ĐĂNG KÝ TƯ VẤN MIỄN PHÍ
Vui lòng để lại thông tin của bạn, chúng tôi sẽ liên hệ lại ngay sau ít phút
Thương hiệu:
Máy in 3D Cold Spray - Công nghệ siêu âm không nhiệt
Máy in 3D Cold Spray đang mở ra một bước ngoặt trong sản xuất kim loại, nơi các giới hạn của công nghệ nhiệt như SLM hay DED bị xóa bỏ. Thay vì nung chảy vật liệu, Cold Spray sử dụng động năng siêu âm để bắn các hạt kim loại vào bề mặt, tạo ra chi tiết có độ bền cao, mật độ gần 100% và không biến đổi cơ tính. Với tốc độ in cực nhanh, build size khổng lồ và khả năng in hầu hết kim loại từ Titanium, Nhôm đến Đồng hay Tantalum, công nghệ này trở thành giải pháp tối ưu cho aerospace, defense, năng lượng và các ứng dụng repair & remanufacturing. Vinnotek đồng hành cùng bạn, cung cấp máy, phần mềm, kỹ thuật và dịch vụ toàn diện để biến ý tưởng thành chi tiết kim loại chất lượng cao, nhanh chóng và hiệu quả.1. Máy in 3D Cold Spay - Cách mạng in 3D kim loại thế hệ mới
Trong khi các công nghệ in 3D kim loại truyền thống như SLM hay DED mang lại khả năng tạo hình tự do, chúng vẫn tồn tại nhiều hạn chế đáng kể. Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) làm thay đổi cơ tính vật liệu, tốc độ in chậm chỉ đạt 10–100 cm³/giờ, build size bị giới hạn dưới 1 m³, và các chi tiết dễ bị nứt, cong vênh do thermal stress. Thêm vào đó, vấn đề porosity thường xuất hiện và chỉ một số kim loại nhất định có thể in được.Cold Spray đánh dấu một bước đột phá hoàn toàn mới: công nghệ không dùng nhiệt, dựa trên nguyên lý động năng siêu âm để bắn các hạt kim loại vào bề mặt, giúp vật liệu giữ nguyên tính chất cơ lý, mật độ gần như tuyệt đối và loại bỏ hoàn toàn HAZ. Với tốc độ in cực nhanh đạt 10–100 kg/giờ, nhanh hơn SLM đến 1.000 lần, cùng khả năng build khổng lồ lên tới hàng mét (10 m × 1.5 m × 3 m), Cold Spray mở ra khả năng sản xuất các chi tiết kim loại kích thước lớn mà trước đây tưởng chừng không thể.Đặc biệt, công nghệ này linh hoạt với mọi loại kim loại, kể cả những vật liệu khó gia công như Titanium, Đồng, Nhôm, Tantalum, và còn có thể deposit đa vật liệu cùng lúc để tạo các chi tiết chức năng phức tạp. Nhờ vậy, Cold Spray trở thành lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng chiến lược trong hàng không vũ trụ (large aerospace parts), quốc phòng, khai thác mỏ, dầu khí, hàng hải, cũng như repair & remanufacturing – nơi yêu cầu tốc độ, chất lượng và hiệu quả vật liệu cao nhất.2. Công nghệ in 3D Cold Spray (Supersonic Cold Spray) là gì?
Máy in 3D Cold Spray sử dụng công nghệ Supersonic Cold Spray, một phương pháp in kim loại không dùng nhiệt, dựa trên động năng siêu âm để kết nối các hạt kim loại mà không làm nóng chảy chúng. Trong quá trình hoạt động, bột kim loại kích thước 5–50 μm được đưa vào đầu phun, khí nén Nitrogen hoặc Helium được làm nóng đến ~500–1,000°C nhưng không đủ để nung chảy kim loại. Khí giãn nở qua De Laval nozzle, đạt tốc độ siêu âm Mach 2–4 (500–1,200 m/s), đẩy các hạt kim loại bắn vào bề mặt với động năng cực lớn, tạo ra plastic deformation, giúp các hạt bám chắc vào nhau. Toàn bộ quá trình là bonding cơ học thuần túy, không hàn, không nung chảy, giữ nguyên tính chất vật liệu gốc. Điểm nổi bật là kim loại kết nối nhờ động năng, nhiệt độ deposit chỉ ~100–500°C, giống như “đấm” kim loại vào nhau với tốc độ ánh sáng, đảm bảo mật độ cao, không porosity và không hình thành vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Nhờ vậy, Cold Spray có thể in được mọi loại kim loại, từ Titanium, Nhôm, Đồng cho đến các vật liệu khó gia công như Tantalum, với tốc độ cao và kích thước build lớn, vượt trội so với các công nghệ nhiệt như SLM hay DED.
