Blog

Sản xuất bồi đắp có phù hợp với bạn không? Tám câu hỏi dưới đây sẽ giúp bạn tìm ra câu trả lời

Không phải thiết kế nào cũng nên được thực hiện bằng công nghệ sản xuất bồi đắp (in 3D). Việc trả lời cho tám câu hỏi này sẽ giúp bạn đưa ra lựa chọn đúng đắn giữa sản xuất bồi đắp, gia công và ép nhựa nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất của bạn.

Mặc dù công nghệ in 3D đang gây được sự chú ý nhưng không phải mọi thiết kế đều nên sử dụng công nghệ này trong quá trình sản xuất. Khi nào thì cần dùng đến gia công hoặc ép nhựa, khi nào thì cần đến công nghệ sản xuất bồi đắp (in 3D). Trả lời cho một số vấn đề then chốt dưới đây sẽ giúp cho bạn xác định được, liệu thiết kế của bạn có được xử lý tốt nhất thông qua in 3D hay không?

1. Ứng dụng là gì?

Việc sử dụng cuối cùng đóng một vai trò tối quan trọng trong việc một thiết kế được tạo ra bằng cách gia công, ép nhựa hay sản xuất bồi đắp. “Điều cực kỳ quan trọng là bạn phải hiểu chi tiết đo được sử dụng để làm gì?” Jim Niekamp, Chủ tịch RPM Fast phát biểu. “Chỉ đơn giản là tạo mô hình kiểm tra phù hợp về mẫu mã và chức năng, hay là một chi tiết thực tế dùng trong sản xuất, ứng dụng thực tế ảnh hưởng đến quyết định có nên sử dụng công nghệ in 3D hay không? Và ứng dụng thực tế sẽ giúp bạn đưa ra hướng quyết định về loại công nghệ máy in bạn dùng.

2. Có tính năng quan trọng nào không?

Độ dày của thành chi tiết, dung sai, kích thước, độ phức tạp của chi tiết, giảm chi tiết cấu thành bộ phận, khả năng tuỳ chỉnh-tất cả điều này ảnh hưởng đến sự lựa chọn có nên sử dụng công nghệ in 3D hay không.

Nhưng hãy nhớ, mỗi công nghệ sản xuất bồi đắp sẽ cung cấp các khả năng khác nhau tương ứng với tính năng của từng chi tiết. Ví dụ, mỗi công nghệ in 3D có khả năng cho độ dày thành chi tiết hoặc độ chính xác khác nhau. Do đó, nếu độ dày thành hoặc dung sai là cực kì quan trọng thì chi tiết này có thể không phù hợp với công nghệ in 3D.

Kết hợp các chi tiết lắp ráp thành chỉ một cụm bộ phận, đó là lí do vì sao lại sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp để tạo chi tiết. “Nhưng sẽ phát sinh chi phí nếu thực hiện cắt giảm chi tiết của cụm bộ phần từ X chi tiết xuống còn chỉ một chi tiết,” Niekamp nói. Một trong những khoản chi phí đó có liên quan đến nghiên cứu và thử nghiệm. Tuỳ thuộc vào ngành công nghiệp, thiết kế mới với ít chi tiết hơn sẽ phải chứng minh rằng nó có khả năng như phiên bản nhiều chi tiết trước đó.
 
Hợp nhất các chi tiết thường là một lí do để cân nhắc công nghệ in 3D so với các công nghệ khác. Thường thì một bộ tản nhiệt có thể được tạo nên từ chỉ một khối.

Đôi khi có thể bù lại khoản chi phí cho việc nghiên cứu, thử nghiệm bằng việc tiết kiệm tại các khoản chi phí khác, chặng hạn như chi phí cho vận chuyển, kiểm soát nguồn cung, tìm nhà cung ứng, loại bỏ các quy trình không cần thiết khác và tiến độ thực hiện tốt hơn.

