Tổng hợp tất tần tật về máy in 3D kim loại năm 2022 (Phần 3)

Tiếp nối 2 bài viết kỳ trước, đây sẽ là kỳ cuối tổng hợp về các loại máy in 3D kim loại năm 2022 tốt nhất hiện nay.

Đón đọc 2 bài viết kỳ trước tại đây:

Tổng hợp tất tần tật về máy in 3D kim loại năm 2022 (Phần 1)

Tổng hợp tất tần tật về máy in 3D kim loại năm 2022 (Phần 2)

Máy in 3D phun vật liệu kim loại và chất kết dính

Máy in 3D phun vật liệu được trang bị nhiều đầu in phun khác nhau (gần giống với in 2D) để phun vật liệu lên bề mặt. Sau đó, vật liệu sẽ hoá cứng và tiếp tục phun một lớp “mực kim loại” khác lên trên.

Quy trình phun chất kết dính gần tương tự, nhưng nó là một chất kết dính được phun lên trên một lớp bột.

Production System P-1 – Desktop Metal

Quốc gia: Hoa Kỳ

Kích thước in: 200 × 100 × 40 mm

Công nghệ: phun chất kết dính

Giá: Báo giá

Chiếc máy in Production System của Desktop Metal được thiết kế để sản xuất hàng loạt, được quảng cáo là một giải pháp sản in 3D kim loại nhanh chóng, tiết kiệm, với chi phí cho mỗi chi tiết thấp hơn tới 20 lần so với các hệ thống in 3D kim loại khác.

Máy in 3D kim loại này được trang bị hơn 16.000 đầu phun được gắn trên một “thanh in” để phủ bột lên bàn in trong cùng một lúc, từ đó công nghệ này có tên là: Single Pass Jetting ™.

DM P2500 – Digital Metal

Quốc gia: Thụy Điển

Kích thước in: 203 × 180 × 69 mm

Công nghệ: phun vật liệu

Giá: Báo giá

Digital Metal, một công ty thuộc Tập đoàn Höganäs, chuyên chế tạo các bộ phận kim loại cực kỳ chi tiết với hệ thống in 3D DM P2500. Máy có thể in 3D các bộ phận kim loại với độ chính xác tới 0,001mm (1µ) và với chất lượng bề mặt tiêu chuẩn y tế khoảng 0,006mm (6µ).

Một tính năng đặc biệt khác đó là gần như 100% lượng bột thừa có thể được tái chế cho các bản in sau này. Máy in 3D kim loại này có thể tạo ra chuỗi sản xuất nối tiếp một cách hiệu quả và đáng tin cậy; Digital Metal cho biết, một trong những máy in DM P2500 đầu tiên của công ty đã chạy 24/7 kể từ năm 2013 đến nay.

Digital Metal DM P2500 là máy in 3D kim loại được cấp chứng chỉ (CE và UL) tương thích với các vật liệu kim loại đạt chuẩn (ISO 22068).

LIGHTSPEE3D – SPEE3D

Quốc gia: Úc

Kích thước in: 300 × 300 × 300 mm

Công nghệ: phun vật liệu

Giá: Báo giá

Nhà sản xuất Úc SPEE3D đã phát triển một công nghệ in 3D kim loại nhanh ấn tượng có tên là Supersonic Deposition. Công nghệ dựa trên phun lạnh kim loại, sử dụng khí nén để “phun” bột kim loại qua vòi phun ở tốc độ cao.

Điều này cho phép LightSPEE3D in 3D với tốc độ lên đến 100 gam mỗi phút và với nhiều loại kim loại bao gồm cả đồng.

Carmel 700M – XJet

Quốc gia: Israel

Kích thước in: 501 × 140 × 200 mm

Công nghệ: phun vật liệu

Giá: $ 599,000

XJet đã phát triển một công nghệ phun độc quyền gọi là NanoParticle Jetting ™. Phương pháp in này sẽ phóng hàng triệu giọt chứa các hạt kim loại nano, vật liệu lỏng này sẽ được đóng thành từng khay để dễ lắp vào máy in.

Sau khi được in, các bộ phận kim loại phải trải qua quá trình loại bỏ cấu trúc hỗ trợ và thiêu kết để đạt được hình dạng cuối cùng của chúng.

DED: Công nghệ in kim loại Directed Energy Disposition

Lắng đọng năng lượng trực tiếp (DED) gần như tương đồng với công nghệ ép đùn vật liệu. Vật liệu kim loại được đẩy qua một vòi phun đặc biệt, giống như với FFF/FDM, nhưng sẽ có một chùm tia laze mạnh để làm rắn vật liệu tại điểm lắng đọng của nó.

L Series – Formalloy

Quốc gia: Hoa Kỳ

Kích thước in: 1000 × 1000 × 1000 mm

Công nghệ: Directed Energy Deposition

Giá: 200.000 đô la

Formalloy chuyên sản xuất các loại máy in 3D DED kim loại với 5 trục chuyển động. Chúng có thể được sử dụng để sản xuất các chi tiết kim loại, phụ tùng thay thế, hoặc chi tiết lắp lên các bộ phận hiện có.

