Đánh giá In 3D quy mô lớn

Discussion in 'G.Công phi truyền thống' started by WMT, Apr 27, 2019.

  1. WMT

    WMT Active Member

    Joined:
    Jan 30, 2008
    Messages:
    462
    Likes Received:
    156
    Chúng ta vẫn biết hiện nay in 3D được hiểu như là một công nghệ của thời 4.0 với sự đa năng trong sản xuất. Tuy nhiên đại đa số đều nghĩ rằng với năng lực công nghệ, thiết bị chỉ đáp ứng với những chi tiết có kích thước nhỏ, mang tính chế thử, tạo mẫu cho nghiên cứu. Một phần nhỏ thì biết rằng hiện nay in 3D đã trải qua giai đoạn thử nghiệm và đang trên con đường thương mại hóa rầm rộ, sản phẩm in ra được coi là thành phẩm và ngày càng tiến tới quy mô không giới hạn về số lượng, kích thước và chất lượng

    In 3D quy mô lớn là gì?
    In 3D quy mô lớn được hiểu như là một công nghệ sản xuất đại trà, có tính phổ biến cao và không giới hạn về mặt công nghệ. Thực tế cho chúng ta thấy hiện nay in 3D xuất hiện ở mọi lĩnh vực, từ công nghiệp dân dụng, xây dựng, ô tô, hàng không vũ trụ, y tế cho đến cả thực phẩm.
    Hiện nay in3D có thể tạo ra những chi tiết lớn và thậm trí rất lớn, như cánh tuabin động cơ phản lực, các kết cấu chịu lực và điều đặc biệt nữa là các chi tiết phức tạp có kết cấu liền khối (không phải lắp ghép như gia công truyền thống) và lại nhẹ hơn nhiều so với kết cấu lắp ghép thông thường

    In 3D khổ lớn cho nhựa
    Big Area Additive Manufacturing (BAAM)

    upload_2019-4-27_10-41-51.png
    Máy BAAM dành cho in vật liệu nhựa khổ lớn

    Máy in 3D dựa trên nguyên lý đùn nhựa. có thể tạo ra các bộ phận có kích thước lên tới 6 x 2,4 x 2 m bằng vật liệu nhiệt dẻo như ABS, PPS, PC, PLA và PEI. CÔng nghệ đã áp dụng cho việc tạo mẫu cho nhiều lĩnh vực công nghiệp, trong đó đáng chú ý là nó có thể in nguyên chiếc một ô tô.

    Large Scale Additive Manufacturing (LSAM)
    upload_2019-4-27_10-42-28.png
    Máy in 3D khổ lớn của Thermwood
    LSAM được phát triển bởi công ty Thermwood của Hoa Kỳ, lần đầu tiên được công bố vào năm 2016, một máy in 3D LSAM có thể tạo hình vật thể với kích thước bao 10 x 40 ft (tương đương 37 mét vuông) và có thể in các đối tượng theo cả chiều ngang và chiều dọc.
    Một trong những tính năng độc đáo của máy in 3D LSAM là nó tích hợp cả gia công “đắp và gọt”, theo đó hệ thống ngoài máy in 3D ra còn có một trung tâm CNC 5 trục cho phép một sản phẩm có thể kết hợp cùng một lúc cả hai công nghệ này. Do đó, sản phẩm cũng là thành phẩm có thể sử dụng được ngay và rút ngắn rất nhiều thời gian sản xuất . Máy in 3D LSAM cũng có thiết kế trục vít đùn được làm từ thép hợp kim đặc biệt. Với thiết kế này, đầu in của nó có thể in với nhiệt độ cao tới 450 ° C, cho phép chế tạo các chi tiết bằng composite ở nhiệt độ cao. Máy LSAM của Thermwood đã được phát triển để sản xuất khuôn mẫu, ngành hàng không, ô tô

    BigRep’s large-scale 3D printers
    upload_2019-4-27_10-43-11.png

    Máy in 3D BigRep One v3
    Một cái tên nổi tiếng trong thế giới in 3D khổ lớn, BigRep được thành lập vào năm 2014 với mục tiêu làm cho in 3D quy mô lớn trở nên dễ dàng và giá cả phải chăng nhất có thể. Công ty đã giới thiệu chiếc máy đầu tiên của mình - BigRep ONE v1 - trong cùng năm đó, và chiếc máy này có thể tích buồng in lớn, lên đến 1 m khối và có mức giá khoảng 40.000 USD. Năm năm kể từ khi máy in 3D BigRep ONE ban đầu được ra mắt, BigRep ONE (hiện đang ở phiên bản thứ 3) vẫn được xếp hạng là một trong những máy có giá thấp nhất thị trường.

