Hệ thống phanh khí nén đóng vai trò quan trọng trong các phương tiện giao thông đường sắt như tàu điện, tàu ngầm và các loại xe chạy trên đường ray. Những tấm phanh truyền thống thường được sản xuất từ nhiều chi tiết kim loại ghép lại với nhau, dẫn đến các vấn đề như trọng lượng nặng, dễ xảy ra rò rỉ khí nén và khó khăn trong tùy chỉnh thiết kế.
Để giải quyết những vấn đề này, Wabtec – một công ty hàng đầu trong ngành sản xuất hệ thống phanh đường sắt, chuyên cung cấp thiết bị, hệ thống, giải pháp kỹ thuật số – đã áp dụng công nghệ sản xuất bồi đắp, cụ thể là máy in 3D kim loại Nikon SLM Solutions, để sản xuất tấm phanh nhẹ hơn, hiệu quả hơn và dễ tùy chỉnh hơn.
Ứng dụng sản xuất bồi đắp trong ngành đường sắt
Công nghệ in 3D, đặc biệt là in bằng phương pháp "laser powder bed fusion" trên máy in 3D SLM, đang thay đổi cách thức sản xuất các bộ phận trong ngành đường sắt. Đối với Wabtec, công nghệ này mở ra nhiều khả năng mới trong thiết kế và sản xuất hệ thống phanh khí nén cho tàu điện và các phương tiện giao thông đường sắt khác.
Ngành đường sắt áp dụng công nghệ in 3D kim loại chậm hơn các thị trường khác như hàng không vũ trụ, nhưng ngành này đưa ra nhiều ứng dụng AM tiềm năng. Trong khi hàng không vũ trụ có xu hướng ưu tiên các thành phần động cơ di chuyển nhiên liệu, thì các thành phần chính của đầu máy xe lửa có nhiều khả năng là khí nén.
Sản xuất bồi đắp không chỉ giúp giảm chi phí mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm bớt bộ phận cần lắp ráp cũng như giúp đáp ứng các yêu cầu tùy chỉnh đặc thù của từng hệ thống giao thông trên toàn cầu.
Tấm phanh in 3D – Giải pháp tối ưu từ máy in 3D kim loại SLM Solutions
Tấm phanh khí nén này được sản xuất từ hợp kim nhôm bằng công nghệ in 3D. Trước đây, các tấm phanh thường bao gồm sáu chi tiết được gia công riêng biệt rồi ghép lại, nhưng với sự hỗ trợ của máy in 3D kim loại SLM, toàn bộ tấm phanh có thể được in thành một khối duy nhất. Điều này không chỉ giúp giảm trọng lượng của tấm phanh từ 14kg xuống còn 2,8kg mà còn giúp việc tùy chỉnh dễ dàng hơn.
(Tấm phanh đường sắt in 3D)
Bằng cách sử dụng công nghệ in 3D SLM, Wabtec có thể nhanh chóng thay đổi thiết kế mà không cần phải thay đổi công cụ hay quy trình sản xuất. Điều này đặc biệt quan trọng khi mỗi hệ thống giao thông có yêu cầu kỹ thuật và quy chuẩn khác nhau, dẫn đến nhu cầu tùy chỉnh tấm phanh cho phù hợp.
Lợi ích của sản xuất bồi đắp với máy in 3D kim loại SLM
Tùy chỉnh dễ dàng: Công nghệ in 3D cho phép tùy chỉnh nhanh chóng, chỉ cần thay đổi thiết kế số mà không cần điều chỉnh công cụ hay quy trình sản xuất như phương pháp truyền thống.
Tiết kiệm thời gian và chi phí: Giảm thời gian sản xuất và chi phí nhờ giảm số lượng chi tiết và đơn giản hóa quy trình lắp ráp.
Giảm thiểu trọng lượng: Tấm phanh nhẹ hơn giúp dễ dàng vận chuyển, lắp đặt và thay thế.
