Thiết bị in 3D thế hệ mới

Công nghệ này mang lại năng lực tùy chỉnh sản phẩm và đáp ứng nhanh chóng với những biến động của cầu thị trường. Kết quả là, in 3D đang chuyển từ ứng dụng hạn chế, chẳng hạn như chỉ tạo mẫu và chế tạo các công cụ máy móc thông thường, sang giữ một vai trò trung tâm trong sản xuất ở ngày càng nhiều ngành công nghiệp.

Những tiến bộ của công nghệ đắp dần làm tăng mạnh hiệu quả và mở rộng phạm vi ứng dụng trong một loạt các lĩnh vực. Các máy in thế hệ mới sản xuất các sản phẩm nhanh hơn với chi phí thấp hơn, các thành phẩm được “in” ra cần ít công đoạn để hoàn thiện hơn so với các máy in 3D thế hệ trước. Một số những tiến bộ này là:

Được sử dụng chủ yếu để in các sản phẩm nhựa, những đầu máy in này có thể làm lắng vật liệu ở tốc độ gấp 12 đến 25 lần tốc độ của các đầu máy in của ba năm trước, khiến chúng cạnh tranh với các quy trình ép phun đối với hầu hết các sản phẩm.

Các hệ thống phun bột mới sử dụng các chất kết dính và keo kết dính có thể tạo nên các bộ phận phức tạp cho các sản phẩm bằng kim loại và nhựa nhanh gấp 80 đến 100 lần so với các máy in dựa trên laser. Những bộ phận này có chi phí sản xuất trung bình chỉ 4 USD so với 40 USD (của máy in dựa trên laser) và được thực hiện trong vài phút, chứ không phải phải giờ.

Các vật thể nhựa được kéo liên tục ra từ một thùng keo resin thay vì được đắp lên theo từng lớp. Mặc dù không hoàn toàn nhanh hay rẻ như phương pháp đắp dần theo lớp, CLIP vẫn góp phần cắt giảm chi phí cho phương pháp sản xuất hàng loạt và mang lại lợi thế trong việc hoàn thiện, chế tạo ra các bộ phận phức tạp cũng như các vật liệu mà phương pháp này có thể sử dụng.

Các máy in thế hệ mới có thể in mạch điện tử, các bộ phận như ăng-ten và cảm biến trực tiếp lên các bức vách của các vật thể. Tiến bộ này làm giảm nhu cầu lắp ráp, làm thông thoáng không gian bên trong các sản phẩm và góp phần cải thiện quy trình tích hợp điện tử vào toàn bộ sản phẩm, làm giảm chất thải sản xuất và nâng cao chất lượng. Ví dụ, độ chính xác của máy in tăng lên có nghĩa là chúng có thể được sử dụng để sản xuất các màn hình hiển thị OLED (diode phát sáng hữu cơ).

Ích lợi của những tiến bộ này được thúc đẩy hơn nữa nhờ những đột phá trong lĩnh vực vật liệu. Các nhà sản xuất giờ đây có thể sử dụng máy in cho nhiều loại vật liệu hơn, bao gồm các hợp kim công nghệ cao để in các bộ phận động cơ phản lực và các sản phẩm khác đòi hỏi yêu cầu về hiệu suất. Vật liệu composite (vật liệu tổng hợp), chẳng hạn như các loại nhựa rất cứng được trộn với sợi thủy tinh, sợi carbon và ống nano carbon, có thể thay thế kim loại trong nhiều ứng dụng. Hầu hết những vật liệu này đều có sẵn từ nhiều nhà cung ứng, vì vậy các nhà sản xuất không bị buộc phải mua các vật liệu độc quyền của các nhà sản xuất máy in với mức giá cắt cổ.

Hệ sinh thái công nghệ đắp dần được mở rộng cũng giúp các công ty dễ áp dụng những công nghệ mới. Hệ sinh thái hiện tại gồm một loạt các máy in đấu thầu, nhà tư vấn, nhà cung ứng phần mềm và hệ thống quét kiểm soát chất lượng cùng với các nhà sản xuất máy in và vật liệu. Những thành phần tham gia hệ sinh thái bao gồm từ các start-up cho tới những tập đoàn khổng lồ như Siemens, Dassault Systèmes và DowDuPont. Lĩnh vực này đã bước vào một chu kỳ có trật tự: Một hệ sinh thái lớn hơn dẫn đến nhiều ứng dụng hơn với chi phí thấp hơn, dẫn đến có thêm nhiều nhà sản xuất áp dụng công nghệ, thu hút thêm nhiều thành phần tham gia vào hệ sinh thái.

Công nghệ đắp dần đang thực sự thể hiện tiềm năng đầy hứa hẹn khi hiện tại có thể cạnh tranh với phương pháp sản xuất thông thường bằng năng lực chế tạo hàng chục, thậm chí hàng trăm ngàn đơn vị một năm. Các nhà máy có thể sử dụng phần mềm tối ưu hóa để điều chỉnh sản xuất (thay đổi số lượng đơn vị hoặc chuyển đổi giữa các sản phẩm được thực hiện) hoặc nâng cấp sản phẩm nhanh chóng với chi phí thấp, thay vì phải đóng cửa trong khi mở rộng, trang bị lại hoặc thay thế những dây chuyền lắp ráp đắt tiền được sử dụng trong các nhà máy thông thường. In 3D cũng cho phép các công ty sản xuất các sản phẩm phức tạp, không thể thực hiện được bằng các kỹ thuật cắt gọt (cắt CNC và khoan) hoặc hình thành (ép phun) vốn là những kỹ thuật chủ đạo của sản xuất thông thường. Cuối cùng, chế tạo đắp dần cần ít vốn đầu tư hơn so với thiết bị sản xuất hàng loạt thông thường: Một chiếc máy in giá dưới 1 triệu USD có thể thay thế cho một cỗ máy sản xuất hàng loạt giá 20 triệu USD, khiến cho nó có thể được lắp đặt ở những vùng sản xuất nhỏ hơn và gần với khách hàng hơn.

Chính những lợi thế này khiến cho rất nhiều công ty danh tiếng, từ BMW, Boeing cho đến tập đoàn Sumitomo của Nhật Bản đã mua máy in 3D với số lượng lớn, hoặc thậm chí mua luôn cả các nhà sản xuất máy in. General Electric, với mục đích không chỉ sử dụng máy in 3D mà còn bán chúng cho những công ty khác, đang rất tích cực thâm nhập vào lĩnh vực này. Tập đoàn đã mua lại ba nhà sản xuất máy in và đã phát triển phần mềm để “giao tiếp” với những chiếc máy in.