3. Ưu điểm vượt trội của máy in 3D Cold Spray
Máy in 3D Cold Spray mang đến những ưu điểm vượt trội mà các công nghệ in kim loại truyền thống như SLM hay DED không thể sánh kịp. Đầu tiên, không có vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ), giúp giữ nguyên 100% tính chất vật liệu gốc, không xảy ra chuyển pha hay biến dạng hạt (grain growth), lý tưởng cho những vật liệu nhạy cảm với nhiệt. Tiếp theo, tốc độ in khủng khiếp: từ 10–100 kg/giờ, so với chỉ 10–100 gram/giờ của SLM, nhanh hơn 1.000 lần. Ví dụ, để build 1 tấn kim loại, Cold Spray chỉ mất 10–100 giờ, trong khi SLM cần tới 10.000 giờ.Ngoài ra, kích thước build khổng lồ cũng là một điểm mạnh vượt trội. Với hệ thống Titomic, máy có thể in các chi tiết lên tới 10m × 1.5m × 3m, không bị giới hạn bởi chamber size, đủ khả năng chế tạo cả thân máy bay hay thân tàu thủy. Mật độ sản phẩm cực cao, zero porosity, đạt 98–99,9%, không có hiện tượng gas entrapment, mang lại tuổi thọ fatigue vượt trội.Cold Spray còn hỗ trợ multi-material, cho phép deposit nhiều kim loại cùng lúc như Ti + Al + Cu, hoặc tạo Functionally Graded Materials (FGM) mà không gặp vấn đề diffusion vì kim loại không nóng chảy. Công nghệ này in được hầu hết các kim loại, từ Copper (khó in với SLM do phản xạ laser), Aluminum (dễ nứt với SLM), Titanium, Inconel, Tantalum, đến cả Magnesium – vốn nguy hiểm khi nung chảy.Cuối cùng, ứng dụng Repair & Remanufacturing giúp phục hồi các chi tiết cũ, thêm vật liệu lên bề mặt mà không làm hỏng substrate, mở ra giải pháp tiết kiệm chi phí, giảm lãng phí và tăng vòng đời sản phẩm. Nhờ những ưu điểm này, Cold Spray thực sự là bước đột phá trong sản xuất kim loại thế hệ mới, kết hợp tốc độ, kích thước và khả năng xử lý vật liệu phức tạp mà không phương pháp nào khác đạt được.>>> Xem thêm: Các dòng máy in 3D công nghiệp GIÁ TỐT nhất thị trường
4. So sánh công nghệ in 3D Cold Spray với SLM và DED
Máy in 3D Cold Spray, SLM và DED đều là những công nghệ additive manufacturing (AM) tiên tiến, nhưng mỗi phương pháp có những ưu điểm và giới hạn riêng. Cold Spray nổi bật với khả năng in kim loại không cần nhiệt, tốc độ cực nhanh và build size lớn, trong khi SLM và DED vẫn dựa trên năng lượng nhiệt để nung chảy kim loại, dẫn đến các hạn chế về HAZ, porosity và giới hạn kích thước chi tiết.| Tiêu chí | Cold Spray | SLM (Nung chảy laser chọn lọc) | DED (Nung chảy có định hướng) |
| Nguyên lý | Động năng siêu âm bắn bột kim loại → kết dính cơ học | Laser nung chảy bột kim loại → kết dính nóng chảy | Laser / Electron beam nung chảy dây/bột kim loại → kết dính nóng chảy |
| Nhiệt độ vận hành | 100–500°C (không nung chảy) | 1,500–3,000°C (nóng chảy) | 1,500–3,000°C (nóng chảy) |
| Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) | Không có | Có | Có |
