Sản xuất bồi đắp (AM) đang mở ra kỷ nguyên mới cho ngành hàng hải, khi Wärtsilä hợp tác với Nikon SLM Solutions, nTopology và Oqton để chế tạo cánh bơm tiên tiến với trọng lượng nhẹ hơn và hiệu suất vượt trội. 

Hãy khám phá cách công nghệ in 3D kim loại đang cách mạng hóa ngành hàng hải qua dự án hợp tác đột phá giữa Wärtsilä và các đối tác, mở ra kỷ nguyên mới cho thiết kế và sản xuất linh kiện tiên tiến.

Giới thiệu 

Wärtsilä, tập đoàn hàng đầu trong lĩnh vực năng lượng và hàng hải, cần phát triển một mẫu cánh bơm (impeller) với thiết kế tối ưu và hiệu năng vượt trội. Sau 500 giờ thử nghiệm dưới các điều kiện khắc nghiệt, kết quả đã chứng minh đây là một giải pháp nhẹ hơn, hiệu quả hơn và có tiềm năng mở ra những cơ hội kinh doanh mới. 

Sản phẩm cánh bơm cuối cùng sau những lần demo

Thách thức của ngành 

Cánh bơm là thiết bị quan trọng trong các hệ thống bơm, phục vụ vận chuyển chất lỏng trong ngành năng lượng. Tuy nhiên, do nhu cầu sử dụng đa dạng, các cánh bơm cần được tùy biến theo yêu cầu cụ thể. Thông thường, để đảm bảo khả năng hoạt động liên tục, các công ty phải sản xuất số lượng lớn và lưu trữ trong kho, vì thời gian sản xuất một mẫu mới có thể kéo dài đến 20 tuần. Điều này làm tăng chi phí tồn kho và gây ra lãng phí. 

Giải pháp: Sản xuất bồi đắp (Additive Manufacturing - AM) 

Nhờ công nghệ in 3D kim loại, các sản phẩm có thể được in theo yêu cầu, giảm thiểu việc sản xuất dư thừa và chi phí lưu kho. Ngoài ra, sản xuất bồi đắp giúp rút ngắn thời gian sản xuất, tăng hiệu năng của linh kiện và tạo điều kiện cho việc lưu trữ các thiết kế dưới dạng kỹ thuật số. Công nghệ này cũng mở ra các mô hình kinh doanh mới như loại bỏ giai đoạn chế tạo mẫu bằng phương pháp đúc, tiết kiệm chi phí dụng cụ hàng chục nghìn euro. 

Quá trình hợp tác 

Để chế tạo cánh bơm tiên tiến này, Wärtsilä đã hợp tác cùng ba đối tác công nghệ: 

🔹 Nikon SLM Solutions – chuyên về giải pháp in 3D kim loại. 

🔹 nTopology – cung cấp phần mềm thiết kế tối ưu hóa. 

🔹 Oqton – cung cấp công cụ mô phỏng quá trình sản xuất với phần mềm Amphyon. 

Sự hợp tác này đã giúp tạo ra một giải pháp đột phá và mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng mới. 

Sự hợp tác thành công giữa Wärtsilä, nTopology, Oqton và Nikon SLM Solutions

Ứng dụng cánh bơm trong ngành hàng hải 

Dự án bắt đầu với việc thiết kế lại cánh bơm nhằm giảm trọng lượng mà vẫn đảm bảo độ bền. nTopology cung cấp công cụ tối ưu hóa thiết kế, giúp giảm khối lượng nhưng vẫn giữ được hiệu năng nhờ vào cấu trúc mắt lưới (lattice). Cánh bơm được in trên máy SLM®280 PS và mô hình được tinh chỉnh thông qua phần mềm mô phỏng Amphyon để đạt độ chính xác cao. 

Cánh bơm đã vượt qua các bài kiểm tra trong phòng thí nghiệm với nhiệt độ lên đến 120°C và tốc độ quay 2.600 vòng/phút trong 500 giờ. Kết quả cho thấy không có dấu hiệu hư hỏng hay mòn, khẳng định chất lượng vượt trội của vật liệu được sử dụng. 