“Các nhà thiết kế cũng tìm cách hợp nhất các chi tiết bởi vì một số chi tiết nhất định hiện nay khó tìm thấy khi đang tìm kiếm chuỗi cung ứng”. Nếu bạn có thể hợp nhất các chi tiết lại với nhau, bạn sẽ loại bỏ quá trình phải ra ngoài và tìm mua sáu chi tiết khác nhau từ bốn nhà cung cấp khác nhau. Sau đó, là thời gian vận chuyển, lên kế hoạch và đảm bảo rằng họ đến đúng giờ và đúng thời hạn, do đó có rất nhiều quá trình được loại bỏ khi chi tiết đã được lắp ráp hợp nhất.

Một thuộc tính đặc khác của công nghệ sản xuất bồi đắp là khả năng tuỳ chỉnh

Cùng xem những trường hợp trong thiết kế bạn cần có một số chi tiết có sự thay đổi nhỏ. Ví dụ trong các chi tiết nội thất máy bay hạng sang hay các ứng dụng y tế tuỳ chỉnh, tại đây tính duy nhất của mỗi bệnh nhân quy định toàn bộ tiêu chuẩn của một sản phẩm cụ thể.

3. Thiết kế có quá phức tạp nếu thực hiện bằng cách khác không?

Khi một thiết kế quá phức tạp để tạo ra bằng cách sử dụng các phương pháp truyền thống như gia công hoặc ép nhựa thì in 3D là sự lựa chọn tối ưu. Sản xuất bồi đắp cơ bản loại bỏ nhiều hạn chế liên quan đến trục tự do. “Không thể nói rằng nó hoàn toàn làm được tất cả theo những gì bạn muốn, nhưng sẽ dễ dàng hơn nhiều để tạo ra thiết kế công năng phức tạp”, Marin cho biết thêm.

4. Chi tiết sẽ cần chất liệu gì?
“Lựa chọn vật liệu là một phần quan trọng trong quá trình thiết kế dựa trên chức năng của chi tiết. Lựa chọn loại vật liệu có thể dựa trên một số yếu cầu vận hành cơ bản của chi tiết, chặng hạn như nhiệt độ vận hành, điều kiện môi trường, tính chất cơ học hay tính chất vật lý, hoặc mức chi phí mong muốn,” Dave Chapin, trưởng nhóm kỹ sư thiết kế Addworks tại GE Additive cho biết.

“Công nghệ sản xuất bồi đắp được chứng minh là một công nghệ thực sự có khả năng tự do trong thiết kế, như một hướng đi đột phá để giải quyết các vẫn đề thiết kế khó. Một kỹ sư thiết kế khi tiếp cận với vấn đề thông qua cách tư duy bằng sản xuất bồi đắp sẽ tìm thấy mức độ đáng kinh ngạc để thiết kế linh hoạt. Sau đó, khi thiết kế đã được hình thành, một chiến lược kinh doanh sẽ chỉ rõ quy trình phù hợp để đi từ thiết kế đến sản xuất” Dave Chapin, trưởng nhóm kỹ sư thiết kế Addworks tại GE Additive cho biết.

Mặc dù các loại vật liệu có sẵn cho quá trình sản xuất bồi đắp ngày càng được cải tiến thì cho đến nay vẫn còn tồn tại một số hạn chế.

Lựa chọn vật liệu là một phần quan trọng trong việc có nên lựa chọn sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp hay không. Và việc lựa chọn vật liệu thường dựa vào chức năng của ứng dụng.

“Nhiệt độ cao, độ cứng nhất định hoặc khả năng linh hoạt, bất kỳ thành phần vật liệu cụ thể nào được nêu ra trong thống số kĩ thuật phải được sử dụng chính xác là giới hạn để các chi tiết có thể sản xuất bồi đắp hay không, ngài Niekamp phát biểu.

Tuỳ thuộc vào nguồn tin bạn có, tuy nhiên các vật liệu in 3D có dạng “ABS” hoặc “PLA-like” sẽ không cung cấp các tính năng cơ học bạn cần. Niềm tin này không phải lúc nào cũng đúng và thường là kết quả của việc quảng cáo marketing.

“Có rất nhiều vật liệu độc quyền mà các nhà cung cấp chủ ý giữ quyền sở hữu, các loại vật liệu này có khả năng nổi trội về tính năng. Vật liệu “bắt chước” (like) không có nghĩa là nó không có “thực” hay không phù hợp, Niekamp phát biểu.

