Cuộc cách mạng của công nghệ gia công bồi đắp 2.0

Với cuộc cách mạnh công nghiệp 4.0, khi rất nhiều công nghệ sản xuất được phát triển và cập nhật không ngừng. Chúng ta đang chào đón một thế hệ công nghệ sản xuất vượt trội tiếp theo và ở đó có một khái niệm mới: Công nghệ gia công bồi đắp 2.0.

Kỷ nguyên Công nghệ gia công bồi đắp 1.0 – Tạo mẫu nhanh

Mọi kỷ nguyên 2.0 nào cũng được tạo nên dựa trên kỷ nguyên 1.0 của nó. Và với công nghệ gia công bồi đắp 2.0 cũng vậy, vào thời điểm bắt đầu từ những năm 1980 cho đến những năm đầu thể kỷ 21, công nghệ bồi đắp 1.0 được đi kèm với một thuật ngữ Tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping).

Trong 2 thập kỷ đầu tiên của công nghệ in 3D, SLA và FDM là những công nghệ phổ biến và thống lĩnh thị trường, sau đó công nghệ FFF, một phiên bản chi phí hợp lý hơn của FDM thâm nhập vào thị trường. Và công nghệ bồi đắp lúc này được tìm đến như một phương pháp cực kỳ hữu hiệu để phát triển sản phẩm một cách nhanh chóng, cũng như sản xuất các bộ gá, kẹp và các công cụ hữu ích khác.

Sự phát triển của công nghệ bồi đắp

Công nghệ FFF được RepRap và những công ty khác mang đến cho thị trường vào năm 2010. Với chi phí đầu tư hợp lý, FFF đã giúp công nghệ in 3D trở nên phổ biến, khiến chúng ta nghĩ rằng nó sẽ thông dụng như các lò vi sóng trong căn bếp và chúng ta có thể dùng nó để tạo nên mọi thứ.

Nhưng để sử dụng công nghệ in 3D thật sự không hề đơn giản trong một thập kỷ trước đây. Nhiều phương tiện truyền thông lớn lo ngại rằng sự thất vọng của người dùng khi đã kỳ vọng rất nhiều vào công nghệ in 3D sẽ dẫn đến cái chết của nó. Tuy nhiên trong thời điểm khó khăn đó, công nghệ này vẫn tiếp tục được phát triển để mang đến một quy trình sản xuất gia công bồi đắp hoàn thiện. Quy trình này đã được định nghĩa thông qua  ASTM.

Các công ty lớn như GE, HP đầu tư mạnh mẽ vào công nghệ bồi đắp. Sự cạnh tranh trong công nghệ in 3D trở nên nóng lên khi các công nghệ mới được đưa vào thị trường bởi các công ty chuyên về 3D như Carbon, Desktop Metal và Formlabs, những dự án khởi nghiệp kỳ lân được định giá hàng tỷ đô la. Điều này đã đánh dấu cho sự hình thành khái niệm công nghệ gia công bồi đắp 2.0.

Những nỗ lực phát triển phần mềm và vật liệu cũng được phát triển mạnh mẽ.

Các phần mềm mạnh mẽ hơn như Autodesk, Dassault Systèmes, Siemens và Materialise, hỗ trợ các hình học phức tạp và cung cấp các tính năng hỗ trợ AI. Các thiết kế mô phỏng sinh học với cấu trúc mạng tinh thể lấy cảm hứng từ thiên nhiên được ứng dụng cho các thiết kế hoàn toàn mới, mà chỉ có thể được thực hiện trên máy in 3D.

Về mặt vật liệu, các ông lớn hóa chất toàn cầu cũng đã bắt đầu tham gia vào ngành sản xuất bồi đắp. Arkema, BASF, Covestro, DSM, Evonik, Henkel, Owens Corning, SABIC và Solvay, dành riêng các nguồn lực để phát triển các công thức vật liệu tiên tiến và phù hợp với in 3D.

Với các khả năng mới trong phần cứng, phần mềm và vật liệu, ngành công nghiệp này đã bắt đầu chuyển từ việc tạo mẫu sang sản xuất, tiến vào kỷ nguyên gia công bồi đắp 2.0, mà bạn có thể xem bên dưới.

