Tối ưu công nghệ in 3D cùng Hyundai và Materialise Mindware

Tối ưu công nghệ in 3D giúp Hyudai Motor Company (HMC) sản xuất các khung gá với tốc độ nhanh gấp 3 lần, khối lượng giảm hơn 50% nhưng vẫn đảm bảo được độ chính xác và độ bền tuyệt vời. Vậy làm như thế nào để có thể đạt được những thành tích đáng nể này? Câu trả lời không chỉ đến từ HMC mà còn có sự hỗ trợ đắc lực đến từ các cố vấn của Mindware (thuộc Materialise). Họ đã xây dựng một mô hình để ứng dụng và tối ưu hóa công nghệ in 3D trong bất cứ lĩnh vực nào.

1. Mô hình ứng dụng và tối ưu hóa công nghệ in 3D

Để áp dụng thành công công nghệ bồi đắp (in 3D), các nhà tư vấn của Materialise Mindware đã thiết lập nên một mô hình ứng dụng công nghệ in 3D. Từ đó giúp các nhà sản xuất xác định được các vấn đề và các câu hỏi quan trọng bạn cần phải giải quyết được.

Bất kể bạn đến từ ngành nghề nào hay điều bạn đang mong muốn đạt được, bạn sẽ trải qua ba giai đoạn:

• Khảo sát (Explore): Nếu bạn mong muốn áp dụng công nghệ in 3D cho doanh nghiệp của mình, vậy làm thế nào để xác định công nghệ phù hợp với chiến lược kinh doanh của bạn?
• Trải nghiệm (Experiment): Nếu bạn đang đầu tư công nghệ nghiên cứu cho các ứng dụng công nghệ in 3D, bạn đã có đủ trải nghiệm để xác định kiểu dáng thiết kế nào sẽ đáp ứng các yêu cầu cho sản phẩm của bạn với các loại vật liệu và công nghệ in khác nhau.?
• Kích hoạt (Enable phase): Nếu bạn đã có đủ kinh nghiệm ứng dụng công nghệ in 3D và muốn kích hoạt nó đến giai đoạn sản xuất số lượng lớn, vậy bạn sẽ xây dựng chiến dịch phát triển tối ưu để giảm thiểu tỉ trọng phế phẩm như thế nào?

Dựa trên việc bạn đang ở giai đoạn nào, Mindware có thể giúp bạn vượt qua các thử thách khó khăn và tiến đến bước tiếp theo trong mục tiêu ứng dụng và tối ưu hóa công nghệ in 3D.

2. Xác định các thách thức với HMC: Tốc độ sản xuất, độ chính xác và giảm khối lượng

Mỗi mẫu xe ô tô của HMC có hàng chục vị trí đèn cần được lắp ráp chính xác, tương ứng với việc này là hàng chục khung gá cầm tay được sử dụng để kiểm tra các khoảng trống và vị trí lắp đặt để đảm bảo mọi thứ ở chính xác vị trí của nó.

Trong buổi gặp gỡ trực tiếp với Materialise Mindware, HMC mong muốn sử dụng công nghệ in 3D để giải quyết các vấn đề trước đây khi họ sử dụng khung gá bằng nhôm:

• Tộc độ sản xuất: trước đây cần 3 tháng để sản xuất một bộ khung gá bằng nhôm, gây ra nguy cơ trễ tiến độ cũng như các chi phí phát sinh.
• Độ chính xác: Độ chính xác hiện tại là 0.15mm và họ mong muốn giảm xuống 0.1mm cho tiêu chuẩn sản xuất hàng loạt, nhằm nâng cao hiệu quả kiểm tra.
• Khối lương: Khối lương hiện tại là 1.8kg, khối lương này quá nặng, nhân viên phải nâng chúng lên 100 lần với tốc độ mỗi lần 1 phút.

⇒ Và khung gá cần có cơ tính cao cũng như chi phí bảo dưỡng thấp.

Cuối buổi hội thảo, mục tiêu đã được xác định rõ ràng, HMC và Mindware sẽ cùng nhau tạo nên một thiết bị kiểm tra với giải pháp 2 trong 1, dành cho cả giai đoạn tiền sản xuất và sản xuất hàng loạt với độ chính xác cao, thiết kế nhẹ và thời gian sản xuất nhanh chóng.