Máy sở hữu các công suất laser, kích thước in khác nhau: 200 x 200 x 200 mm, 500 x 500 x 500 mm và 1000 x 1000 x 1000 mm. Máy in 3D kim loại của Formalloy có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng.

Máy in 3D kim loại thay thế và các đề cập đặc biệt

Hệ thống sản xuất kim loại hybrid

Một số đơn vị sản xuất chuyên về hệ thống sản xuất kim loại hybrid. Họ kết hợp cả hai phương pháp sản xuất truyền thống và bồi đắp, thường là với các cánh tay robot di chuyển trên ba trục trở lên.

Một số các nhà sản xuất lớn nhất trên thị trường hệ thống in kim loại hybrid là:

–  Gefertec (Đức)

–  DMG Mori (Đức)

–  Matsuura (Nhật Bản)

–  Sodick (Hoa Kỳ)

Máy in 3D kim loại cỡ XXL dành cho sản xuất công nghiệp

Đối với những khách hàng cần tới các chi tiết kim loại rất lớn, có một số máy công nghiệp khổ lớn, với kích thước in khổng lồ chuyên cho sản xuất công nghiệp như:

–     Sciaky EBAM 300

–     Titomic TKF1000

–     ADC Aeroswift

–     ADIRA AddCreator

–     Fabrisonic SonicLayer 4000

–     ExOne X1 160PRO

–     InssTek MX-600

–     BeAM Modulo 400

–     Optomec Lens CS 600

–     Additive Industrie MetalFAB1

Máy in 3D kim loại của Trung Quốc

Gần đây, thị trường máy in 3D kim loại ở Châu Á có sự tăng trưởng nhanh chóng,đặc biệt là ở Trung Quốc. Một số thương hiệu Trung Quốc đã tập trung phát triển mạnh cung cấp các tùy chọn in 3D kim loại cấp công nghiệp:

–     Farsoon

–     ZRapid Tech

–     Shining 3D

–     Wiiboox

Máy in 3D kim loại R&D cho phòng thí nghiệm

Trong một số trường hợp, máy in 3D kim loại được sử dụng cho mục đích nghiên cứu để phát triển và thử nghiệm vật liệu mới. Có một số máy được thiết kế đặc biệt cho mục đích thí nghiệm này như:

–    Open Additive PANDA-6 ”

–     Freemelt ONE

–     Sharebot metalONE

Ưu và nhược điểm của in 3D kim loại

Lợi ích của các chi tiết kim loại in 3D

• Sản xuất theo yêu cầu: Sản xuất bồi đắp kim loại mang lại sự linh hoạt và kiểm soát tốt hơn trong dây chuyền sản xuất.
• Có thể tạo ra các thiết kế phức tạp: Với công nghệ in 3D, có thể tạo ra các bộ phận có độ chi tiết cao, phức tạp mà thường phải chia nhỏ thành nhiều mảnh nếu dùng các phương pháp truyền thống.
• Giảm chất thải: Ví dụ, so với phay CNC, in 3D kim loại tạo ra ít chất thải hơn vì nó chỉ tiêu thụ vật liệu cần thiết khi in. Điều này chủ yếu áp dụng đối với các phương pháp dựa trên in sợi so với các phương pháp dựa trên in bột, trong đó không phải lúc nào bạn cũng có thể sử dụng lại 100% vật liệu thừa.
• Trọng lượng chi tiết nhẹ hơn: Trong khi các bộ phận kim loại thường đặc, in 3D có thể cho phép kiểm soát độ rỗng của chi tiết mà không làm giảm độ cứng và bền của chúng.
• Hiệu quả về chi phí: Tất cả những lợi ích trên của in 3D kim loại mang lại sự tối ưu hóa về chi phí, mặc dù giá trị cao của máy cũng là một rào cản. Việc đạt được lợi tức đầu tư có thể mất một thời gian tuỳ vào mức độ sản.

Giới hạn của in 3D kim loại

• Giá máy in 3D kim loại: Hệ thống in 3D kim loại vẫn còn khá đắt, cũng như bột kim loại và sợi kim loại. Ngoài ra cũng có những chi phí ẩn (ví dụ: tiêu thụ năng lượng, đào tạo, v.v.).
• Các hạn chế về điều kiện môi trường và các biện pháp phòng ngừa an toàn: Hầu hết các máy in 3D kim loại có diện tích lớn và yêu cầu điều kiện hoạt động cụ thể với kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm…
• Xử lý hậu kỳ: Hầu hết các chi tiết in kim loại cần được xử lý hậu kỳ, cho dù đó là tách chất kết dính và nung kết hay gia công hoàn thiện để đảm bảo chất lượng bề mặt.
• Tính chất vật lý: Có thể khó đạt được các tính chất vật lý giống như các bộ phận kim loại được sản xuất truyền thống. Có một số yếu tố (ví dụ như dị hướng) cần tính đến trong quá trình thiết kế và chuẩn bị tệp trước khi cố gắng in 3D một chi tiết.

Vật liệu in 3D kim loại

Bạn có thể in 3D bằng kim loại nào?

