng 4 ngày

KRUEGER GOOSENECK – CỔ NGỖNG KRUEGER THIẾT KẾ VỚI CẤU TRÚC DẠNG LƯỚI

Trường hợp này sẽ cho bạn đọc thấy được những lợi ích rõ ràng của việc sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp kết hợp các kỹ thuật thiết kế sáng tạo trong sản xuất linh kiện hàng không vũ trụ. Thông qua việc tái thiết kế chiến lược và hợp tác với SLM Solutions, ASCO Industries không chỉ đạt được mục đích giảm trọng lượng đáng kể và tăng hiệu quả cho sản phẩm mà còn đã chứng minh được tiềm năng của các công nghệ sản xuất tiên tiến trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ.

1. Tối Ưu Hóa Cho Việc Giảm Trọng Lượng và Tăng Sức Mạnh

Trước đó, chi tiết cổ ngỗng được ASCO Industries thiết kế một để gia công theo cách truyền thống. Bộ phận được làm từ thép chống ăn mòn chịu lực cao, có trọng lượng là 2050g.

Sau khi kết hợp với Nikon SLM Solutions, các kỹ sư thiết kế đã thiết kế lại với nguyên tắc Thiết Kế cho Sản Xuất Bằng Phương Pháp In 3D (DfAM). Bộ phận mới sử dụng các cấu trúc dạng lưới đặc biệt và chỉ có thể được sản xuất bằng công nghệ in 3D để giảm trọng lượng nhưng vẫn đảm bảo khả năng hoạt động của sản phẩm.

Bên trái: Thiết kế truyền thống; Bên phải: Thiết kế được tối ưu hóa

Kết Quả Từ In 3D: Trọng lượng giảm từ 2050g xuống còn 1416g, đạt được mức giảm trọng lượng 31% mà vẫn đảm bảo tính cấu trúc của chi tiết.

2. Tỷ Lệ Buy-to-fly Cải Thiện và Giảm Thời Gian Gia Công

Tỷ lệ Buy-to-fly: Phiên bản được gia công ban đầu có tỷ lệ buy-to-fly ra là 17, trong khi chi tiết sử dụng kỹ thuật in 3D giảm tỷ lệ này xuống còn 1.5 sau khi qua xử lý sau in.

 

Thời Gian Gia Công: Thời gian gia công ban đầu từ khối thép là 4.5 giờ, giảm đáng kể nhờ công nghệ in 3D. Dù thiết kế mới với cấu trúc dạng lưới có bề mặt khá phức tạp, quy trình xử lý sau in được thực hiện khá đơn giản.

KẾT LUẬN

Trong bối cảnh ngành hàng không vũ trụ, việc áp dụng công nghệ in 3D kim loại đã mang lại những lợi ích đáng kể cho các doanh nghiệp như ASCO Industries và CellCore GmbH. Bằng cách tái thiết kế các bộ phận và hợp tác chặt chẽ với Nikon SLM Solutions, họ đã không chỉ đạt được việc giảm trọng lượng đáng kể và tăng hiệu suất mà còn chứng minh được tiềm năng của các công nghệ sản xuất tiên tiến trong ngành công nghiệp này.

 

Công nghệ in 3D kim loại không chỉ đơn giản là một sự tiến bộ trong quá trình sản xuất, mà còn là một cơ hội để kĩ sư tiếp tục nghiên cứu và áp dụng để tối ưu hóa thiết kế và quá trình sản xuất của các bộ phận trong ngành hàng không vũ trụ. Sự kết hợp giữa sự sáng tạo trong thiết kế và khả năng sản xuất linh hoạt của công nghệ in 3D kim loại mở ra những cánh cửa mới cho sự tiến bộ và phát triển trong tương lai.


Tìm Hiểu Thêm

Để hiểu rõ hơn về ứng dụng của công nghệ In 3D Kim Loại trong ngành hàng không vũ trụ, bạn có thể tham khảo các bài viết khác của Vinnotek:

Công nghệ in 3D kim loại đã cải tiến giá đỡ truyền động cho máy bay như thế nào?

Công nghệ in 3D kim loại SLM


Dưới sự phát triển không ngừng của công nghệ, không chỉ ngành hàng không vũ trụ mà những ngành công nghiệp khác cũng sẽ tiếp tục chứng kiến sự đổi mới và tiến bộ đáng kể, và công nghệ in 3D kim loại chính là một trong những chìa khóa quan trọng trong hành trình đó.

Vinnotek là đối tác đáng tin cậy trong việc cung cấp dịch vụ thiết kế cho các bộ phận quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, như hàng không vũ trụ, ô tô, năng lượng và y tế. Chúng tôi không chỉ đem lại lợi ích của công nghệ in 3D tiên tiến, mà còn là đại diện chính thức của Nikon SLM Solutions - một trong những hãng máy in 3D kim loại hàng đầu thế giới.

Với sự kết hợp giữa tinh thần sáng tạo và chuyên nghiệp, chúng tôi cam kết đồng hành cùng doanh nghiệp của bạn để tối ưu hóa thiết kế, giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu suất công việc. Hãy liên hệ với Vinnotek ngay hôm nay để trải nghiệm sự đổi mới và tiên tiến trong ngành công nghiệp của bạn.

📞 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