| Tốc độ tạo lớp | 10–100 kg/giờ | 10–100 g/giờ | 1–10 kg/giờ |
| Kích thước chi tiết tối đa | Hàng mét (10m × 1,5m × 3m) | <1 m³ | ~1–2 m³ |
| Độ rỗng vật liệu (porosity) | Không rỗng (~98–99,9% mật độ) | 1–5% (tùy quy trình) | 1–3% |
| Hỗ trợ đa vật liệu | Có (Vật liệu phân cấp - FGM) | Hạn chế | Một số kết hợp kim loại |
| Vật liệu khả dụng | Hầu hết kim loại: Ti, Al, Cu, Ni, Ta, Mg… | Kim loại phản xạ cao khó in | Kim loại chịu nhiệt cao tốt hơn |
| Ứng dụng nổi bật | Chi tiết lớn, sửa chữa & tái sản xuất | Hàng không vũ trụ, y tế, chi tiết chính xác | Khuôn lớn, hàng không vũ trụ, sửa chữa |
| Chi phí vận hành | Thấp hơn so với SLM/DED nhờ tiết kiệm thời gian và vật liệu | Cao (vật liệu đắt, thời gian in lâu) | Trung bình–cao |
| Độ chính xác | ±0,05–0,1 mm (sau gia công CNC) | ±0,01–0,05 mm | ±0,05–0,1 mm |
5. Các loại máy in 3D Cold Spay mà Vinnotek cung cấp
Vinnotek tự hào là đối tác chính thức của Titomic tại Việt Nam, mang đến giải pháp máy in 3D Cold Spray tiên tiến, giúp các doanh nghiệp và trung tâm nghiên cứu tiếp cận công nghệ in kim loại siêu tốc, không nhiệt, với kích thước chi tiết khổng lồ và khả năng xử lý đa vật liệu. Từ sản xuất cấu kiện hàng không vũ trụ lớn, sửa chữa và tái tạo chi tiết công nghiệp nặng, đến các ứng dụng nghiên cứu và phát triển, Vinnotek cung cấp đầy đủ hệ thống Cold Spray với nhiều kích thước và cấu hình, đáp ứng mọi nhu cầu sản xuất.5.1 Titomic D623
Hệ thống Cold Spray Titomic D623 là giải pháp tiên tiến được thiết kế cho các ứng dụng sửa chữa, phục hồi và gia cường nhiều loại chi tiết kim loại — từ linh kiện động cơ, khuôn đúc cho đến các cụm cơ khí giá trị cao.Bằng cách gia tốc các hạt kim loại tới vận tốc siêu âm, D623 tạo nên quá trình phun đắp ở trạng thái rắn (solid-state deposition), không làm nóng chảy vật liệu, qua đó duy trì đặc tính cơ học gốc và loại bỏ hoàn toàn hiện tượng biến dạng nhiệt hoặc oxy hóa bề mặt.Ngoài chức năng phục hồi chi tiết, hệ thống còn đặc biệt hiệu quả trong các ứng dụng như bịt kín bề mặt (sealing), chống ăn mòn và mài mòn, phục hồi kích thước, cũng như tăng khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt. D623 có thể phủ các lớp vật liệu có mật độ cao và độ bám dính vượt trội, chẳng hạn như lớp phủ dẫn điện, lớp phủ chống ăn mòn, hoặc lớp kim loại tăng cứng chống mài mòn.Với thiết kế linh hoạt, D623 không chỉ xử lý được các kim loại kỹ thuật mà còn tương thích với vật liệu thủy tinh, gốm và một số loại polymer, mở ra khả năng ứng dụng đa vật liệu trong lĩnh vực gia công bề mặt tiên tiến. Dù được sử dụng cho bảo trì hàng không, sửa chữa khuôn mẫu, hay sản xuất chi tiết tùy chỉnh, hệ thống D623 luôn đảm bảo chất lượng phủ ổn định, hiệu suất cao, giúp kéo dài tuổi thọ linh kiện và tối ưu chi phí vận hành.