    In 3D kim loại quy mô lớn
    Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM)

    upload_2019-4-27_10-43-30.png
    Máy in 3D EBAM lớn của Sciaky để in 3D kim loại
    Trong mảng in 3D kim loại, Sciaky cung cấp máy in dựa trên công nghệ nung nóng bằng chùm tia điện tử, hệ thống EBAM 150 có thể xây dựng được chi tiết có kích thước bao rất lớn là 3708 x 1575 x 1575 mm.
    EBAM sử dụng một quá trình tương tự như hàn, trong đó một chùm electron được sử dụng để làm nóng chảy kim loại ở dạng dây, do đó nó rất phù hợp để gia công các vật liệu hàn được, từ titan, Inconel cho đến théo không gỉ.
    Sciaky định vị thị trường cho mình ở phân khúc dành cho các sản phẩm đúc, rèn với giá cả phù hợp và thời gian ngắn đi, nó rất phù hợp dùng cho công nghiệp quốc phòng và hàng không vũ trụ

    Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)
    upload_2019-4-27_10-46-3.png
    Một máy in 3D WAAM robot được phát triển bởi Đại học Cranfield
    Tương tự như EBAM, WAAM cũng sử dụng nguyên liệu dây nhưng làm tan chảy các vật liệu với sự trợ giúp của hồ quang điện. WAAM có thể chế tạo các bộ phận có chiều dài lên tới 10 m, sử dụng các hợp kim kim loại như titan, niken, thép không gỉ, nhôm và hợp kim đồng. WAAM có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận kim loại lớn như bình chịu áp lực và thân máy bay .

    Large-format sand 3D printing
    upload_2019-4-27_10-44-29.png
    Máy in 3D VX400 của Voxeljet

    Năm 2011, voxeljet đã giới thiệu VX4000, một trong những máy in 3D cát lớn nhất cho đến nay, với thể tích buồng 4 x 2 x 1 m. Bên cạnh voxeljet, ExOne cung cấp các hệ thống in cát chuyên nghiệp, thể tích xây dựng lên đến 2,2 x 1,2 x 0,7 m. Cả máy in 3D của Voxeljet và ExOne đều sử dụng quy trình có tên là Binder Joking, trong đó một tác nhân liên kết lỏng được lắng đọng một cách chọn lọc trên một lớp cát để liên kết các hạt cát lại với nhau. In 3D bằng cát đặc biệt có lợi cho ngành công nghiệp đúc, vì nó tạo ra các khuôn cát lớn, phức tạp trong thời gian rất ngắn

    3 ngành công nghiệp có thể hưởng lợi từ in 3D quy mô lớn
    Hàng không vũ trụ

    Đối với ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, in 3D, thường được sử dụng để sản xuất các bộ phận và dụng cụ nhỏ và vừa, giúp các nhà sản xuất tiết kiệm thời gian và giảm chi phí.
    Thông thường, sản xuất các bộ phận kết cấu lớn với các phương pháp truyền thống như rèn và gia công có thể mất đến một năm. Ngoài thời gian dài, các phương pháp truyền thống cũng tạo ra rất nhiều chất thải vật liệu - lên đến 80% trong một số trường hợp và gây ô nhiễm môi trường. Bên cạnh đó, với tính chất “chỉ một lần”, in 3D tạo ra một sản phẩm kết cấu duy nhất, do vậy ngay cả thời gian để lắp ráp, hiệu chỉnh cũng không cần thiết
    upload_2019-4-27_10-44-48.png
    Lockheed Martin in các vòm titan lớn cho tàu vũ trụ bằng công nghệ EBAM của Sciaky

    Công ty hàng không vũ trụ và quốc phòng toàn cầu, Lockheed Martin , là một trong những người đầu tiên sử dụng EBAM, đã sử dụng công nghệ này từ năm 2014. Với khả năng in 3D khổ lớn này, công ty có thể in các vòm titan khổng lồ, theo đó hãng này thống kế cho thấy đã có thể giảm 80% chất thải vật liệu. Hơn nữa, tốc độ lắng đọng cao của hệ thống EBAM, có thể đạt tới 11 kg mỗi giờ, cho phép tạo ra sản phẩm chỉ trong vỏn vẹn 3 tháng thay vì 2 năm như trước đây, rút ngắn được tới 87% thời gian ra đời sản phẩm
    upload_2019-4-27_10-46-16.png
    Dụng cụ chế tạo cánh máy bay trực thăng Bell

    Trong khi Lockheed Martin phục vụ tốt cho ngành hàng không vũ trụ thì Bell tìm giải pháp in 3D polime để sản xuất các dụng cụ cho cánh máy bay trực thăng, theo đó hãng dùng công nghệ LSAM của Thermwood để sản xuất các khuôn lớn cho cánh quạt trực thăng.

    LSAM cho phép công cụ dài 6 m được sản xuất từ vật liệu PESU, được gia cố bằng carbon hiệu suất cao, có thể chịu được áp suất và nhiệt độ cao, bên cạnh đó, sau in sản phẩm có thể dùng được ngay. Những lợi ích này cho phép Thermwood sản xuất công cụ chỉ trong vài ngày trái ngược với vài tháng với các quy trình truyền thống.

