Công nghệ phun keo BJ - Năng suất sản xuất mới thúc đẩy nâng cấp sản xuất công nghiệp

Trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, sự đổi mới công nghệ đang thúc đẩy quá trình nâng cấp công nghiệp với tốc độ chưa từng có. Trong đó, công nghệ phun keo (BJ) đang thay đổi mô hình sản xuất truyền thống và thể hiện tiềm năng to lớn trong ứng dụng công nghiệp hàng loạt nhờ những ưu điểm như sản xuất không cần khuôn mẫu, hiệu quả cao, chi phí thấp và khả năng sản xuất các bộ phận có kích thước lớn. Công nghệ này đã trở thành một lực lượng sản xuất mới, mang lại sức mạnh cho các ngành công nghiệp truyền thống.
Trong những năm gần đây, với sự đa dạng hóa của hệ thống vật liệu và những đột phá liên tục trong công nghệ, công nghệ BJ đã phát triển mạnh mẽ. Theo dự báo của SmarTech, đến năm 2030, giá trị sản xuất toàn cầu của công nghệ BJ có thể đạt 54 tỷ USD (khoảng 350 tỷ Nhân dân tệ). Phun chất kết dính BJ là một công nghệ in 3D dựa trên quy trình bột và nguyên lý phun mực, các bộ phận nguyên mẫu được in (phôi xanh) sử dụng công nghệ MIM (đúc kim loại) trong quy trình tẩy dầu mỡ và nung kết để loại bỏ chất kết dính và làm đậm đặc phôi, từ đó thu được bộ phận cuối cùng. Là một công nghệ in 3D hiệu quả cao, chi phí thấp, công nghệ BJ vừa kết hợp được ưu điểm về độ tự do và hiệu quả của in 3D, vừa tương thích với hệ thống vật liệu tiêu chuẩn hóa của luyện kim bột. Do đó, công nghệ này có thể đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng lực sản xuất của luyện kim bột truyền thống, giảm chi phí, đẩy nhanh chu kỳ nghiên cứu và phát triển, cũng như thực hiện sản xuất các sản phẩm có cấu trúc phức tạp, kích thước lớn.

Hình ảnh từ: Colibrium Additive / GKN Additive

Các nhà sản xuất quốc tế đánh giá cao tiềm năng thị trường của công nghệ BJ và lần lượt tham gia vào lĩnh vực này. GE General Electric bắt đầu triển khai công nghệ BJ từ năm 2016, sau đó Colibrium Additive thuộc tập đoàn này ra mắt hệ thống phun chất kết dính kim loại Series 3. Hợp tác với các nhà sản xuất ô tô để sản xuất các bộ phận ô tô nhẹ, hiệu suất cao, nâng cao hiệu suất của toàn bộ xe. Dựa trên kinh nghiệm chuyên môn về công nghệ in phun nhiệt (TIJ), HP đã ra mắt công nghệ HP Metal Jet vào năm 2018 và 4 năm sau đó ra mắt giải pháp in kim loại HP Metal Jet S100. GKN Additive sử dụng công nghệ HP Metal Jet để sản xuất hàng loạt các bộ phận ô tô và công nghiệp, trong khi Parmatech, công ty hàng đầu trong ngành MIM, sử dụng công nghệ HP Metal Jet để sản xuất các dụng cụ phẫu thuật chính xác có hình dạng phức tạp.

Hình: Máy in kim loại/gốm sứ 3DPTEK-J160R, 3DPTEK-J400P/800P của San Di Technology