Trong sản xuất bồi đắp, nhà thiết kế thường phải dùng vật liệu “bắt chước” (like) bởi vì nó được chế tạo dành riêng cho công nghệ sản xuất bồi đắp. Đặc biệt là đối với vật liệu bằng nhựa và nhựa resin, ví dụ nhiều loại vật liệu “bắt chước” đã được sản xuất bằng cách đùn ép hay dùng phương pháp xử lý ánh sáng đặc biệt theo cách riêng.

Nhưng thị trường vật liệu đang thay đổi. Vật liệu sản xuất bồi đắp đã có những bước đột phá mới. Marin lưu ý, một số hệ thống sản xuất bồi đắp có thể thực sự in bằng vật liệu nhựa nhiệt dẻo. Không phải là vật liệu giống như “ABS”, mà là vật liệu ABS thực sự, được xử lý dưới dạng sợi nhựa đáp ứng quy trình sản xuất bồi đắp với vật liệu này. “Chúng tôi in bằng polycarbonate, trong hỗn hợp PC-ABS, trong Ultem 9085 và 1010 cũng là vật liệu CNC. Hiện nay chúng ta đang bước vào thời kỳ của vật liệu thực.

5. Mức chi phí bạn muốn cắt giảm thông qua sản xuất bồi đắp?
Nhiều yêu cầu đặt ra rằng công nghệ sản xuất bồi đắp sẽ cắt giảm chi phí của một chi tiết. Có một số loại chi phí mà một thiết kế có thể cắt giảm thông qua quy trình sản xuất bồi đắp, bao gồm sản xuất, chuỗi cung ứng, lắp ráp, kiểm tra, v.v. Chi phí nào trong số nhưng chi phí kể trên là tiêu điểm sẽ giúp xác định được công nghệ sản xuất bồi đắp nào thích hợp nhất để sử dụng.

Việc sử dụng sản xuất bồi đắp trong một công ty đặt ra một yêu cầu cần có riêng một đội ngũ chuyên nghiên cứu sản phẩm bằng công nghệ sản xuất bồi đắp hơn là việc đẩy quá nhanh sản phẩm ra thị trường. Điều quan trọng là chi tiêu một đô la cho nghiên cứu phát triển sản phẩm để mở ra cơ hội giúp cho công ty của bạn không chỉ tiến thêm một bước mà còn vượt trội hơn các đối thủ cạnh tranh gấp bội phần bởi vì các chi tiết của bạn được thiết kế theo một cách khác mà không phải ai cũng có thể làm được. Jim Niekamp, Chủ tịch, RPM Fast.   

Xem xét việc liệu một thiết kế bao gồm nhiều khe rãnh bên trong mà không thể được xử lý thông qua sản xuất truyền thống. Thông thường, các thiết kế phức tạp được sản xuất tốt nhất thông qua công nghệ sản xuất bồi đắp. Thiết kế được kết hợp các chức năng cũng là lựa chọn tốt nếu sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp.

6. Có bao nhiêu chi tiết cần phải tạo ra?
Công nghệ sản xuất bồi đắp giúp cho sản xuất các chi tiết nhanh hơn, nhưng không nhất thiết là nhanh như công nghệ sản xuất truyền thống. Đối với số lượng ít, thường được định nghĩa là 10.000 hoặc ít hơn, sản xuất bồi đắp có thể đạt hiệu quả chi phí cao hơn, đặc biệt nếu quá trình sử dụng đến đồ gá và công cụ có liên quan.

7. Bạn nên  sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp nào?
Sản xuất bồi đắp đã phát triển qua bảy cách khác nhau để xây dựng các chi tiết từng lớp từng lớp một từ một vài năm trước đây. Hiện nay, có một phiên bản của stereolithography, một số phiên bản khác của công nghệ jetting, laser thiêu kết, công nghệ chùm tia điện tử, và hơn thế nữa. Khi ngành công nghiệp sản xuất bồi đắp tạo dựng chi tiết ngày càng nhanh hơn, những cách mới để tạo các chi tiết và hơn thế nữa đang được đón chờ. 

“Kiến thức về các nguyên lý của mỗi quá trình sản xuất bồi đắp là điều bắt buộc cần nằm được để giúp tận dụng lợi ích của từng quá trình cho thiết kế,” Chapin phát biểu.