Ngày càng nhiều kim loại và hợp kim kim loại có thể được in 3D. Đây là những loại vật liệu chính:

–     Nhôm

–     Titan

–     Niken, Inconel

–     Đồng

–     Coban, Coban-Chrome

–     Thép (dụng cụ, maraging, không gỉ)

–     Kim loại quý (vàng, bạc, bạch kim)

Có những loại vật liệu in 3D kim loại nào?

Vật liệu in 3D kim loại có thể được tìm thấy ở nhiều thể khác nhau, phục vụ cho các phương pháp in 3D kim loại khác nhau. Phổ biến nhất là:

–     Bột

–     Sợi

Ngoài ra, cũng có vật liệu resin kim loại và các tấm kim loại chuyên dành cho máy in 3D công nghệ cán tấm.

Giá máy in 3D kim loại: Máy in 3D kim loại giá bao nhiêu?

Giá máy in 3D kim loại công nghiệp thường dao động từ khoảng 30.000 đô la đến hơn một triệu đô la cho các hệ thống sản xuất bồi đắp kim loại cấp công nghiệp, cao cấp nhất.

Các chi phí bổ sung cần xem xét đến như vật liệu in, có thể có giá vài trăm USD / kg, cũng như các chi phí liên quan đến quy trình xử lý hậu kỳ (công cụ, thời gian,…).

Ứng dụng cho hệ thống AM kim loại

Có hàng ngàn ứng dụng khác nhau cho in 3D kim loại trong các ngành công nghiệp. Một số ngành công nghiệp đã và đang sử dụng hiệu quả in 3D kim loại:

–     Hàng không vũ trụ

–     Ô tô

–     Y tế

Cho dù đó là dụng cụ, phụ tùng hay thành phẩm, nhiều doanh nghiệp có thể hưởng lợi từ việc sử dụng in 3D kim loại.

Tuy nhiên, in 3D kim loại không nhất thiết có lợi cho tất cả chi tiết kim loại. Mặc dù một số hệ thống in 3D kim loại có công suất phù hợp để sản xuất hàng loạt, nhưng nhìn chung sẽ rẻ hơn nếu tiếp tục sử dụng các phương pháp truyền thống cho các chi tiết đơn giản.

Đối với các trường hợp yêu cầu hình dạng phức tạp, tạo mẫu nhanh và tuỳ biến hàng loạt, in 3D kim loại sẽ rất tiện dụng và hiệu quả.

Công nghệ in 3D kim loại và các từ viết tắt

Nhiều nhà sản xuất phát triển các biến thể độc quyền từ các công nghệ hiện có và dán nhãn cho chúng bằng tên đăng ký của riêng họ:

• Powder Bed Fusion (PBF): DMLS (Direct Metal Laser Sintering), DMP (Direct Metal In), LaserCUSING, LBM (Laser Beam Melting), LMF (Laser Metal Fusion), SLS (Selective Laser Sintering)
• Directed Energy Deposition (DED): DMT (Direct Metal Tooling), EBAM (Electron Beam Additive Manufacturing), EBM (Electron Beam Melting), LENS (Laser Engineered Net Shaping), LMD (Laser Metal Deposition)
• Metal Material Jetting (MJ) or Binder Jetting (BJ): Magnet-o-Jet, Nanoparticle Jetting, SPJ (Single Pass Jetting), Metal Jet
• Metal filament extrusion/Fused Filament Fabrication (FFF): ADAM (Atomic Diffusion Additive Manufacturing), CEM (Composite Extrusion Modeling), FDM (Fused Deposition Modeling), FFD (Fused Feedstock Deposition), FMP (Filament Metal Printing), BMD (Bound Metal Deposition), MIM (Metal Injection Molding)
• Cán tấm: SL (Sheet Lamination), UAM (Ultrasonic Additive Manufacturing)
• In 3D resin kim loại: DLP (Digital Light Processing), FluidFM, SLA (Stereolithography)

Câu hỏi thường gặp về in 3D kim loại

Kim loại in 3D có bền không?

Các bộ phận kim loại được in 3D có thể bền (hoặc thậm chí bền hơn) các bộ phận kim loại được tạo ra bằng quy trình sản xuất truyền thống như đúc. Tuy nhiên, độ bền của bộ phận sẽ phụ thuộc vào phương pháp bồi đắp kim loại được sử dụng và điều kiện khi nó được in 3D.

In 3D kim loại được phát minh khi nào?

In 3D kim loại được sử dụng vào những năm 1990 với sự phát triển của công nghệ Selective Laser Melting. Tuy nhiên, in kim loại 3D chỉ bắt đầu được quan tâm từ khoảng năm 2010 trở lại đây.

In 3D kim loại hoạt động như thế nào?

Có một số cách để in 3D kim loại. Các lớp sợi kim loại có thể được lắng đọng lần lượt, tạo ra các chi tiết thô mà sau đó phải trải qua các bước tách kết dính và thiêu kết. Ngoài ra, cũng có thể nung chảy các hạt bột kim loại với nhau bằng tia laser hoặc bằng đầu in để phun ra chất kết dính trên bột.