Là một quốc gia công nghiệp lớn, Trung Quốc có nhu cầu thị trường cấp thiết hơn đối với công nghệ BJ. Công ty Cổ phần Công nghệ San Di Bắc Kinh, nhà cung cấp thiết bị in 3D và dịch vụ sản xuất nhanh hàng đầu trong nước, đã tự chủ nắm vững các công nghệ then chốt như thiết bị, vật liệu và quy trình sản xuất của công nghệ BJ, đồng thời sở hữu công nghệ và kinh nghiệm chín muồi trong các lĩnh vực như rải bột có kích thước hạt nhỏ, nâng cao độ đậm đặc của lớp bột, kiểm soát độ chính xác kích thước cao, phát triển hệ thống vật liệu kết dính và quy trình nung khử dầu. Các thiết bị in phun chất kết dính và quy trình đúc khuôn thuộc dòng 3DPTEK-J160R/J400P/J800P do công ty tự nghiên cứu và phát triển đã tích hợp hệ thống cấp liệu chính xác, hệ thống rải bột mật độ cao và hệ thống điều khiển in phun chính xác cao, giải quyết các vấn đề kỹ thuật chung quan trọng trong việc rải bột có hạt nhỏ và độ lưu động thấp và tạo hình mật độ cao, đột phá công nghệ điều khiển in phun có độ phân giải cao và độ chính xác cao, có thể thực hiện in và tạo hình với độ phân giải cao 800-1200dpi, độ chính xác tạo hình tốt hơn ±0,1mm, hiệu suất tạo hình cao nhất có thể đạt 3600cc/h, các chỉ số kỹ thuật liên quan đạt mức tiên tiến quốc tế.

Hình: Mẫu kim loại BJ

Trong nhiều năm nghiên cứu công nghệ BJ, San Di Technology đã dần hình thành một hệ thống quy trình định hình vật liệu kết dính hoàn chỉnh. Dựa trên hai loại chính là chất kết dính thân thiện với môi trường gốc nước và chất kết dính hiệu quả gốc dung môi, công ty đã phát triển hơn 20 công thức quy trình, tiến hành nghiên cứu và phân tích hệ thống về đặc tính vật lý-hóa học của chất kết dính, tương tác giữa chất kết dính và bột, đồng thời phát triển các quy trình định hình tương ứng và quy trình xử lý sau như tách dầu và nung kết. Điều này đã cho phép ứng dụng công nghệ này cho các vật liệu kim loại như thép không gỉ, thép khuôn mẫu, hợp kim titan, hợp kim đồng, hợp kim nhiệt độ cao, hợp kim cứng, v.v., vật liệu gốm như cacbua silic (SiC), v.v., cũng như vật liệu phi kim loại như sáp tinh thể PMX, muối vô cơ, thực phẩm, dược phẩm, vật liệu composite polymer, v.v. Đồng thời, thông qua nghiên cứu hệ thống về quy trình đúc khuôn khử mỡ nung kết mật độ cao, công ty đã thực hiện được việc kiểm soát hình dạng và tính chất của các sản phẩm kim loại và gốm sứ trong quá trình đúc khuôn khử mỡ nung kết, kiểm soát chính xác chất lượng thành phẩm sau khi đúc khuôn khử mỡ nung kết, với tính năng sản phẩm vượt trội so với tính năng cơ học của tiêu chuẩn vật liệu quốc tế MIM.

Hình: Mẫu gốm sứ BJ

Trong quá trình thực hiện đổi mới công nghệ độc lập, SanDe Technology đã dần hoàn thiện quy trình sản xuất tiêu chuẩn BJ và thành lập các trung tâm dịch vụ in ấn phân tán trên toàn quốc, phát triển quy trình sản xuất sản phẩm dựa trên công nghệ BJ cho khách hàng, thúc đẩy ứng dụng công nghệ này vào thị trường. Ngoài ra, công ty đã hợp tác với Đại học Công nghệ và Nghề nghiệp Thâm Quyến để thành lập phòng thí nghiệm chung về công nghệ sản xuất bổ sung, hợp tác với các nhóm nghiên cứu liên quan của Viện nghiên cứu Đại học Tsinghua Thâm Quyến, Đại học Giao thông Thượng Hải, Đại học Công nghệ Bắc Kinh và các viện nghiên cứu khoa học khác để tiến hành nghiên cứu cơ bản về vật liệu, quy trình và ứng dụng như đúc phun chất kết dính, thúc đẩy ứng dụng công nghiệp trong các lĩnh vực như khuôn công nghiệp, dao cắt, sản phẩm điện tử 3C, và các sản phẩm gốm sứ phức tạp, có hình dạng khác thường và kích thước lớn.