5.2 Titomic D525
Hệ thống Cold Spray áp suất thấp Titomic D523 là giải pháp phun đắp – phục hồi – in 3D kim loại di động, linh hoạt và hiệu quả cho nhiều ứng dụng công nghiệp. Bằng công nghệ phun đắp ở trạng thái rắn, hệ thống gia tốc các hạt kim loại đến vận tốc cận siêu âm, giúp chúng liên kết trực tiếp lên bề mặt vật liệu mà không cần nung chảy, qua đó loại bỏ biến dạng nhiệt và oxy hóa bề mặt, đồng thời đảm bảo độ chính xác và độ bám dính cao.D523 được sử dụng để ngăn ngừa và sửa chữa ăn mòn hoặc khuyết tật bề mặt trên các chi tiết xy lanh, phục hồi ổ trục, sửa chữa khuôn và mẫu đúc cho nhựa, thủy tinh và kim loại. Ngoài ra, máy còn có thể hàn kín (hermetically seal) các bộ tản nhiệt, dàn lạnh, điều hòa không khí, và phủ các lớp dẫn điện hoặc lớp chống ăn mòn chuyên dụng.Với thiết kế gọn nhẹ, tiết kiệm năng lượng và dễ vận hành, Titomic D523 mở ra nhiều khả năng mới trong bảo trì, gia công bề mặt và in 3D chức năng, phục vụ hiệu quả cho các ngành như ô tô, khuôn mẫu, hàng không, và năng lượng.
5.3 TKF 1000 của Titomic
Chủ động nắm quyền sản xuất trong tay bạn — cắt giảm chi phí, rút ngắn thời gian và đơn giản hóa chuỗi cung ứng với hệ thống in 3D kim loại mô-đun Titomic TKF™ 1000.Được thiết kế với tính linh hoạt và khả năng mở rộng cao, TKF™ 1000 mang công nghệ Cold Spray Additive Manufacturing trực tiếp vào nhà máy của bạn, giúp nhóm kỹ sư tự do tạo mẫu, thử nghiệm và sản xuất các chi tiết kim loại hiệu năng cao ngay tại chỗ — không cần nung chảy, không biến dạng nhiệt, và giữ nguyên cơ tính vật liệu gốc.Từ tạo mẫu nhanh (rapid prototyping), nghiên cứu & phát triển (R&D), đến sản xuất lô nhỏ hoặc gia công theo nhu cầu (on-demand manufacturing), hệ thống mang lại năng lực sản xuất công nghiệp trong một thiết bị nhỏ gọn và dễ tích hợp.Với kiến trúc mô-đun, TKF™ 1000 có thể mở rộng linh hoạt, cho phép doanh nghiệp chuyển đổi liền mạch từ giai đoạn thử nghiệm sang sản xuất thực tế. Dù bạn đang tối ưu khuôn mẫu, phát triển chi tiết hàng không, hay sản xuất linh kiện tùy chỉnh tại chỗ, TKF™ 1000 chính là bước tiến đột phá đưa tương lai của sản xuất kim loại đến ngay xưởng của bạn.
5.4. Hệ thống in 3D Custom TKF Systems
Với vùng tạo hình tùy chỉnh kích thước lớn, TKF™ 9000 mở ra khả năng sản xuất vô tận cho các chi tiết kim loại có kích thước lớn hoặc hình dạng phức tạp, đảm bảo tốc độ cao, độ chính xác vượt trội và chất lượng bề mặt đồng nhất. Công nghệ Cold Spray không làm nóng chảy vật liệu, giúp duy trì đặc tính cơ học nguyên bản và tạo liên kết rắn chắc giữa các lớp phủ kim loại.Nhờ đó, doanh nghiệp có thể giảm chi phí, giảm hao hụt vật liệu, và rút ngắn thời gian sản xuất, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn bền vững hiện đại. TKF™ 9000 là lựa chọn lý tưởng cho các ngành hàng không, quốc phòng, đóng tàu, khai khoáng và cơ khí nặng – nơi hiệu suất, độ tin cậy và tính bền vững là yếu tố cốt lõi.