Quy trình sản xuất tấm phanh tại Wabtec với máy in 3D SLM
Máy in 3D SLM 800 được sử dụng tại cơ sở sản xuất của Wabtec tại Neighborhood 91, Pittsburgh, để in các tấm phanh. Với bốn tia laser và khối lượng xây dựng là 500 x 280 x 850 mm, nền tảng LPBF này đã được thiết kế để có tốc độ in cao ở quy mô xây dựng lớn. Máy có khả năng in 8 tấm phanh cùng lúc với thời gian in khoảng 100 giờ. Mặc dù thời gian in có vẻ dài, nhưng khi so sánh với quy trình sản xuất truyền thống, việc in 3D tiết kiệm rất nhiều thời gian và công đoạn gia công
(In 3D kim loại hàng loạt tấm phanh bởi SLM 800)
Máy in được ghép nối với SLM Hub, hệ thống kết hợp ba hộp dựng có thể thay đổi, một trạm gia nhiệt trước, khử bột tự động, thu hồi vật liệu và mô-đun lọc vĩnh viễn. Toàn bộ Hub là một hệ thống khép kín để giảm thiểu tiếp xúc của người vận hành với kim loại dạng bột và đơn giản hóa các bước như xử lý ngưng tụ và tuần hoàn bột.
(Máy SLM 800 ghép nối với SLM HUB)
Tấm phanh được in 3D bằng một loại hợp kim nhôm. Đây là một lựa chọn phổ biến trong ngành sản xuất phụ gia đặc biệt trong phương pháp SLM, do các đặc tính nhẹ, bền và khả năng gia công tốt. Trong quá trình sản xuất này, Carpenter Additive không chỉ cung cấp bột kim loại mà còn cung cấp các giải pháp phần mềm và phần cứng để quản lý bột, như hệ thống PowderLife.
Hệ thống PowderLife giúp theo dõi, lưu trữ và phân phối bột kim loại một cách hiệu quả, đảm bảo chất lượng và tránh lãng phí vật liệu
Các loại vật liệu sử dụng cho in 3D:
(Bột kim loại tại Wabtec Neighborhood 91)
Sau khi in xong, tấm phanh sẽ trải qua các bước xử lý sau in, bao gồm làm sạch bột tại trạm khử bột tự động khép kín của SLM HUB và gia công bổ sung các bề mặt quan trọng. Nhờ vậy, các chi tiết quan trọng như bề mặt lắp đặt và các mối nối khí nén được đảm bảo chất lượng cao.
Một điểm đáng chú ý là toàn bộ quá trình sản xuất, từ in 3D đến xử lý và gia công, đều được thực hiện tại cùng một cơ sở. Điều này giúp Wabtec kiểm soát chặt chẽ chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quy trình sản xuất.
(Hệ thống khử bột tự động khép kín của SLM HUB)
Tìm hiểu thêm:
Xử Lý Hậu Kỳ Sản Phẩm In 3D Kim Loại: Quy Trình Và Lưu Ý Quan Trọng
Lợi ích toàn diện từ máy in 3D SLM
Sử dụng máy in 3D SLM giúp Wabtec không chỉ giảm bớt công đoạn lắp ráp và gia công mà còn giảm đáng kể trọng lượng của sản phẩm. Trước đây, tấm phanh truyền thống nặng tới 14kg, nhưng với công nghệ in 3D kim loại, tấm phanh chỉ còn 2,8kg, dễ dàng cho việc vận chuyển, lắp đặt và thay thế. Việc thay thế các ống và đầu nối riêng biệt bằng các tính năng kết nối được thiết kế trực tiếp vào tấm phanh cũng giúp đơn giản hóa quá trình lắp ráp và giảm chi phí.
