Cách mạng hóa ngành sản xuất nhờ công nghệ in 3D

15:57, 04/04/2019
|

 - In 3D thường được hiểu theo một khía cạnh rất nhỏ là các vật thể rắn ba chiều đơn giản được in từ một file máy tính. Tuy nhiên, những công ty công nghiệp lớn như General Electric (GE) đã nâng khái niệm này lên tầm cao mới và mở rộng ứng dụng in 3D để tạo ra những linh kiện phức tạp từ kim loại.

In 3D hay còn gọi là sản xuất đắp lớp (Additive Manufacturing-AM) là kỹ thuật in đắp từng lớp vật liệu (layer by layer) xếp chồng lên nhau. Công nghệ AM đã có mặt hơn 3 thập kỷ qua, chủ yếu sử dnjg vật liệu polyme. Những tiến bộ khoa học gần đây cho phép sản xuất ra những linh kiện kim loại phức tạp đã tạo ra tiếng vang lớn cho ngành sản xuất đắp lớp.

Nhà máy GE Hải Phòng chuyên sản xuất máy phát điện cho tuabin gió và các linh kiện hệ thống điều khiển điện đang ứng dụng công nghệ AM tiên tiến nhất hiện nay. Trong vòng 10 năm hoạt động, nhà máy đã xuất khẩu hơn 6.000 hệ thống máy phát điện và đóng góp tích cực cho GE Renewable Energy, công ty góp phần sản xuất 400GW năng lượng trên toàn cầu với doanh thu hàng năm vượt 10 tỷ đô la.

 Công nhân đang kiểm tra một chi tiết được in 3D với máy M2 LaserCusing của GE Additive
Công nhân đang kiểm tra một chi tiết được in 3D với máy M2 LaserCusing của GE Additive

GE Hải Phòng là một trong năm nhà máy thông minh của hãng trên toàn thế giới, ứng dụng những công nghệ tiên tiến hiện nay như phân tích dữ liệu chuyên sâu, IoT và robot. Một nhà máy thông minh khác của hãng tại khu vực châu Á-Thái Bình Dương là nhà máy sản xuất thiết bị y tế tại Hino, Nhật Bản.  

GE đang hoạt động tại 15 quốc gia tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương với 23 nhà máy sản xuất. Tuy nhiên, chỉ có nhà máy ở Hải Phòng và Hino được xây dựng theo 4 trụ cột mới của tập đoàn: sản xuất tinh gọn, hiệu suất kỹ thuật số cao, sản xuất tiên tiến và sản xuất đắp lớp.

Những nhà máy khác của hãng trong khu vực cũng có định hướng phát triển như nhà máy tại Hải Phòng và Hino nhưng điều này không hề dễ dàng. “Xây dựng nhà máy thông minh là một chặng đường dài đầy thách thức,” bà Trang Vũ, Tổng giám đốc Nhà máy GE Hải Phòng chia sẻ.   

Nhờ tối ưu hóa sản xuất, một nhà máy thông minh có thể tiết kiệm tới 50% thời gian hoàn tất đơn hàng, giảm lượng hàng tồn kho tới 20% trong khi nâng cao năng suất thêm 20%. Là một tập đoàn hoạt động trong nhiều lĩnh vực như hàng không, y tế, điện, năng lượng tái tạo, công nghiệp kỹ thuật số, chiếu sáng, giao thông vận tải và dầu khí, GE đặt mục tiêu cắt giảm khoảng 3-5 tỷ đô la chi phí mỗi năm, phần lớn nhờ vào công nghệ AM.

Một số sản phẩm được tạo ra với công nghệ in 3D của GE
Một số sản phẩm được tạo ra với công nghệ in 3D của GE

Được biết, trên toàn cầu có 135 công ty chuyên sản xuất và bán hệ thống AM trong năm 2017, tăng từ 97 công ty năm 2016. Những hệ thống này được định nghĩa là máy móc với giá hơn 5.000 đô mỗi cái. Hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy với nền tảng vật liệu mở, có tốc độ in nhanh hơn và giá thấp hơn bao giờ hết.

Sản xuất đắp lớp sử dụng dữ liệu từ phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (computer-aided-design CAD) hoặc máy quét vật thể 3D để điều chỉnh phần cứng, đắp từng lớp vật liệu lên nhau với hình dạng hình học chính xác. Công nghệ AM sẽ thêm các lớp vật liệu siêu mỏng để tạo ra vật thể, trong khi đó quy trình tuyền thống sẽ loại bỏ vật liệu bằng kỹ thuật gia công, chạm khắc và tạo hình.

Một vài ứng dụng hết sức thú vị của AM đã có mặt trong lĩnh vực y tế. Ít người biết rằng phẫu thuật thay khớp hông đã sử dùng các bộ phận in 3D trong hơn một thập kỷ qua. Bác sĩ phẫu thuật người Ý Guido Grappiolo là người đầu tiên đề xuất thủ thuật này khi có một bệnh nhân cần thay thế xương hông tới gặp ông vào năm 2007. Bác sĩ đã trực tiếp làm việc với nhà sản xuất cấy ghép chỉnh hình và nhà sản xuất máy in 3D Arcam (sau này thuộc GE Additive) để phát triển ổ cối in 3D đầu tiên cho khớp hông. Ổ cối bằng titan được lắp cho bệnh nhân nữ đầu tiên vẫn đang hoạt động rất tốt. Từ đó, hơn 100.000 bệnh nhân khác đã được phẫu thuật thay khớp hông với ổ cối in 3D.    

Hiền Mai


Ý kiến bạn đọc