> Có thể bạn quan tâm: Các dòng máy in 3D kim loại đang được QUAN TÂM NHẤT:
6. Ứng dụng chiến lược của Cold Spray
Công nghệ Cold Spray mở ra khả năng sản xuất và phục hồi chi tiết kim loại lớn, phức tạp mà không cần nung chảy, giữ nguyên tính chất vật liệu, loại bỏ nứt, co ngót hay porosity. Với tốc độ cao, build size khổng lồ và đa dạng vật liệu, Cold Spray là giải pháp tối ưu cho các ngành hàng không, quốc phòng, khai thác, dầu khí và công nghiệp nặng, giúp rút ngắn thời gian sản xuất, giảm chi phí, tiết kiệm vật liệu và tăng tuổi thọ chi tiết.Ngành Hàng không Vũ trụ (Aerospace)Trong ngành hàng không vũ trụ, các chi tiết cấu trúc lớn như thân máy bay, dầm cánh và bulkhead đòi hỏi nhẹ, bền và hình học phức tạp. Máy in 3D Cold Spray cho phép sản xuất trực tiếp các chi tiết dài 3–5 m với cơ tính vật liệu ổn định, giảm trọng lượng 50–70% so với gia công từ khối nguyên liệu. Ví dụ, với floor beam Boeing 787, phương pháp truyền thống dùng 500 kg billet chỉ tạo ra chi tiết 50 kg, lãng phí 90% vật liệu, trong khi Cold Spray chỉ cần 60 kg bột, giảm lãng phí còn 17%, tiết kiệm 50.000 USD và rút ngắn 70% thời gian sản xuất. Các vật liệu phổ biến gồm Ti6Al4V, Al7075, AlSi10Mg và Inconel 625. Cold Spray nhờ đó trở thành giải pháp chiến lược, tối ưu trọng lượng, vật liệu và thời gian chế tạo trong hàng không hiện đại.
Ngành Quốc phòng (Defense & Military)Trong lĩnh vực quốc phòng, Cold Spray đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và sửa chữa thiết bị quân sự nhờ khả năng xử lý các chi tiết kim loại lớn, chịu lực cao và chống ăn mòn. Ứng dụng hải quân bao gồm sửa chữa cánh tàu, thân tàu, vòm sonar và bộ phận tàu ngầm từ hợp kim titan. Với thiết bị quân sự mặt đất và hàng không, công nghệ này hỗ trợ chế tạo giáp xe tăng FGM, sửa chữa chi tiết máy bay và linh kiện vũ khí phức tạp. Cold Spray cho phép phục hồi trực tiếp tại hiện trường, giảm chi phí và thời gian gián đoạn, đồng thời giữ nguyên tính chất cơ học của vật liệu, trở thành công cụ chiến lược nâng cao hiệu quả và linh hoạt trong quốc phòng hiện đại.
Ngành Khai thác (Mining & Resources)Trong ngành khai thác và tài nguyên, Cold Spray là giải pháp tối ưu để sửa chữa và kéo dài tuổi thọ thiết bị trong môi trường khắc nghiệt. Các ứng dụng phổ biến bao gồm phục hồi răng gầu với lớp phủ chống mài mòn, con lăn băng tải tăng tuổi thọ 3-5 lần, cánh bơm phục hồi các chi tiết hao mòn, và hàm nghiền với lớp hardface bổ sung để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí bảo trì.Ngoài ra, Cold Spray còn được áp dụng cho sản xuất mới các chi tiết chịu mài mòn, như wear plates với lớp phủ WC-Co trên thép hay ống slurry chống ăn mòn, đảm bảo tuổi thọ lâu dài và hiệu suất ổn định.