Hình 1: Mặt cắt ngang của phiên bản thứ hai của cánh bơm (thiết kế nhẹ) với mức giảm trọng lượng 40%. 

Hình 3: Mặt cắt ngang của phiên bản đầu tiên của cánh bơm (thiết kế nặng) với mức giảm trọng lượng 5%. 

Hình 3: Hình ảnh cánh bơm đã được thử nghiệm (thiết kế nặng) với mức giảm trọng lượng 5% sau 500 giờ thử nghiệm trên động cơ quy mô thực tế tại phòng thí nghiệm của Wärtsilä.

Tham khảo các dòng máy in 3D SLM TẠI ĐÂY 

Đọc thêm về cấu trúc Lattice: Materialise 3-matic – Giải Pháp Tối Ưu Lattice Structure Trong In 3D

Công nghệ tiên tiến được sử dụng 

Phần mềm nTopology: 

- Tạo ra cấu trúc mắt lưới theo trục quay của cánh bơm, đảm bảo độ cân bằng khi vận hành. 

- Phân tích ứng suất để tùy chỉnh độ dày của các thanh bên trong cấu trúc, vừa giảm trọng lượng vừa đảm bảo độ bền. 

Công nghệ Free Float từ Nikon SLM Solutions: 

- Cho phép in các bề mặt có góc nhỏ đến 20 độ mà không cần cấu trúc hỗ trợ, giảm thiểu khối lượng vật liệu và thời gian xử lý sau in. 

- Giải pháp này đặc biệt hữu ích cho các linh kiện phức tạp như cánh bơm, nơi việc loại bỏ cấu trúc hỗ trợ là rất khó. 

Vật liệu IN718: 

- Đây là hợp kim niken với khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn tốt, thường được sử dụng trong các động cơ tuabin, hàng không và năng lượng. 

- IN718 giữ được độ bền ngay cả ở điều kiện nhiệt độ cao và áp suất lớn, là lựa chọn hoàn hảo cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. 

Kết quả đạt được 

🔹 Giảm 5% trọng lượng cho mẫu đầu tiên (IMP1) và giảm đến 40% cho mẫu thứ hai (IMP2). 

🔹 500 giờ thử nghiệm dưới điều kiện thực tế mà không có dấu hiệu mòn hoặc lỗi. 

🔹 Mô hình được tối ưu hóa đạt độ chính xác với sai số chỉ dưới 400µm. 

🔹 Thời gian sản xuất được rút ngắn nhờ loại bỏ bước tạo mẫu đúc và hạn chế việc sử dụng cấu trúc hỗ trợ. 

Ý kiến của các bên 

“Công việc này đã minh chứng cho sức mạnh của việc chia sẻ chuyên môn hàng đầu giữa các công ty cùng hợp tác vì một mục tiêu chung. Cánh bơm này đã mang đến nhiều đổi mới kỹ thuật và tạo ra giá trị đáng kể cho ứng dụng cuối cùng trên động cơ hàng hải. Chúng tôi đã chế tạo được một bộ phận nhẹ hơn mà trước đây chưa bao giờ tưởng tượng nổi, và ứng dụng này mở ra tiềm năng cho nhiều ứng dụng sản xuất bồi đắp (AM) khác trong ngành hàng hải.” 

— Francesco Trevisan, Wärtsilä 

“Nikon SLM Solutions và Wärtsilä đã hưởng lợi từ mối quan hệ hợp tác lâu dài để tạo ra các linh kiện mới cho ngành năng lượng thông qua công nghệ sản xuất bồi đắp tiên tiến. Dự án này là một trong những dự án đầu tiên sử dụng năng lực mới cho các thiết kế phức tạp của cánh bơm. Với công nghệ này, chúng tôi có thể in các bộ phận quay phức tạp, giúp rút ngắn đáng kể thời gian sản xuất và chi phí xử lý sau in.” 

— Fabrizio Ragusa, Nikon SLM Solutions 

“Chúng tôi đã tạo ra một bộ phận nhẹ hơn mà trước đây chưa bao giờ tưởng tượng nổi. Ứng dụng này mở ra nhiều tiềm năng cho các ứng dụng AM khác trong ngành hàng hải.” 