    Xây dựng
    Mặc dù in 3D trong ngành xây dựng vẫn còn trong giai đoạn nghiên cứu ứng dụng xong đây cũng là công nghệ đầy hứa hẹn. Nó đã áp dụng thực tế trong việc chế tạo khuôn bê tông, thay vì sử dụng ván gỗ bị giới hạn về hình dáng kiến trúc và thời gian sử dụng ngắn thì in 3D cho phép tạo ra nhưng thiết kế khó, đẹp mắt nữa.
    Một ví dụ gần đây về việc sử dụng ván khuôn in 3D liên quan đến một dự án cải tạo quy mô lớn cho một tòa nhà dân cư và thương mại 42 tầng ở thành phố New York. Gate Precast, một công ty đang làm việc trong tòa nhà, nhận thấy rằng việc tạo khuôn gỗ cho dự án sẽ là một công việc phức tạp. Các khuôn lại có kích thước lớn, lên tới 2,6 x 1,7 x 0,5 m, có thể đẩy thời gian lên đến 9 tháng. Tuy vậy khi quyết định thử nghiệm in 3D, hợp tác với Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) để sử dụng công nghệ BAAM, in vật liệu nhựa dẻo trộn với sợi carbon giúp tăng độ bền, mỗi khuôn hoàn thiện trong vòng từ 8 đến 11 giờ, sau đó thêm khoảng 8 h để gia công lại bề mặt, kết quả là thời gian làm khuôn đã tiết kiệm một nửa. Không chỉ vậy khuôn in polime này còn có thể sử dụng đến 200 lần đổ bê tông, tuổi thọ cao hơn so với gỗ từ 15 đến 20 lần


    ĐÚc
    In 3D khổ lớn đang ngày càng được chú trọng trong ngành công nghiệp đúc . Đúc truyền thống thường tốn kém và mất nhiều thời gian hơn bởi từ bản vẽ cho đến sản xuất ra khuôn sản phẩm có thể phải mất vài tháng, sau đó nếu không sản xuất tiếp khôn sẽ lưu kho và rất lãng phí, ngoài ra thợ lành nghề cũng là mối quan tâm cho doanh nghiệp vì trong lĩnh vực này, kinh nghiệm là khá quan trọng
    In 3D có thể được sử dụng như một công cụ trong ngành công nghiệp đúc kim loại để giúp đối phó với những thách thức ở trên. Một trong những lợi thế của công nghệ nằm ở quy trình xây dựng khuôn đơn giản hóa đáng kể vì in 3D chỉ cần một file thiết kế, loại bỏ nhiều quy trình lắp ráp hoặc nhiều chi tiết phụ trợ trong gia công khuôn truyền thống
    Hợp lý hóa sảnxuất theo cách này cho phép một xưởng đúc tạo ra các khuôn mẫu và mẫu trong vòng vài ngày thay vì vài tuần và tháng. Hơn nữa, in 3D có thể được sử dụng để sản xuất khuôn theo yêu cầu, giúp một công ty giảm thiểu hàng tồn kho và do đó chi phí lưu kho.
    upload_2019-4-27_10-49-23.png
    Mẫu cánh tuabin được in 3D của Teignbridge​
    Teignbridge là hãng chuyên sản xuất các hệ thống đẩy, kéo cho tàu thủy. Trước đây họ thường mất nhiều thời gian và công sức để chế tạo khuôn cát, đôi khi họ cần quá trình gia công tạo mẫu bằng polime hay gỗ.
    Khi họ chuyển sang dùng in3D bằng FDM, mẫu in nhựa được hoàn thiện nhanh chóng thay vì trước đây gia công CNC những mẫu lớn như vậy họ thường mất đến một ngày để gia công, chưa kể những xử lý hậu kỳ trươc khi đúc. Với in 3D, quá trình tự động hóa giúp họ giảm tới 90% giờ công lao động đầu vào
    Ngoài in 3D FDM khổ lớn, các công ty cũng có tùy chọn in 3D cát để in khuôn trực tiếp, bỏ qua công đoạn tạo mẫu ban đầu.Hệ thống in 3D cát có thể lớn tới 4000 x 2000 x 1000 mm, nhưng khá đắt đỏ. Do vậy các mẫu đúc bằng in 3D nhựa luôn là lựa chọn phù hợp

    In 3D khổ lớn là thị trường đầy tiền năng
    Với những lợi ích mang lại, in 3D ở quy mô lớn là một thị trường đầy tiềm năng. Tuy hiện tại chỉ những tập đoàn công nghiệp hàng đầu mới có đủ vốn để đầu tư, xong tương lai những doanh nghiệp nhỏ vẫn hoàn toàn có thể hưởng lợi từ dịch vụ. Rõ ràng in 3D ngày càng chứng tỏ là công nghệ gia công tiên tiến của thời 4.0
     

    Attached Files:

    Nova, hamy87 and CaRo like this.

Share This Page

Users Viewing Thread (Users: 0, Guests: 0)

Loading...