3. Đưa ra lựa chọn sáng suốt cho việc tối ưu hóa công nghệ in 3D

Khi mà những tiêu chí cho một ứng dụng cụ thể được HMC xác định. Bước tiếp theo Mindware sẽ giúp HMC xác định sự kết hợp tối ưu giữa:

• Thiết kế
• Kỹ thuật in 3D
• Vật liệu
• Quy trình xử lý nguội phù hợp

Và điều đầu tiên, Mindware đã làm mới thiết kế hiện tại bằng cấu trúc tổ ong, giảm có thể giảm hơn 30% khối lượng và sử dụng tối thiểu vật liệu trong sản xuất so với khung gá bằng nhôm trước đây.

Tiếp đến, cần lựa chọn một sự kết hợp giữa công nghệ in 3D, vật liệu in 3D và quá trình xử lý nguội phù hợp? Đây là một tổ hợp thống kê rất lớn, với từ 5-10 sự lựa chọn khác nhau cho mỗi yếu tố.
Nếu như không phải là một chuyên gia trong lĩnh vực in 3D thì cần rất nhiều thời gian để tiến hành kiểm tra và đánh giá.

Mindware đã giúp Hyundai có được 3 sự kết hợp tiềm năng nhất

Sự kết hợp đầu tiên, công nghệ FDM và vật liệu sợi ABS, không khả thì vì độ chính xác không thể đạt đến 0.1mm. Thêm vào đó khó có thể sử dụng máy phay để xử lý nguội.

Sau đó là in 3D kim loại. Độ chính xác có thể đạt đến 0.1mm nhờ quá trình xử lý nguội, nhưng lựa chọn này sẽ không mang lại sự khác biệt về khối lượng hay giá thành sản phẩm.

Cuối cùng, Mindware và HMC đã đặt chân đến một lựa chọn hứa hẹn nhất – sự kết hợp giữa công nghệ SLS và vật liệu PA/Nhôm.

Các mẫu in với Polyamide trước đây bằng công nghệ SLS sẽ không đạt được độ chính xác như mong muốn, và viêc xử lý nguội với các thiết bị cơ khí là không khả thi. Tuy nhiên chuyển từ vật liệu PA sang PA/Nhôm, một vật liệu kết hợp với bột nhôm và bột polyamide. Các sản phẩm SLS này có thể được xử lý với máy phay để đạt được độ chính xác 0.1mm

4. Minh chứng thành công cho việc tối ưu hóa công nghệ in 3D trong sản xuất

Những trải nghiệm này nêu bật lên được một lợi thế quan trọng của công nghệ in 3D: thời gian sản xuất nhanh chóng.

Dựa trên nền tảng kỹ thuật số, chúng tôi đã đẩy nhanh tốc độ thực hiện lại ý tưởng và giảm gần như toàn bộ quá trình phát triển từ ba tháng xuống một tháng. Các kỹ sư của chúng tôi có thể trực tiếp bắt đầu với file CAD, thâm chí còn có thể tích hợp chức năng định vị để giúp tăng tốc độ lắp ráp.

Khi bộ phận được in 3D, chúng sẽ thực hiện kiểm tra chất lượng một cách chi tiết, được quét 3D mỗi 15mm. Một công cụ giám sát không được sử dụng khi sản xuất các khung gá nhôm trước đây, giúp đảm bảo độ chính xác vượt trội. Chính vì vậy khung gá in 3D dễ dàng vượt qua tất cả các bài kiểm tra của HMC và được toàn bộ nhân viên lắp ráp cực kỳ ấn tượng.

5. Công nghệ in 3D sẽ là một giải pháp toàn diện cho khách hàng và nhà sản xuất

Với các nhà sản xuất ô tô như HMC, họ không chỉ cần vài chục khung gá để lắp ráp đèn, mà còn là hàng chục bộ khung gá để lắp ráp cho hơn 20 bộ phận khác nhau của rất nhiều mẫu xe. Với việc trợ giúp từ một nhà tư vấn in 3D chuyên nghiệp như Mindware. HMC đã sẵn sàng để sử dụng công nghệ in 3D để tạo nên những lợi thế đáng kể không chỉ trong tốc độ sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tạo nên một môi trường làm việc an toàn hơn cho nhân viên của họ.

Tại 3DS chúng tôi là một trong những công ty hàng đầu ở Việt Nam trong giải pháp 3D thông minh. Chúng tôi sẵn sàng đồng hành cùng sự phát triển của các doanh nghiệp, tư vấn hỗ trợ cũng như đào tạo và chuyển giao công nghệ. Để giúp các doanh nghiệp ứng dụng, tối ưu hóa công nghệ in 3D trong sản xuất và tạo nên những lợi thế vượt trội trên thị trường.

Nguồn: materialise.com