Nói chung, các nhà thiết kế sẽ thấy rằng họ sẽ cần nhiều hơn một công nghệ sản xuất bồi đắp, ví dụ, họ sẽ cần cả hai công nghệ stereolithography và jetting, và có thể có thêm sự lựa chọn thứ ba. Tuy nhiên sau khi trả lời cho các câu hỏi bên trên sẽ giúp thu hẹp được sự lựa chọn của bạn. 

“Trong một số trường hợp, yêu cầu cực điểm sẽ giúp cho sự lựa chọn trở nên rõ ràng. Ví dụ, các yêu cầu cực trị như đòi hỏi cao về nhiệt độ hay yêu cầu cao về chuyển tải năng lượng hoặc yêu cầu về tải trọng giúp bạn có những quyết định rõ ràng về quy trình sản xuất bồi đắp tốt nhất có thể sử dụng, nhưng phần lớn sự lựa chọn quy trình sản xuất bồi đắp tốt nhất thông thường là sự kết hợp”, Marin phát biểu.  


Khi cân nhắc sử dụng công nghệ in 3D cho một chi tiết, một khi thiết kế đã được hình thành, một chiến lược kinh doanh sẽ chỉ rõ quy trình phù hợp để đi từ thiết kế đến sản xuất.

8. Bạn nên sử dụng dịch vụ thuê ngoài hơn là tự làm?
Dĩ nhiên, câu trả lời của bạn sẽ muốn cả hai. Các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp nguyên mẫu hoặc các chi tiết cuối cùng nhanh chóng. Còn lợi ích của sản xuất tại xưởng giúp tăng cường kỹ năng của đội ngũ thiết kế. Vậy, nên chọn hướng nào nhỉ, hãy xem xét các điểm sau:

Liệu có nhiều phòng ban muốn sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp?  Liệu có đủ công việc dùng tới máy in hay là có quá nhiều?

“Nếu bạn có một dòng sản phẩm mà bạn biết sẽ cần phải sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp trong ba năm tới và bạn có đủ khối lượng sản phẩm cần in với công suất sử dụng ít nhất lên tới 75%, sản xuất in-house là một sự lựa chọn tốt”, Neikamp phát biểu. “Bạn sẽ muốn đủ các loại thiết bị để không bị giới hạn khả năng sáng tạo của mình”.   

Công ty của bạn có đủ nguồn lực để triển khai công nghệ sản xuất bồi đắp cần thiết hay không?

“Chặng hạn”, Marin lưu ý, “nếu bạn đang muốn triển khai hệ thống DMLS, bạn có thể cân nhắc một khoản đầu tư hơn nửa triệu đô la để triển khai toàn bộ hệ thống bao gồm không chỉ mua phần cứng, mà còn cả vật liệu, yêu cầu hệ thống, lắp đặt, đào tạo chuyển giao công nghệ, phần mềm, trình độ vận hành để đảm bảo máy đang hoạt động đúng cách và công việc chuẩn bị có thể dễ dàng kéo dài trong khoảng thời gian từ 2 đến 5 tháng tuỳ thuộc vào chuyên môn của bạn , vậy bạn có đủ thời gian chứ?”    

Một yếu tố khác là liệu bạn muốn phát triển chuyên gia in-house trong tương lai? Một khi các nhà thiết kế hiểu được làm thế nào để làm việc với công nghệ sản xuất bồi đắp, chúng cho phép phát triển các chi tiết độc đáo giúp cho công ty của họ lợi thế cạnh tranh trong một ngành công nghiệp.

“Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến từ yếu tố bên ngoài sự đánh giá của doanh nghiệp bao gồm mô hình chuỗi cung ứng, tính khả dụng và phù hợp của cơ sở vật chất, công suất sử dụng, cơ sở vật chất hiện có, (và một vài thứ khác nữa). Nói như vậy, chúng tôi khuyên các tổ chức nên tham gia vào một trong số các văn phòng dịch vụ của chúng tôi để in tạo mẫu nhanh thử và để kiểm tra chất lượng từng chi tiết”, Chapin đề xuất

Source: Leslie Langnau - www.makepartsfast.com

TAGS :

Bình luận của bạn

Tin tức