SLM 800 có trục z mở rộng để sản xuất các bộ phận quy mô lớn. Khả năng kết nối nhiều máy thông qua SLM HUB mở ra những khả năng mới cho sản xuất phụ gia kim loại công nghiệp quy mô lớn.
| Thể tích buồng in 500 x 280 x 850 mm ______________________ Đa tia laser (quad) ______________________ Bộ lọc vĩnh viễn ______________________ Thiết lập nhiều máy ______________________ Quản lý bột và xử lý xi lanh tự động SLM HUB |
| Nhận tư vấn chi tiết |
Tác động của công nghệ SLM lên ngành đường sắt
Máy in 3D SLM không chỉ mang lại lợi ích cho quá trình sản xuất tấm phanh mà còn tạo ra những thay đổi tích cực cho ngành đường sắt. Việc chuyển sang in 3D không chỉ giúp Wabtec tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn tăng cường khả năng tùy chỉnh sản phẩm cho các hệ thống đường sắt khác nhau. Sản phẩm in 3D nhẹ hơn, dễ lắp đặt và bảo trì, đồng thời mang lại độ tin cậy cao hơn cho các hệ thống phanh.
Công nghệ sản xuất bồi đắp, đặc biệt là với máy in 3D SLM, hứa hẹn sẽ tiếp tục mở rộng trong ngành đường sắt. Với khả năng in 3D tùy chỉnh nhanh chóng và sản xuất hàng loạt, Wabtec đang mở đường cho việc ứng dụng rộng rãi công nghệ này vào các bộ phận khác của hệ thống giao thông đường sắt.
Một số case-study liên quan:
Máy in 3D kim loại SLM 280: bước tiến mới trong ngành hàng không úc
Tăng gấp 4 lần hiệu suất bộ trao đổi nhiệt cho trực thăng với cấu trúc gyroid
Kết luận
Công nghệ in 3D kim loại, đặc biệt là với máy in 3D SLM, đang cách mạng hóa quy trình sản xuất tấm phanh khí nén tại Wabtec. Sự chuyển đổi này không chỉ giúp đơn giản hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí và tăng cường tính tùy chỉnh, mà còn mở ra tiềm năng mới cho việc sản xuất phụ tùng trong ngành đường sắt. Với khả năng sản xuất hiệu quả và độ tin cậy cao, công nghệ in 3D kim loại hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển và thay đổi cách thức sản xuất trong tương lai.
Nguồn: 3D Printed Brake Panel for the Rail Industry: The Cool Parts Show #52 | Additive Manufacturing
Với Vinnotek, bạn sẽ không chỉ sở hữu một chiếc máy in mà còn có được kiến thức và kỹ năng để tự tin vận hành và tạo ra những sản phẩm độc đáo
Vinnotek tự hào là người đồng hành đáng tin cậy cho các doanh nghiệp đang tìm kiếm giải pháp mới cho quy trình sản xuất của mình. Chúng tôi cung cấp đầy đủ các dịch vụ, từ việc cung cấp máy in 3D FDM Công nghiệp (BigRep, Raise3D, Mingda), máy in 3D kim loại tiên tiến SLM Solutions và phần mềm thiết kế chuyên nghiệp (Materialise, Hexagon) cho đến các khóa đào tạo chuyên sâu và dịch vụ thiết kế tính toán mô phỏng
Hãy để Vinnotek giúp bạn khám phá thế giới của in 3D. Với các dịch vụ đa dạng và chất lượng cao, chúng tôi cam kết sẽ mang đến cho bạn những trải nghiệm toàn diện và tuyệt vời nhất.
Liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ nhanh nhất
☎Số điện thoại: (+84)905300382 (Mr. Huân)
📩Email: sales@vinnotek.com
⚡LinkedIn: https://tinyurl.com/VINNOTEKlinkedin
⚡Facebook: https://tinyurl.com/VINNOTEK
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về chương trình đào tạo công nghệ in 3D của Vinnotek, xin vui lòng liên lạc với chúng tôi tại số điện thoại 0905300382 (gặp Mr. Huân) hoặc email huan.dau@vinnotek.com
