Ngành công nghệ in 3D đang phát triển với tốc độ rất nhanh và đang được ứng dụng rộng rãi vào nhiều ngành công nghiệp khác nhau, trong đó ngành in 3D kim loại là một trong những mảng phát triển nhanh nhất.

Trong vòng 5 năm trở lại đây, ngành công nghệ sản xuất bồi đắp kim loại (hay in 3D kim loại) đã có những bước phát triển mạnh mẽ cả về công nghệ, vật liệu, cùng với sự ra đời của các máy in 3D giá rẻ. Những yếu tố này, cùng với sự phát triển vượt bậc trong mảng thiết kế kỹ thuật số, đã tạo ra rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ hàng không vũ trụ đến lĩnh vực sản xuất ô tô, lĩnh vực y tế. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến:

1. Sản phẩm số lượng hạn chế, hoặc sản phẩm đặc biệt (Low-volume, specialty parts)

Đây là loại ứng dụng lớn và rộng nhất trong mảng in kim loại với sản phẩm trải dài từ các thiết bị sản xuất cho đến khung xe đạp chất lượng cao hay cánh tay robot. 

Van thủy động lực thiết kế bởi Gen3D và in 3D kim loại HBD (nguồn HBD)X

Các công ty lựa chọn in 3D trong trường hợp những phần mềm thiết kế đã tạo ra những sản phẩm tốt hơn, hiệu quả hơn và chỉ có thể được tạo ra thông qua công nghệ in 3D. Với những thiết kế phức tạp, chẳng hạn như van thủy lực như hình trên, chỉ có thế được sản xuất bằng phương pháp in 3D. 

Tương tự như vậy, những sản phẩm mang tính đặc biệt cần phải sử dụng nhiều quy trình trong quá trình sản xuất như hàn, đúc, lắp ghép thì in 3D thường sẽ nhanh và hiệu quả hơn. Hiện nay có một vài công ty, chẳng hạn như BMW đã áp dụng công nghệ in 3D kim loại vào việc sản xuất hàng loạt những sản phẩm mang tính đặc biệt như vậy. 

Những công ty dưới đây đã và đang dùng công nghệ in 3D để sản xuất hàng loạt những sản phẩm có số lượng hạn chế hoặc có tính đặc biệt:

- NASA sản xuất bộ bơm nhiên liệu cho động cơ tên lửa bằng cách thiết kế và in 3D, với kết quả là sản phẩm in 3D có số lượng phụ tùng ít hơn 45% so với sản xuất truyền thống

- Công ty sản xuất sản phẩm bồn tắm Grohe sản xuất vòi nước bằng phương pháp in 3D kim loại với khối lượng của sản phẩm nhẹ hơn 1 nửa so với thiết kế truyền thống ban đầu

- Nhằm làm tăng tuổi thọ của sản phẩm, công ty Ulterra, một công ty chuyên sản xuất phụ tùng cho ngành dầu khí sử dụng máy in 3D của ExOne để tạo ra sản phẩm có tuổi thọ dài hơn và chi phí rẻ hơn so với sản xuất truyển thống

- Công ty GE dùng in 3D kim loại để in cánh turbine cho động cơ máy bay GE9X, động cơ máy bay lớn nhất thế giới, sẽ được dùng cho máy bay Boeing 777 thế hệ mới

- Hãng xe hơi Porsche hoàn thành thử nghiệm độ bền cho những pistons được in 3D cho động cơ 911 GT2 RS và kết luận rằng những piston được in từ Nhôm này tốt hơn piston được đúc (cast) hoặc nén (forged). Piston in 3D nhẹ hơn, dẫn đến công suất được tăng lên khoảng 30 hp

2. Vật mẫu kim loại (Functional Metal Protoypes)

Hiện nay việc in vật mẫu kim loại có khả năng hoạt động chính xác với sản phẩm cuối cùng là một trong những ứng dụng phổ biến của in 3D kim loại.

Những vật mẫu in kim loại được in cùng loại vật liệu với sản phẩm cuối cùng đã giúp cho các kỹ sư có được những sự khẳng định chắc chắn về ý tưởng thiết kế, vượt ra ngoài giới hạn của sự cảm nhận về hình dáng. Khả năng vận hành, đạt yêu cầu cho sức khỏe (ergonomics) và khả năng chế tạo đều được kiểm chứng một cách dễ dàng. Chi phí cao cùng với độ phức tạp của việc chế tạo là một sự cản trở lớn cho việc sản xuất một số vật mẫu kim loại. Trong khi đó, công nghệ in 3D kim loại lại không cần dụng cụ đặc thù (tooling), không cần thiết lập máy móc phức tạp, và thường nhanh hơn so với sản xuất truyền thống đã giúp kỹ sư rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm rất nhiều. 