— Juho Raukola, Wärtsilä 

“Nhờ kiến thức và kinh nghiệm chung của bốn công ty, chúng tôi đã tạo ra một ứng dụng đưa công nghệ AM trong lĩnh vực năng lượng lên một tầm cao mới. Sự kết hợp giữa các công cụ thiết kế sáng tạo, mô phỏng biến dạng trước và sản xuất đã tạo ra một bộ phận nổi bật trên nhiều khía cạnh. Giảm tối đa trọng lượng, nâng cao hiệu suất và thời gian sản xuất chỉ trong vài ngày — tất cả hội tụ trong một bộ phận duy nhất.” 

— Lorenz Kropholler, Nikon SLM Solutions 

“Free Float là một bước đột phá khác cho phép tạo ra những thiết kế ngoạn mục đồng thời khai thác triệt để khả năng giảm trọng lượng vốn có của AM. Công nghệ này đã được chứng minh và xác thực bởi một người dùng cuối có yêu cầu khắt khe. Đây là minh chứng cho khả năng của chiếc máy AM kim loại đa laser tầm trung tiên tiến nhất trên thị trường.” 

— Benjamin Haas, Nikon SLM Solutions 

Ý nghĩa và tiềm năng tương lai 

Sản phẩm cánh bơm tiên tiến này không chỉ giúp Wärtsilä cải thiện hiệu quả vận hành mà còn mở ra những cơ hội kinh doanh mới trong lĩnh vực sản xuất linh kiện thay thế. Nhờ sản xuất bồi đắp và các công cụ kỹ thuật số, công ty có thể nhanh chóng đáp ứng nhu cầu thị trường mà không cần dự trữ số lượng lớn linh kiện. 

Sự hợp tác này cho thấy tiềm năng to lớn của công nghệ in 3D kim loại trong việc phát triển các giải pháp tối ưu hơn cho ngành năng lượng và hàng hải. Với công nghệ tiên tiến từ Nikon SLM Solutions, nTopology và Oqton, Wärtsilä đã khẳng định được vị thế dẫn đầu trong đổi mới công nghệ sản xuất. 

Kết luận 

Dự án này là minh chứng cho sức mạnh của sản xuất bồi đắp và sự hợp tác liên ngành. Với công nghệ in 3D kim loại, các doanh nghiệp không chỉ tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn mở ra những hướng đi mới trong phát triển sản phẩm và dịch vụ. Wärtsilä cùng các đối tác đã tạo ra một cánh bơm tiên tiến, không chỉ nhẹ hơn và hiệu quả hơn, mà còn giúp nâng cao khả năng cạnh tranh trong ngành công nghiệp hàng hải. 

Nguồn: Nikon SLM Solutions Resources 

Vinnotek tự hào là nhà phân phối chính thức của các dòng máy in 3D kim loại hàng đầu thế giới - Nikon SLM Solutions, mang đến những công nghệ tiên tiến nhất cho ngành năng lượng.

Với năng lực vượt trội, Vinnotek không chỉ cung cấp thiết bị in 3D hiện đại mà còn hỗ trợ khách hàng thông qua các dịch vụ thiết kế, tính toán và mô phỏng chuyên sâu. Chúng tôi đồng hành cùng doanh nghiệp trong các dự án đòi hỏi tối ưu sản phẩm, giúp rút ngắn thời gian sản xuất, giảm chi phí và nâng cao hiệu suất của các linh kiện quan trọng trong hệ thống năng lượng.

Vinnotek cam kết mang đến những giải pháp sáng tạo, giúp khách hàng khai thác tối đa tiềm năng của sản xuất bồi đắp.

Kể cho Vinnotek nghe về dự án của bạn!  

THÔNG TIN LIÊN HỆ:  

☎Số điện thoại: (+84)905300382  

📩Email: sales@vinnotek.com  

⚡LinkedIn: https://tinyurl.com/VINNOTEKlinkedin  

⚡Facebook: https://tinyurl.com/VINNOTEK 

Bình luận của bạn sẽ được duyệt trước khi đăng lên
article