Những tiến bộ mới nhất trong công nghệ in 3D cho ngành gia công kim loại

Trong thời đại công nghiệp 4.0, in 3D kim loại đang trở thành một trong những công nghệ được sử dụng phổ biến trong ngành sản xuất cơ khí. Nội dung bài viết sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu về công nghệ in 3D kim loại, cách hoạt động, các công nghệ phổ biến, so sánh với gia công CNC và liên hệ với sự kiện METALEX Việt Nam 2024.

1. In 3D kim loại là gì?

Với khả năng tạo ra các sản phẩm chính xác, tỷ lệ lỗi thấp và độ linh hoạt cao, công nghệ in 3D kim loại đang dần thay thế phương pháp gia công truyền thống. Vậy in 3D kim loại là gì?

1.1. Khái niệm

In 3D kim loại là quá trình tạo ra một mô hình 3D bằng cách sử dụng công nghệ in 3D kim loại. Đây là một phương pháp tiên tiến của gia công kim loại, cho phép tạo ra những chi tiết phức tạp và chính xác hơn bằng cách chế tạo chúng bằng máy in 3D kim loại. 

Các công nghệ thông dụng này bao gồm: chất kết dính kim loại phun 3D, phản ứng tổng hợp lớp bột, và sự lắng đọng năng lượng theo hướng. Tuy nhiên, cũng có một số nhược điểm như chi phí cao và thời gian sản xuất chậm hơn so với các phương pháp gia công kim loại truyền thống như gia công CNC.

1.2. Ưu điểm & nhược điểm

Một số ưu điểm của in 3D kim loại bao gồm:

• Tính linh hoạt và tùy chỉnh cao: cho phép sản xuất các mô hình và sản phẩm có độ phức tạp cao, có thể tùy chỉnh dễ dàng theo nhu cầu của khách hàng.
• Tiết kiệm chi phí sản xuất: Sản xuất một sản phẩm bằng in 3D kim loại thường tiết kiệm được chi phí so với các phương pháp truyền thống như gia công cơ khí hay đúc.
• Tăng tốc độ sản xuất: có thể sản xuất nhanh hơn và hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống.
• Tính chính xác cao: Với sự hỗ trợ của máy tính và phần mềm thiết kế 3D, in 3D kim loại cho phép sản xuất sản phẩm với độ chính xác cao.
• Không cần công cụ đắt tiền: Trong quá trình in, không cần sử dụng các công cụ đắt tiền để sản xuất một chi tiết như trong gia công cơ khí truyền thống.

Một số nhược điểm bao gồm:

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Các máy in rất đắt đỏ và chi phí vận hành và bảo trì cũng tương đối cao.
• Thời gian sản xuất chậm: So với các phương pháp sản xuất truyền thống, loại in này có thể mất nhiều thời gian hơn để sản xuất cùng một sản phẩm.
• Giới hạn kích thước và độ chính xác: hiện tại vẫn có giới hạn về kích thước và độ chính xác so với các phương pháp gia công kim loại truyền thống.
• Vật liệu giới hạn: Hiện tại, các máy in 3D chỉ có thể in được một số loại kim loại nhất định và vẫn còn hạn chế về các vật liệu khác như gốm, nhựa, vv.
• Cần kỹ năng chuyên môn cao: Sử dụng máy in 3D kim loại cần có kỹ năng chuyên môn cao, đặc biệt là trong việc thiết kế mô hình 3D và quản lý quá trình sản xuất.

1.3. Một số ứng dụng: khuôn nhẫn, khung niềng răng,…

In 3D kim loại có rất nhiều ứng dụng trong lĩnh vực gia công kim loại, từ sản xuất khuôn mẫu, đến chế tạo các chi tiết máy, đồ trang sức, khung niềng răng, và nhiều sản phẩm khác. Các mô hình 3D kim loại được tạo ra bằng máy in 3D kim loại có thể được sử dụng để sản xuất các chi tiết cơ khí chính xác, giảm thời gian sản xuất, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu lượng phế liệu. Công nghệ in 3D kim loại đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, y tế, ô tô, và nhiều lĩnh vực khác.

1.4. In 3D và gia công CNC khác nhau như thế nào?

In 3D kim loại và gia công kim loại CNC là hai công nghệ sản xuất có nhiều điểm khác biệt. Trong đó, in 3D kim loại là quá trình xây dựng các mô hình kim loại 3D bằng cách thêm lớp kim loại liên tục lên nhau thông qua máy in, trong khi đó gia công kim loại CNC là quá trình loại bỏ vật liệu để tạo ra sản phẩm cuối cùng bằng cách cắt, phay hoặc tiện kim loại theo một thiết kế được lập trình trước đó.

Một điểm khác biệt nữa là thời gian và chi phí sản xuất. Trong khi in 3D kim loại có thể sản xuất các sản phẩm phức tạp một cách nhanh chóng và có thể tiết kiệm chi phí sản xuất với số lượng sản phẩm ít, thì gia công CNC lại phù hợp hơn với số lượng sản phẩm lớn và thời gian sản xuất dài hơn. Ngoài ra, gia công CNC còn có thể sản xuất các chi tiết kim loại với độ chính xác cao hơn so với mô hình in 3D kim loại.