Dưới đây là một số ví dụ về việc dùng in 3D kim loại để làm vật mẫu:

- Lumenium, công ty có trụ sở tại Virginia phát triển một động cơ đốt trong đột phá bằng công nghệ in 3D, qua đó giảm thời gian phát triển sản phẩm khoảng 25%

- Các công ty sản xuất dụng cụ đồ bếp đã phát triển phương pháp tạo mẫu nhanh dùng công nghệ in 3D kim loại nhằm tạo ra những sản phẩm độc đáo, rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm, và thậm chí là sản xuất hàng loạt với số lượng hạn chế

- Shukla Medical sử dụng máy in 3D kim loại Metal X của Markforged để chế tạo vật mẫu thiết bị phẫu thuật để thử nghiệm trước khi sản xuất hàng loạt

3. Sản xuất phụ tùng hoặc những sản phẩm không còn được sản xuất nữa (Obsolete parts)

Dù là những thay thế tạm thời hay vĩnh viễn, việc có được khả năng để in những phụ tùng thiết yếu ngay tại nhà máy vào lúc cần làm cho việc đầu tư vào in 3D kim loại là một đầu tư thông minh. Đại dich Covid-19 càng làm cho công nghệ in 3D càng quan trọng thông qua việc rút ngắn chuỗi cung ứng và khả năng cung cấp sản phẩm thiết yếu ngay tại địa phương. 
 
Đối với những nhà sản xuất thiết bị gốc, đang có một cuộc cách mạng diễn ra trong việc quản lý vật tư. Thay vì phải tích trữ hàng ngàn hay chục ngàn sản phẩm hay phụ tùng, nhà sản xuất chỉ cần lưu giữ một hệ thống quản lý số hóa các sản phẩm cần in, tiết kiệm được rất nhiều không gian và giảm chi phí sản xuất. Việc in 3D kim loại có thể tạo ra sản phẩm thật trong thời gian vài giờ hoặc vài ngày tùy theo kích thước sản phẩm.

Ngoài việc sản xuất phụ tùng, in 3D kim loại còn giúp kéo dài tuổi thọ và khả năng sửa chữa của những sản phẩm đã ngừng sản xuất. Dưới đây là một số ví dụ các công ty dùng in 3D kim loại để sản xuất phụ tùng:

- Porsche sử dụng in 3D kim loại để sản xuất phụ tùng cho những xe dòng hiếm, tạo ra sự lựa chọn rộng rãi cho những phụ tùng quý hiếm với mức giá rẻ hơn nhiều so với phụ tùng ban đầu

- Deutsche Bahn cho in 3D kim loại từ những bản vẽ kỹ thuật sẵn có hoặc từ việc scan các sản phẩm sẵn có để tạo ra phụ tùng thay thế cho những mẫu tàu thế hệ cũ

- U.S. Marine Corp đã phê chuẩn quy trình in 3D kim loại nhằm thay thế những phụ tùng bị hư hỏng của xe tăng

- Thông qua công nghệ in 3D, ArcelorMittal, tập đoàn sản xuất thép đa quốc gia trụ sở chính tại Luxembourg có khả năng in các phụ tùng theo yêu cầu và thông qua đó giảm được việc tích trữ nhiều phụ tùng

- Mercedes-Benz hiện tại đã có dịch vụ in phụ tùng từ catalogue kỹ thuật số

Đọc ngay: ĐƯA CADILLAC ELDORADO CỔ ĐIỂN VÀO KỶ NGUYÊN IN 3D KIM LOẠI

4. Giải phẫu và cấy nha khoa 

 

Bộ phận xương hông được in 3D kim loại bởi công ty Stryker

Lĩnh vực thiết bị y tế có nhiều tiềm năng lớn để ứng dụng công nghệ in 3D kim loại, không chỉ trong phạm vị ứng dụng mà còn là nhu cầu lớn về số lượng. Trong các dự án ứng dụng công nghệ in 3D thì hiện nay lĩnh vực y tế đang dẫn đầu từ các ứng dụng trong nha khoa, đến cấy ghép xương hông theo một báo cáo về ứng dụng công nghệ in 3D toàn cầu bởi công ty nghiên cứu SmarTech.