Ngành Dầu khí (Oil & Gas)Trong lĩnh vực thiết bị ngoài khơi, các giải pháp thường được áp dụng bao gồm: phủ lớp chống ăn mòn Inconel cho ống đứng Sửa chữa và phủ bảo vệ cho van; tiến hành sửa chữa trực tiếp tại chỗ cho đường ống bằng hệ thống di động; cũng như phủ lớp cứng chống mài mòn cho mũi khoan. Đối với thiết bị dưới biển, hệ thống phân phối (manifold) thường sử dụng hợp kim Titan/Niken để chống ăn mòn, trong khi cấu trúc cây Giáng sinh (Christmas tree) được ưu tiên sửa chữa thay vì thay mới hoàn toàn.
Ngành Công nghiệp nặng (Heavy Industry)Trong lĩnh vực sản xuất điện, các giải pháp kỹ thuật tập trung vào việc nâng cao độ bền và hiệu suất của thiết bị. Cánh tua-bin thường được sửa chữa bằng hợp kim Niken để tăng khả năng chịu mài mòn và ăn mòn; rotor máy phát điện được phủ đồng nhằm cải thiện khả năng dẫn điện; trong khi bộ trao đổi nhiệt được áp dụng lớp phủ đồng hoặc nhôm để tối ưu hóa hiệu quả truyền nhiệt.Đối với sản xuất công nghiệp, các giải pháp chủ yếu hướng đến việc kéo dài tuổi thọ và nâng cao hiệu suất khuôn, dụng cụ. Khuôn lớn được quản lý nhiệt bằng cách chèn đồng trong thép; khuôn rèn được phủ lớp cứng chống mài mòn; còn các dụng cụ tạo hình được gia cường để tăng độ bền và khả năng chống mòn trong quá trình sử dụng.
Tái sản xuất & Kinh tế tuần hoànTái sản xuất giúp kéo dài tuổi thọ linh kiện 2–5 lần, tiết kiệm 70–90% chi phí so với mua mới và giảm phế thải, góp phần bảo vệ môi trường. Các ứng dụng phổ biến gồm hệ thống càng hạ cánh máy bay, cánh tua-bin, thiết bị khai thác mỏ và cánh quạt tàu thủy, nơi việc sửa chữa thay vì thay mới mang lại hiệu quả kinh tế và bền vững cao.
7. Vật liệu Cold Spray
Cold Spray cho phép in nhiều loại kim loại và hợp kim mà vẫn giữ nguyên tính chất vật liệu, giảm nguy cơ nứt gãy, và mở rộng khả năng chế tạo các chi tiết lớn, phức tạp. Công nghệ này phù hợp cho hàng không vũ trụ, y tế, năng lượng, và sửa chữa linh kiện cũ. Dưới đây là các loại vật liệu phổ biến và ứng dụng chính trong Cold Spray:7.1 Hợp kim Titan (Titanium Alloys)
Cold Spray rất hiệu quả với các hợp kim Titan vì công nghệ này giữ nguyên tính chất cơ lý của vật liệu mà không cần tác động nhiệt cao.Ti6Al4V được ưa chuộng trong ngành hàng không vũ trụ và y tế nhờ trọng lượng nhẹ, độ bền cao và khả năng tương thích sinh học, với bonding vượt >70 MPa. Trong khi đó, Titan tinh khiết Grade 2 thường được sử dụng trong công nghiệp hóa chất nhờ khả năng chống ăn mòn vượt trội, phù hợp cho bồn chứa, đường ống và thiết bị xử lý hóa chất khắc nghiệt, đồng thời rút ngắn đáng kể thời gian chế tạo so với các phương pháp truyền thống.
7.2. Hợp kim Nhôm (Aluminum Alloys)
Cold Spray cho phép in 3D các hợp kim nhôm với tốc độ cao, giữ nguyên tính chất cơ lý và hạn chế hiện tượng nứt (cracking) thường gặp ở các phương pháp in nhiệt như SLM. Hai nhóm hợp kim nhôm phổ biến là Al6061/Al7075 và AlSi10Mg.- Al6061 & Al7075: Các hợp kim này được ưa chuộng trong các kết cấu nhẹ, đặc biệt trong hàng không vũ trụ, ô tô và thiết bị thể thao. Cold Spray cung cấp tốc độ lắng đọng cao từ 50-100 kg/giờ, giúp giảm thời gian sản xuất đáng kể.
