3D in ấn 2.0: BJ phun keo kim loại

Công nghệ in 3D đã phát triển hơn 30 năm, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm trên toàn cầu vượt quá 20%, và thậm chí cao hơn ở Trung Quốc. Tuy nhiên, do quy mô sản xuất tương đối nhỏ, ngành in 3D mặc dù có ý nghĩa quan trọng, nhưng cho đến nay vẫn là một ngành nhỏ. Có hai lý do chính dẫn đến sự chậm trễ trong việc công nghiệp hóa in 3D: thứ nhất là hiệu suất in thấp, tức là tốc độ sản xuất chậm; thứ hai là vật liệu in đắt, tức là chi phí sản xuất cao. Một công nghệ vừa chậm vừa đắt rất khó được ứng dụng vào dây chuyền sản xuất, đó là lý do tại sao trước đây, những người sử dụng thiết bị in 3D chủ yếu là các viện nghiên cứu, bộ phận nghiên cứu và phát triển của các công ty lớn, trường học và các tổ chức dịch vụ in 3D.

Để giải quyết vấn đề in 3D truyền thống chậm và đắt đỏ, công nghệ in 3D 2.0 Binder Jetting (3DP, sau đây gọi tắt là BJ) đã ra đời. So với in 3D 1.0, các công nghệ sản xuất phụ gia kim loại như PBF, DED sử dụng công nghệ "quét điểm", có hiệu suất gia công thấp, chi phí gấp nhiều lần so với công nghệ sản xuất truyền thống, khó thực hiện ứng dụng công nghiệp quy mô lớn. Công nghệ in 3D 2.0 phun chất kết dính BJ sử dụng công nghệ "quét đường" là một công nghệ sản xuất phụ gia hiệu quả cao, độ chính xác cao, tiếp tục sử dụng hệ thống vật liệu và công nghệ nung truyền thống của ngành luyện kim bột, chi phí thấp, và mức độ tiêu chuẩn hóa vật liệu cao, có thể cung cấp cho ngành công nghiệp giải pháp sản xuất phụ gia kim loại hiệu quả cao, chất lượng cao, chi phí thấp, có thể áp dụng vào dây chuyền sản xuất, tạo nền tảng vững chắc cho ứng dụng quy mô lớn của công nghệ in 3D. Dự kiến in 3D 2.0 sẽ mang lại sự tăng trưởng đột phá và bền vững cho ngành in 3D.

Trên trường quốc tế, các tập đoàn công nghệ toàn cầu như Desktop Metal, HP, Digital Metal, GE... đều đánh giá cao tiềm năng thị trường của công nghệ kim loại BJ. Trong vòng 5 năm qua, họ đã lần lượt hoàn thiện công nghệ kim loại BJ và đạt được một số ứng dụng công nghiệp nhất định. Trung Quốc, với tư cách là một cường quốc sản xuất, có nhu cầu thị trường cấp thiết hơn đối với công nghệ kim loại BJ, đặc biệt là nhu cầu về thử nghiệm nhanh và sản xuất hàng loạt quy mô nhỏ đến trung bình từ ngành MIM (đúc kim loại bằng phương pháp phun). Trong bối cảnh đó, công nghệ kim loại BJ trong nước đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Trên thực tế, từ năm 1994, Tiến sĩ Zong Guisheng, người sáng lập Công ty TNHH Hệ thống đúc tự động Longyuan Bắc Kinh (một công ty thuộc Tập đoàn Công nghệ Sandi, sau đây gọi là "Longyuan Molding") đã đưa ra ý tưởng "quét đường thẳng" và đăng ký bằng sáng chế "Phương pháp và thiết bị đúc tự động nhanh bằng quét đường thẳng có độ dài thay đổi" (ZL 94106496.4). Kể từ năm 2018, thông qua sự đổi mới công nghệ của nhóm nghiên cứu sau tiến sĩ tại trạm nghiên cứu sau tiến sĩ và sự đổi mới kỹ thuật của nhóm nghiên cứu và phát triển, Longyuan Forming đã thành công trong việc nghiên cứu và phát triển, sản xuất một loạt thiết bị BJ, cũng như 5 dòng keo dán phù hợp với hơn 20 loại vật liệu, và đưa ra thị trường.

Dựa trên hệ thống đổi mới hợp tác ba trong một của Viện nghiên cứu công nghệ quốc gia, trạm làm việc sau tiến sĩ và đội ngũ nghiên cứu phát triển sản phẩm, cùng với nền tảng gần 30 năm phát triển thiết bị sản xuất gia công, Longyuan Molding đã tự chủ nắm vững nhiều công nghệ quan trọng liên quan đến thiết bị, vật liệu và quy trình công nghệ đúc phun chất kết dính, hoàn thành việc phát triển các dòng thiết bị như dòng R dành cho nghiên cứu phát triển và dòng P dành cho sản xuất, cũng như phát triển các hệ thống vật liệu có hệ thống như vật liệu sắt, kim loại màu, hợp kim nhiệt độ cao, kim loại khó nung chảy, vật liệu gốm, muối vô cơ, vật liệu polymer, vật liệu thực phẩm, v.v.