Mặc dù các phòng lab nha khoa hiện tại đang sử dụng công nghệ in 3D nhựa để tạo khuôn và sứ áp dụng cho việc thay răng, việc ứng dụng in 3D kim loại để tạo ra những cấy ghép vĩnh viễn đang phát triển rất nhanh. Ngoài lĩnh vực nha khoa, số lượng ngày càng tăng việc áp dụng in 3D kim loại để tạo ra các bộ phận cấy ghép vào cơ thể người cũng phát triển với tốc độ rất ấn tượng. 

Các chuyên gia phẫu thuật đang ngày càng thất vọng với những hạn chế của những bộ phận có sẵn được sản xuất theo một vài kích thước tiêu chuẩn, việc  này cũng giúp đẩy mạnh quá trình ứng dụng in 3D để tạo ra những sản phẩm dành riêng cho từng bệnh nhân. Dưới đây là một số công ty đang sử dụng in 3D kim loại để sản xuất sản phẩm cấy ghép trong ngành y tế:

- Swift Dental Group đến từ Vương quốc Anh đã thay từ việc sản xuất bằng phương pháp đúc truyền thống sang sử dụng in 3D kim loại để tạo ra những sản phẩm cấy ghép trong nha khoa nhằm tăng mức độ hiệu quả và vẫn duy trì được độ chính xác sử dụng máy in 3D từ cty Renishaw

- Stryker, một trong những công ty thiết bị y tế hàng đầu trên thế giới đã sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất những bộ phận thay thế cho xương hông và xương đầu gối

- Toughware Prosthetics sử dụng in 3D kim loại để sản xuất những sản phẩm có khối lượng nhẹ, kết cấu phức tạp bằng vật liệu hợp kim thép được pha trộn với đồng, những sản phẩm này không thể sản xuất được bằng phương pháp gia công truyền thống

- Graft3D Healthcare Solutions, một công ty ở Chennai, Ấn độ sử dụng phần mềm và in 3D kim loại dể in những bộ phận cấy ghép hàm sử dụng vật liệu Titanium

- AK Medical sử dụng một hạm đội 8 máy in Arcam EBM của GE để sản xuất những sản phấm cấy ghép cho lĩnh vực chấn thương chỉnh hình ở Trung Quốc

Tìm hiểu thêm: Cấy ghép nha khoa in 3D: Cá nhân hóa trải nghiệm cho từng bệnh nhân

5. Đồ trang sức và nghệ thuật trang trí

Đồ trang sức Ora Pendant được thiết kế bởi Bathsheba Grossman và in bởi Materialise

Các nhà thiết kế đã vượt ra khỏi giới hạn thiết kế thông qua việc sử dụng công nghệ in 3D để in trực tiếp đồ trang sức bằng vật liệu kim loại. Những thiết kế đẹp, phức tạp, không thể sản xuất bằng phương pháp truyền thống đã được tạo ra bằng công nghệ in 3D kim loại. 
 
Dưới đây là một số ví dụ về việc ứng dụng in 3D trong ngành trang sức:

- Arlid Links một công ty trang sức hàng đầu cho in 3D kim loại đồ trang sức sử dụng vật liệu bột kim loại lấy từ những vũ khí tịch thu trong các khu tranh chấp

- Nhà thiết kế trang sức người Brazil Veronica Nunes sáng lập ra một công ty chuyên thiết kế và in 3D những đồ trang sức rất độc đáo và tinh xảo

 

Vinnotek: Đối Tác Đáng Tin Cậy Cho Giải Pháp Thiết Kế Và Tính Toán Mô Phỏng In 3D 

Hành trình đổi mới của Rolf Lenk Werkzeug- und Maschinenbau GmbH minh chứng cho sức mạnh của in 3D kim loại trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất. Tuy nhiên, để khai thác tối đa tiềm năng của in 3D, cần có dịch vụ thiết kế và tính toán mô phỏng chuyên nghiệp

Tại đây, Vinnotek tự hào là đối tác đáng tin cậy, cung cấp dịch vụ thiết kế và tính toán mô phỏng in 3D cho các bộ phận quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. 

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 và Titomic - nhà tiên phong trong ứng dụng sản xuất bồi đắp quy mô lớn, như dụng cụ, phụ tùng và bộ phận máy móc, thay thế các hình thức sản xuất truyền thống.  

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. 


Thông tin liên hệ:  

☎Số điện thoại: (+84)905300382  

📩Email: sales@vinnotek.com  

💻Website: https://vinnotek.com/  

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

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

 
article