2. Metal 3D Printing (in 3D kim loại) hoạt động như thế nào?

Quá trình in 3D kim loại bắt đầu với việc tạo mô hình 3D bằng phần mềm thiết kế hoặc quét 3D của một sản phẩm đã có sẵn. Sau đó, mô hình được chuyển đến máy in 3D kim loại để bắt đầu quá trình in.

Công nghệ in 3D kim loại phổ biến nhất hiện nay là DMLS (Direct Metal Laser Sintering), trong đó bột kim loại được sử dụng như vật liệu đầu vào. Bột kim loại được đưa vào bể phun, sau đó một lượng nhỏ bột được phun ra theo từng lớp bề mặt của sản phẩm.

Một chiếc laser sử dụng để chạy qua lớp bột và làm nóng bột lên đến nhiệt độ sintering, sintering là quá trình kết dính bột kim loại lại với nhau để tạo thành sản phẩm cuối cùng. Quá trình này được lặp lại cho đến khi sản phẩm hoàn thành và có độ chính xác cao và tính chi tiết.

Sau khi quá trình in hoàn tất, sản phẩm được loại bỏ khỏi bể phun và qua một số giai đoạn hoàn thiện cuối cùng như lột lớp hỗn hợp bột kim loại và các vật liệu khác. Cuối cùng, sản phẩm in 3D kim loại sẽ được gia công bổ sung để hoàn thiện bề mặt và đạt được chất lượng tốt nhất.

3. Các công nghệ in 3d kim loại thông dụng

3.1. Chất kết dính kim loại phun 3D

Công nghệ này sử dụng tia laser để nung chảy và phun các hạt kim loại bột vào bề mặt sản phẩm. Một chất kết dính được phun lên để tạo thành lớp kết dính giữa các hạt kim loại bột. Sau đó, quá trình phun bột được tiếp tục để tạo thành các lớp, cho đến khi sản phẩm hoàn chỉnh.

3.2. Phản ứng tổng hợp lớp bột

Công nghệ này sử dụng tia laser để nung chảy một lớp bột kim loại trên bề mặt sản phẩm. Sau khi lớp đầu tiên được hình thành, sản phẩm được đưa vào một vật liệu kim loại hoá học khác, tạo ra một phản ứng hoá học và kết tủa, tạo thành lớp kế tiếp. Quá trình này được lặp đi lặp lại cho đến khi sản phẩm hoàn chỉnh

3.3. Sự lắng đọng năng lượng theo hướng

Công nghệ này sử dụng một tia laser để nung chảy một lớp bột kim loại trên bề mặt sản phẩm. Sau đó, tia laser được dịch chuyển lên trên để tạo lớp tiếp theo và tiếp tục quá trình này cho đến khi sản phẩm hoàn thành. Công nghệ này cho phép tạo ra các chi tiết rất mỏng và tinh xảo.

4. METALEX Việt Nam 2024

METALEX Việt Nam 2024 là triển lãm chuyên ngành về máy móc, công nghệ và dịch vụ gia công kim loại lớn nhất tại Việt Nam. Sự kiện này được tổ chức hàng năm tại Tp. Hồ Chí Minh và thu hút đông đảo các chuyên gia trong ngành cơ khí, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công kim loại.

Tại triển lãm, các công ty sẽ trưng bày và giới thiệu các sản phẩm, dịch vụ và công nghệ mới nhất trong ngành, đồng thời là nơi để các chuyên gia và doanh nghiệp trong lĩnh vực cơ khí, kim loại giao lưu, học hỏi và thiết lập mối quan hệ hợp tác. METALEX Việt Nam 2024 dự kiến sẽ mang đến cho khách tham quan nhiều thông tin hữu ích về xu hướng mới nhất trong ngành công nghiệp cơ khí và gia công kim loại.

In 3D kim loại là một trong những công nghệ tiên tiến trong ngành sản xuất kim loại, do đó nó được rất quan tâm và nhiều công ty, doanh nghiệp sẽ muốn tìm hiểu và trải nghiệm công nghệ này. 

Triển lãm METALEX Việt Nam là một sự kiện hàng đầu trong lĩnh vực công nghiệp cơ khí và kim loại được tổ chức bởi RX Tradex là nơi tập trung của các doanh nghiệp hàng đầu, đem đến cho người tham quan nhiều cơ hội tìm hiểu và tiếp cận với các công nghệ mới nhất trong lĩnh vực sản xuất kim loại.

Tại METALEX Việt Nam 2024, sẽ có nhiều gian hàng của các nhà cung cấp máy in 3D kim loại và các công nghệ sản xuất kim loại tiên tiến, đem đến cho khách hàng sự lựa chọn và trải nghiệm công nghệ mới nhất.