Trong lĩnh vực điện tử 3C, nhu cầu thị trường ngày càng đa dạng, phức tạp và tinh vi đối với sản phẩm đã đặt ra thách thức cho công nghệ sản xuất. Công nghệ sản xuất truyền thống có nhiều hạn chế như khó sản xuất, tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng thấp, chi phí cao, đặc biệt là khó sản xuất các vật liệu nhẹ khó gia công như hợp kim titan. Công ty San Di Technology đã thành công trong việc phá vỡ rào cản công nghệ sản xuất hợp kim titan truyền thống, dựa trên công nghệ BJ để thực hiện sản xuất nhanh các kim loại hoạt tính như hợp kim titan, thực hiện sản xuất nhanh các bộ phận có cấu trúc phức tạp cho các sản phẩm điện tử 3C, đồng thời đơn giản hóa quy trình sản xuất và giảm chi phí sản xuất.

Hình:Dựa trên công nghệ San Ditự chủBJCông nghệsản xuất的3C tiêu biểuPhụ tùng sản phẩm, kích thước cấu trúc nhỏ nhất 0,4 mm, độ đặc sau khi nung kết tốt hơn 99%.

Trong lĩnh vực thực phẩm và dược phẩm, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng, cá nhân hóa và chính xác của thị trường thực phẩm, Công ty Công nghệ San Di đã hợp tác với Viện Nghiên cứu Chế biến Nông sản thuộc Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc, dựa trên thiết bị BJ tự phát triển, tiến hành nghiên cứu về tính tương thích của thiết bị kỹ thuật và tích hợp thiết bị, nghiên cứu và phát triển thực phẩm dễ nuốt làm từ gel thực phẩm và thực phẩm có hình dạng đặc biệt làm từ hạt thực phẩm, đồng thời tiến hành đánh giá tổng hợp về tính an toàn, độ tin cậy, v.v., cuối cùng thực hiện ứng dụng mẫu công nghiệp hóa của thiết bị chế biến thông minh và sản xuất thực phẩm cá nhân hóa.

Trong lĩnh vực khuôn mẫu, đối với vấn đề khó khăn trong sản xuất khuôn mẫu có bề mặt phức tạp và cấu trúc vân tinh xảo, dựa trên công nghệ BJ của San Di Technology, có thể thực hiện sản xuất khuôn mẫu kim loại có độ phức tạp cao và độ chính xác cao trong phạm vi kích thước 300mm×200mm×150mm, với kích thước biểu hiện vân nhỏ nhất khoảng 0,26-0,3mm. Đồng thời, công nghệ này đã đột phá trong lĩnh vực nung kết và làm đặc các bộ phận kim loại có kích thước lớn và cấu trúc không điển hình, thực hiện được việc nung kết có kiểm soát hình dạng và tính chất, đáp ứng nhu cầu ứng dụng thực tế.

Với sự tiến bộ và đổi mới liên tục của công nghệ, công nghệ BJ được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong sản xuất công nghiệp trong tương lai. Tác động tích cực của nó đối với chi phí sản xuất, hiệu quả và chất lượng chắc chắn sẽ thúc đẩy ứng dụng công nghiệp hóa quy mô hàng trăm tỷ nhân dân tệ trong các ngành công nghiệp như điện tử 3C, khuôn mẫu, ô tô, kim khí, dụng cụ, dao cắt, thiết bị y tế, thiết bị thể thao, v.v.

【Về Công nghệ Tam Đế】

Công ty Cổ phần Công nghệ 3D Printing Technology, Inc. (3D Printing Technology, Inc.) là nhà cung cấp thiết bị in 3D và dịch vụ sản xuất nhanh, là doanh nghiệp "chuyên sâu, đặc thù, mới lạ" cấp quốc gia, và là nhà cung cấp các ứng dụng điển hình trong sản xuất gia tăng của Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin. Công ty sở hữu công nghệ và quy trình ứng dụng thiết bị và vật liệu in 3D bằng tia laser và phun chất kết dính, hoạt động kinh doanh bao gồm thiết bị in 3D, nghiên cứu và phát triển nguyên liệu thô, sản xuất, dịch vụ sản xuất nhanh các sản phẩm kim loại, dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật in 3D, v.v. Công ty đã xây dựng một chuỗi sản xuất nhanh in 3D hoàn chỉnh, được ứng dụng rộng rãi trong các ngành hàng không vũ trụ, bơm van tàu thủy, ô tô, năng lượng, máy móc công nghiệp, giao thông đường sắt, điện tử 3C, giáo dục khoa học, điêu khắc văn hóa sáng tạo, y tế phục hồi chức năng, v.v.