- AlSi10Mg: Loại hợp kim này có độ lưu động bột tốt hơn, dễ gia công và chi phí thấp hơn. Cold Spray tận dụng được khả năng này để sản xuất các chi tiết nhẹ, phức tạp mà vẫn đảm bảo chất lượng bonding và hạn chế lỗi nứt.
7.3. Đồng và các hợp kim
Cold Spray mở ra khả năng in 3D các vật liệu đồng và hợp kim đồng mà các công nghệ in nhiệt như SLM gần như không thể thực hiện được do tính phản xạ laser cao.- Đồng tinh khiết: Thường được sử dụng cho bộ tản nhiệt, các chi tiết dẫn điện, truyền nhiệt. Với SLM, in đồng gần như không khả thi, nhưng Cold Spray đạt tốc độ lắng đọng 30-60 kg/giờ mà vẫn giữ nguyên tính chất cơ lý và dẫn nhiệt.
- Đồng thau (Bronze – CuSn): Ứng dụng trong vòng bi, chi tiết chịu mài mòn và cơ khí chính xác, Cold Spray giúp tạo ra lớp phủ hoặc chi tiết nguyên khối bền bỉ, giảm hao mòn.
7.4. Hợp kim Nikel (Nickel Superalloys)
Cold Spray cho phép xử lý các hợp kim nickel hiệu suất cao, vốn rất khó in bằng công nghệ nhiệt do điểm nóng chảy cao và nhạy cảm với ứng suất nhiệt.- Inconel 625, 718: Thường dùng trong sửa chữa chi tiết nhiệt độ cao, như cánh tuabin, các chi tiết động cơ khí nặng. Cold Spray đạt tốc độ lắng đọng 10-30 kg/giờ, duy trì cơ tính tuyệt vời và chống oxy hóa.
- Hastelloy: Ứng dụng trong môi trường ăn mòn và quy trình hóa chất, Cold Spray đảm bảo lớp phủ bền vững, giảm hao mòn và chống ăn mòn tối ưu.
7.5. Thép không gỉ (Stainless Steel)
Cold Spray mở ra khả năng lắng đọng các loại thép không gỉ chất lượng cao, phù hợp với môi trường hàng hải, thực phẩm và công nghiệp chế tạo nhờ khả năng chống ăn mòn vượt trội.316L, 17-4PH: Dùng trong chi tiết tàu thủy, thiết bị thực phẩm, hệ thống ống dẫn và cấu kiện chịu môi trường ẩm ướt. Cold Spray đạt tốc độ lắng đọng từ 30-70 kg/giờ, đảm bảo lớp phủ đồng đều, mật độ cao và bám dính tốt.
7.6. Vật liệu đặc biệt (Exotic Materials)
Cold Spray còn mở rộng khả năng lắng đọng các vật liệu hiếm và kỹ thuật cao, đáp ứng nhu cầu trong y sinh, hàng không, khai thác và gia công công nghiệp.- Tantalum: Dùng trong thiết bị y sinh và hóa chất, nổi bật với khả năng chống ăn mòn tuyệt đối, thích hợp cho môi trường khắc nghiệt.
- Niobium: Ứng dụng trong siêu dẫn và hàng không vũ trụ, nhờ đặc tính cơ học và hóa học vượt trội.
- Vonfram cacbua (Tungsten Carbide, WC-Co): Chịu mài mòn cực tốt, dùng trong khai thác, dụng cụ gia công và lớp phủ chịu mài mòn, độ cứng từ 1,200-1,500 HV
7.7. Vật liệu đa lớp & Functionally Graded Material
Cold Spray cho phép lắng đọng nhiều loại vật liệu cùng lúc, mở ra khả năng tạo ra các Functionally Graded Materials (FGM) với chuyển tiếp dần từ vật liệu này sang vật liệu khác, tối ưu hóa tính năng sản phẩm:- Ti → Ti+Al → Al: tạo chuyển tiếp mượt mà từ titan sang nhôm, vừa nhẹ vừa bền.
