Buồng đốt và vòi phun của động cơ tên lửa truyền thống đòi hỏi hàng tháng để sản xuất, lắp ráp từ nhiều chi tiết riêng lẻ. CellCore đã hợp tác với Nikon SLM Solutions để in toàn bộ buồng đẩy và vòi phun thành một chi tiết liền khối bằng Inconel 718, hoàn thành trong chưa đầy 5 ngày. Đây là bước ngoặt cho thấy in 3D kim loại đang thay đổi hoàn toàn ngành công nghiệp vũ trụ. Chúng tôi tại Vinnotek sẽ phân tích chi tiết case study này.
Tại sao sản xuất động cơ tên lửa truyền thống đang gặp giới hạn?
Động cơ tên lửa là một trong những sản phẩm kỹ thuật phức tạp nhất mà con người từng chế tạo. Buồng đốt phải chịu đồng thời nhiệt độ cực cao từ quá trình cháy nhiên liệu, áp suất khổng lồ, và rung động mãnh liệt trong suốt quá trình phóng.
Để giải quyết bài toán nhiệt, buồng đốt truyền thống được thiết kế với hệ thống kênh làm mát chạy bên trong thành. Tuy nhiên, với phương pháp gia công cũ, các kênh này thường có tiết diện vuông góc và phải được chế tạo riêng rồi hàn nối (brazing) vào thành buồng đốt. Mỗi mối hàn là một điểm tiềm ẩn rủi ro hỏng hóc, đặc biệt trong điều kiện vận hành khắc nghiệt.
Bên cạnh đó, quy trình truyền thống đòi hỏi lắp ráp nhiều chi tiết, thành buồng phải dày để đảm bảo an toàn khi hàn, và thời gian sản xuất kéo dài hàng tuần đến hàng tháng. Tất cả dẫn đến chi phí cao, trọng lượng lớn, và tốc độ phát triển sản phẩm chậm.
Tham khảo thêm: Yêu cầu khắt khe về sức bền chịu kéo trong Giải pháp in 3D ngành hàng không vũ trụ.
CellCore đã ứng dụng in 3D kim loại vào động cơ tên lửa như thế nào?
CellCore hợp tác với Nikon SLM Solutions để thiết kế và in toàn bộ buồng đẩy (thrust chamber) cùng vòi phun (injector) thành một chi tiết liền khối duy nhất bằng công nghệ SLM.
Điểm đột phá nằm ở thiết kế kênh làm mát. Thay vì kênh vuông góc như truyền thống, CellCore tạo ra kênh dẫn có tiết diện tối ưu, chạy liền mạch bên trong thành buồng đốt. Hệ thống kênh này được hình thành trực tiếp trong quá trình in, không cần hàn nối hay lắp ráp thêm. Nhờ vậy, khả năng quản lý nhiệt và độ ổn định cấu trúc đều vượt trội so với thiết kế truyền thống.
Vật liệu được chọn là Inconel 718, hợp kim niken siêu bền, nổi tiếng với khả năng chịu nhiệt độ cao và giữ cơ tính ổn định trong điều kiện khắc nghiệt. Tuy nhiên, Inconel 718 cũng nổi tiếng là vật liệu rất khó gia công bằng phương pháp cắt gọt truyền thống: dao cụ mòn nhanh, tốc độ gia công chậm, chi phí cao. Với in 3D kim loại, vấn đề này được giải quyết triệt để vì quy trình SLM nóng chảy và đông đặc từng lớp bột kim loại mà không cần cắt gọt.
Toàn bộ quá trình in hoàn thành trong chưa đầy 5 ngày, một con số ấn tượng khi so với hàng tuần hoặc hàng tháng của phương pháp truyền thống.
Có thể bạn quan tâm: Xem cách ASCO chế tạo bracket cánh tà Krueger bằng in 3D kim loại cho ngành hàng không.
Kết quả đạt được có đáp ứng yêu cầu khắc nghiệt của ngành vũ trụ không?
Hoàn toàn đáp ứng. Buồng đốt in 3D của CellCore đã chứng minh hiệu quả trên nhiều phương diện quan trọng.
- Về thiết kế làm mát, kênh dẫn tích hợp bên trong thành buồng đốt mang lại hiệu suất tản nhiệt vượt trội so với kênh vuông góc truyền thống. Luồng chất làm mát chảy đều hơn, giảm điểm nóng cục bộ, kéo dài tuổi thọ buồng đốt.