Thiết bị R series AFS-J120R và AFS-J380R của Longyuan là thiết bị nghiên cứu và phát triển dành cho các trường đại học, viện nghiên cứu khoa học, tổ chức nghiên cứu và phát triển của doanh nghiệp. Thiết bị này có thể đạt độ chính xác in tối đa ±0,2mm, độ phân giải 400~800DPI, tốc độ in 2,5L/h và mật độ đúc xanh 55~62%. Thiết bị dễ vận hành, có thể thay đổi linh hoạt vật liệu bột và mực kết dính, cấu trúc đơn giản, dễ bảo trì, đảm bảo hiệu quả nghiên cứu khoa học và tính lặp lại của thí nghiệm. Sử dụng phần mềm điều khiển công nghiệp và phần mềm xử lý dữ liệu tự phát triển, thông số kỹ thuật có độ mở cao, có thể tự điều chỉnh, không chỉ tương thích với nhiều loại vật liệu, mà còn thích hợp cho nghiên cứu khám phá vật liệu mới và chuẩn bị nhanh chóng các phiên bản lặp lại.

Dòng thiết bị P là thiết bị sản xuất dành cho các ngành công nghiệp như MIM, khuôn mẫu, dụng cụ cắt, v.v. Dòng thiết bị này sử dụng cấu trúc xi lanh đơn cấp bột mới nhất, được trang bị hệ thống cấp bột chính xác V+, hệ thống phun bột kép mật độ cao, hệ thống làm sạch vòi phun tự động, hệ thống lọc không khí tích hợp, v.v. Thiết bị này dễ dàng vận hành, có thể linh hoạt thay đổi vật liệu bột và mực kết dính, đảm bảo hiệu quả sản xuất. Có thể đạt độ chính xác in ±0,15mm, độ phân giải 400~1200DPI (có thể điều chỉnh tự do), tốc độ in tối đa 2,5L/h và mật độ phôi xanh 55~62%. Thiết bị sản xuất cao cấp AFS-J380L còn được trang bị xe vận chuyển thùng đúc chính xác cao, có thể vận chuyển và thay thế thùng đúc nhanh chóng, tiết kiệm thời gian chờ đông cứng; độ chính xác in tối đa có thể đạt ±0,1mm, tốc độ in tối đa có thể đạt 3,6L/h, các chỉ số kỹ thuật liên quan đạt trình độ tiên tiến quốc tế.

Ngoài ra, Longyuan Molding có khả năng tự thiết kế công thức chất kết dính, có thể đáp ứng nhu cầu phát triển chất kết dính tùy chỉnh cho các vật liệu mới và ứng dụng mới của khách hàng. Trên cơ sở thiết bị, công ty đã thành công trong việc phát triển một loạt công thức chất kết dính chuyên dụng BJ, phù hợp với hơn 20 loại vật liệu nền như hợp kim sắt, hợp kim kim loại nhẹ, kính acrylic, gốm sứ, v.v. Trong đó, quy trình tẩy dầu mỡ và nung kết của nhiều loại vật liệu như SS316L, SS420, 18Ni300, v.v. đều đáp ứng tiêu chuẩn vật liệu quốc tế của ngành MIM. Ngoài ra, công ty đã thành lập trung tâm dịch vụ kỹ thuật chuyên nghiệp trên toàn quốc, có thể đáp ứng nhanh chóng nhu cầu của khách hàng, đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định.

Công nghệ kim loại BJ được gọi là công nghệ "Additive 2.0" nhờ các đặc điểm như hiệu suất in cao, chi phí vật liệu thấp, hiệu quả kinh tế cao, không cần hỗ trợ thêm, phù hợp với sản xuất hàng loạt, v.v. Công nghệ này sẽ được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp ô tô, kim khí, điện tử, dụng cụ, khuôn mẫu, dao kéo, thiết bị y tế, thiết bị thể thao, v.v., với thị trường rộng lớn, quy mô thị trường trong tương lai sẽ vượt quá 100 tỷ nhân dân tệ. Đồng thời, là một công nghệ tạo hình kim loại trực tiếp, sự phát triển và ứng dụng của công nghệ kim loại BJ đang dần trở thành xu hướng công nghệ cốt lõi trong lĩnh vực sản xuất kim loại gia công, thể hiện sức sống mạnh mẽ trong sản xuất hàng loạt các bộ phận kim loại. Chúng tôi tin rằng trong tương lai, công nghệ này sẽ ảnh hưởng sâu sắc đến ngành sản xuất truyền thống và thay đổi cấu trúc thị trường của ngành sản xuất kim loại gia công.