- Thép → Inconel: ghép các kim loại khác nhau mà không lo vấn đề phân tách hay nứt vỡ.
- Lõi đồng + vỏ nhôm: sản phẩm nhẹ, dẫn điện tốt và bền cơ học
8. Quy trình Cold Spray từ thiết kế đến thành phẩm
Bước 1: Thiết kế cho Cold Spray- Quá trình sản xuất bắt đầu từ thiết kế, với nguyên tắc gần giống hình dáng cuối cùng của sản phẩm, để việc gia công sau in chỉ cần loại bỏ 3–5 mm vật liệu dư. Các chi tiết nên thiết kế tối ưu để tự đứng vững, hạn chế sự cần thiết của các cấu trúc hỗ trợ.
- Hướng dựng chi tiết cần được tính toán để lớp vật liệu phun bám đều và chắc chắn. Với những chi tiết lớn, việc chia thành nhiều phần in riêng sẽ giúp dễ dàng ghép nối, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất in.
- Sau khi thiết kế xong, bước tiếp theo là lập trình đường đi cho robot phun bột. Các thông số quan trọng gồm loại khí sử dụng (khí nitơ N₂ hoặc heli He), nhiệt độ khí được làm nóng trước từ 600–1.000°C nhằm tăng tốc hạt kim loại mà không làm nóng chảy, áp suất khí 30–50 bar, khoảng cách phun 20–50 mm và tốc độ di chuyển robot 100–500 mm/giây.
- Các chi tiết thường được xây dựng theo chiến lược nhiều lượt phun để đảm bảo lớp vật liệu dày đều và chất lượng.
- Bột kim loại phải được chuẩn bị kỹ lưỡng, kích thước hạt lý tưởng từ 5–50 μm với hình dạng tròn để đảm bảo khả năng chảy tốt khi phun.
- Bột cần được sấy khô để độ ẩm dưới 0,1% và trộn đều nếu in nhiều loại vật liệu cùng lúc, đặc biệt với các sản phẩm chức năng theo kiểu FGM (Functionally Graded Materials).
- Trước khi phun, bề mặt chi tiết nền cần được xử lý kỹ để tăng độ bám. Phun cát tạo nhám bề mặt Ra 6–12 μm giúp bột kim loại bám chắc. Tiếp theo, bề mặt được làm sạch dầu mỡ và rửa bằng dung môi như acetone.
- Trong một số trường hợp, bề mặt còn được tiền gia nhiệt từ 100–200°C để giảm ứng suất dư, giúp các lớp vật liệu bám ổn định hơn.
- Quá trình in bắt đầu bằng việc chuẩn bị buồng phun, có thể dùng môi trường khí trơ hoặc điều kiện bình thường tùy vật liệu. Dòng khí N₂ hoặc He được khởi động và robot thực hiện theo đường đi lập trình sẵn, phun bột kim loại với động năng cực lớn lên bề mặt.
- Trong suốt quá trình, nhiệt độ bề mặt, độ dày lớp vật liệu và tốc độ hạt được giám sát liên tục. Thời gian in có thể kéo dài từ 1 đến 100 giờ tùy kích thước chi tiết.
- Sau khi phun xong, chi tiết được đưa vào giai đoạn hậu xử lý. Xử lý nhiệt giúp giảm ứng suất dư (400–600°C trong 2–4 giờ) và tăng mật độ vật liệu (800–1.000°C để đạt >99%). Gia công cơ khí CNC 5 trục được thực hiện để đạt dung sai ±0,05 mm, loại bỏ vật liệu dư còn lại.
- Bề mặt tiếp tục được mài từ Ra 50 μm xuống 6–12 μm, đánh bóng nếu cần và có thể phủ lớp bảo vệ hoặc sơn. Cuối cùng, chi tiết được kiểm tra toàn diện về kích thước, độ bền bám, lỗ rỗng, vi cấu trúc và các đặc tính cơ học cần thiết.
>>>Xem thêm: công nghệ in 3D Cold Spray diễn ra như thế nào