- Về part consolidation, toàn bộ buồng đẩy và vòi phun nằm trong một chi tiết duy nhất. Không còn mối hàn nối, không còn rủi ro rò rỉ tại điểm ghép, và trọng lượng giảm đáng kể nhờ loại bỏ vật liệu thừa tại các mối nối.
- Về vật liệu, Inconel 718 in 3D đạt cơ tính tương đương hoặc tốt hơn so với Inconel 718 gia công truyền thống, đồng thời tiết kiệm đáng kể chi phí dao cụ và thời gian gia công.
- Về tốc độ sản xuất, dưới 5 ngày cho toàn bộ buồng đốt là bước nhảy vọt so với quy trình cũ. Điều này cho phép các công ty vũ trụ lặp lại thiết kế nhanh hơn, thử nghiệm nhiều phương án hơn trong cùng khoảng thời gian.
Bài học nào cho ngành sản xuất công nghệ cao tại Việt Nam?
Case study CellCore cho thấy in 3D kim loại đang mở ra cơ hội cho cả những ứng dụng tưởng như “xa vời” nhất. Nếu buồng đốt tên lửa còn in 3D được thì hầu hết chi tiết kim loại trong công nghiệp đều có thể cân nhắc ứng dụng công nghệ này.
Tại Việt Nam, dù ngành vũ trụ còn ở giai đoạn sớm, nhưng nhu cầu về chi tiết Inconel 718, hợp kim chịu nhiệt, và các linh kiện có kênh làm mát tích hợp rất lớn trong ngành năng lượng, dầu khí, và cơ khí chính xác. Chúng tôi tại Vinnotek sẵn sàng hỗ trợ doanh nghiệp Việt Nam tiếp cận công nghệ này.
Với vai trò đối tác độc quyền Nikon SLM Solutions tại Việt Nam, Vinnotek cung cấp dịch vụ in 3D Inconel 718 và nhiều hợp kim khác trên hệ thống SLM 280 2.0 và NXG XII 600. Tất cả giải pháp được kết nối qua METAMAN, nền tảng hệ sinh thái sản xuất bồi đắp lớn nhất Việt Nam.
Đầu tư bền vững: Tạo sự khác biệt trong năng lực đấu thầu gia công quốc tế bằng Máy in 3D SLM kim loại chất lượng cao do Vinnotek cung cấp.
Câu hỏi thường gặp
Dưới đây là những câu hỏi phổ biến giúp bạn hiểu rõ hơn về ứng dụng in 3D kim loại trong sản xuất động cơ tên lửa và khả năng triển khai thực tế.
- In 3D Inconel 718 có khó không?
Inconel 718 là một trong những vật liệu phổ biến nhất trong in 3D kim loại SLM. Hệ thống Nikon SLM đã có bộ thông số in (parameter set) được tối ưu sẵn cho Inconel 718, đảm bảo mật độ vật liệu trên 99,5% và cơ tính ổn định. Vinnotek cung cấp cả bột Inconel 718 chuẩn công nghiệp lẫn hỗ trợ kỹ thuật để doanh nghiệp triển khai.
- Kênh làm mát tích hợp bên trong chi tiết có ứng dụng nào ngoài tên lửa?
Rất nhiều. Kênh làm mát tích hợp (conformal cooling) được ứng dụng rộng rãi trong khuôn ép nhựa (giảm thời gian làm mát, tăng năng suất), bộ trao đổi nhiệt công nghiệp, turbin khí, và thiết bị điện tử công suất cao. Đây là một trong những ứng dụng mang lại ROI cao nhất của in 3D kim loại.
- Vinnotek có dịch vụ in 3D Inconel 718 cho doanh nghiệp không?
Có. Vinnotek cung cấp dịch vụ in 3D theo yêu cầu (on-demand) cho nhiều loại vật liệu, bao gồm Inconel 718, titanium, nhôm, và thép. Doanh nghiệp chỉ cần gửi file thiết kế, chúng tôi sẽ tư vấn và sản xuất chi tiết theo đúng yêu cầu kỹ thuật.
Liên hệ Vinnotek
📞 Hotline: +84 974 366 166
📧 Email: info@vinnotek.com
📍 79 đường số 37, Vạn Phúc, Thủ Đức, TP.HCM
🌐 vinnotek.com
Vinnotek, Dẫn Dắt Hệ Sinh Thái, Nâng Tầm Sản Xuất Việt.