Cơ hội của công nghệ gia công bồi đắp 2.0

Thị trường tiềm năng

Công ty đầu tiên công bố và sử dụng nhãn đặc biệt cho giai đoạn mới này trong công nghệ in 3D là Desktop Metal. Trong thông báo của họ vào mùa hè 2020 về ý định ra mắt công chúng, công ty đã giải thích khái niệm về công nghệ gia công bồi đắp 2.0:

– Ngành gia công bồi đắp đã tăng trưởng ở mức 20% liên tục từ năm 2006 đến năm 2016 và đã tăng lên 25% mỗi năm từ năm 2016 đến năm 2019. Với tốc độ tăng trưởng này thị trường công nghệ bồi đắp có thể tăng trưởng từ quy mô 12 tỷ đô năm 2019 lên 146 tỷ đô năm 2030.

– Công nghệ gia công bồi đắp 2.0 đánh dấu việc thay đổi từ thiết kế tạo mẫu sang thiết kế cho sản xuất hàng loạt, giúp mang lại khả năng sản xuất số lượng lớn một cách chính xác, đáng tin cậy và có chi phí sản xuất cạnh tranh. Những sự thay đổi và cải tiến không ngừng của cả ngành gia công bồi đắp đã tăng khả năng cạnh tranh của nó với các phương thức sản xuất truyền thống, một thị trường tiềm năng hơn 12.000 tỷ đô mỗi năm.”

Các cơ hội xuất hiện sau đại dịch Covid-19

Việc đóng cửa biên giới và đóng cửa nhà máy trong thời kỳ cao điểm của đại dịch COVID-19 vào năm 2020 lần đầu tiên cho thấy chuỗi cung ứng có thể bị phá vỡ nhanh chóng và triệt để như thế nào. Điều này cho thấy cơ hội lớn để gia công bồi đắp trở thành một giải pháp, đóng vai trò như một bằng chứng quan trọng về giá trị của ngành sản xuất kỹ thuật số.

Cũng như Ever Given đã làm tắt nghẽn toàn bộ kênh đào Suez – qua đó toàn bộ 12% thương mại toàn cầu phải định tuyến lại. Hay trước những tác động thảm khốc của thời tiết mùa đông hoang dã ở Texas. Những điều này và các điểm đứt gãy khác khiến chuỗi cung ứng truyền thống đòi hỏi một sự phản ứng linh hoạt và nhanh hơn: và chính xác đó là lời kêu gọi hành động để thực hiện những hứa hẹn của công nghệ gia công bồi đắp 2.0.

Công nghệ gia công bồi đắp 2.0 và sản xuất quy mô lớn.

Với việc tiêu chuẩn hóa các quy trình sản xuất khi sử dụng công nghệ in 3D, Volkswagen cùng HP và Siemens đã mở một trung tâm công nghệ in 3D ở Wolfsburg năm 2018, để từ đó ứng dụng vào trong quy trình sản xuất các bộ phận sử dụng trực tiếp trên ô tô. Và đặt tham vọng sản xuất hơn 100.000 bộ phận xe ô tô mỗi năm từ năm 2025 bằng công nghệ bồi đắp.

Tiết kiệm hao phí nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất, độ tin cậy được đảm bảo, hay có thể sản xuất trực tiếp tại nhà máy các bộ phận đặc biệt mà không cần gia công bên ngoài như cách mà Hyundai đã hợp tác cùng Materialise để sản xuất hàng loạt công cụ sản xuất dùng trong nhà máy ô tô, với độ chính xác cực cao (0.1mm so với 0.15mm trước đây). Giảm toàn bộ quá trình thiết kế và sản xuất ra sản phẩm hoàn chỉnh chỉ còn 1 tháng so với 3 tháng, và chi phí sản xuất chỉ bằng 30% so với sản xuất truyền thống khi sử dụng công nghệ.

Những con số không hề biết nói dối và kỷ nguyên của công nghệ gia công bồi đắp 2.0 đang thật sự bắt đầu.

Hãy theo dõi 3DS để cập nhật các thông tin mới nhất về giải pháp 3D toàn diện và ứng dụng của công nghệ bồi đắp trên thế giới và ngay tại Việt Nam.

Nguồn: shapeways.com