Khí bảo vệ trong in 3D kim loại

In 3D kim loại (hay còn gọi là sản xuất cộng thêm) đã trở thành một phương pháp sản xuất được ứng dụng phổ biến, cho phép tạo ra các cấu trúc phức tạp theo yêu cầu. Trong quy trình này, các loại khí trơ đóng vai trò vô cùng quan trọng.

In 3D kim loại – cấu trúc phức tạp được tạo nên từng lớp

Thuật ngữ kỹ thuật của in 3D là “gia công cộng thêm” vì sản phẩm được tạo nên bằng cách bổ sung vật liệu, không phải cắt gọt như truyền thống. Với vật liệu nhựa, quy trình này khá đơn giản và phổ biến. Tuy nhiên, gia công kim loại cộng thêm thì phức tạp hơn nhiều, bắt đầu ngay từ nguyên liệu đầu vào.

“Trong in 3D kim loại, người ta sử dụng các loại bột siêu mịn có yêu cầu rất cao về thành phần hợp kim và kích thước hạt. Điều này đòi hỏi công nghệ sản xuất cực kỳ hiện đại.”

Tiến sĩ Dirk Kampffmeyer

Chuyên gia hàn và gia công cộng thêm tại Messer.

Bề mặt bột và tia laser

Trong in 3D, một lớp bột kim loại được dàn đều tạo thành lớp nền. Sau đó, tia laser nung chảy bột ở những điểm xác định để tạo nên lớp đầu tiên của chi tiết. Các lớp bột tiếp theo được trải lên và tiếp tục nung chảy từng lớp theo thiết kế, tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh theo phương pháp Powder Bed Fusion-L (L là viết tắt của Laser).

Ngoài ra, bột kim loại còn được sử dụng trong một phương pháp khác tương tự như hàn – gọi là phun bột. Bột được đưa vào đầu phun cùng khí mang, sau đó gặp tia laser và tan chảy. Dưới áp suất của khí, kim loại nóng chảy được phun lên bề mặt chi tiết, định hình bởi chuyển động máy tính điều khiển. Phương pháp này gọi là Direct Energy Deposition (DED). Ngoài biến thể dùng laser, còn có DED-arc sử dụng hồ quang điện làm nguồn nhiệt.

Dùng dây – giải pháp kinh tế hơn

Ngoài bột kim loại, dây kim loại là một giải pháp tiết kiệm và dễ xử lý hơn. Tuy không đạt độ chi tiết cao như bột, nhưng với phần lớn sản phẩm thì kết quả từ dây là đủ dùng. Một phương pháp phổ biến là Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) – kết hợp dây và hồ quang điện.

In 3D kim loại không phù hợp cho sản xuất hàng loạt, nhưng rất lý tưởng cho các chi tiết có độ phức tạp cao và giá trị lớn. Ví dụ, cánh tua-bin với kênh làm mát xoắn bên trong có thể được tạo ra chỉ trong một lần in – điều không thể thực hiện bằng phương pháp truyền thống.

In phụ tùng từ file dữ liệu

Ngành hàng không và điện lực là những lĩnh vực chính ứng dụng công nghệ này. Với yêu cầu bảo trì lâu dài, việc lưu kho phụ tùng trong 30 năm là điều bắt buộc. Điều này gây lãng phí hoặc thiếu hụt phụ tùng theo thời gian.

Giải pháp: lưu trữ file in thay vì sản phẩm vật lý, cho phép in phụ tùng khi cần thiết, tiết kiệm chi phí lớn. Ngành đường sắt cũng đang ứng dụng phương pháp này với những quy định tương tự.

Một ứng dụng điển hình khác là khuôn dập lốp xe tải, với khả năng sản xuất mẫu linh hoạt cho từng dòng sản phẩm. Công nghệ cũng hỗ trợ tạo implant y tế cá nhân hóa như răng hoặc khớp nhân tạo, được thiết kế riêng theo hình thể của từng bệnh nhân.

Ngăn ngừa oxy hóa – yếu tố quyết định chất lượng

Dù sử dụng bột hay dây, laser hay hồ quang, kim loại nóng chảy luôn cần được bảo vệ khỏi oxy hóa và không khí xung quanh. Vì thế, khí trơ đóng vai trò then chốt.

“Trong hàn, mục tiêu là độ ngấu sâu để liên kết chắc chắn. Ngược lại, trong in 3D, điều quan trọng là sự xếp lớp mảnh và chính xác. Tuy nhiên, nguyên lý kiểm soát đều giống nhau.”
— Tiến sĩ Dirk Kampffmeyer, Messer

Chính nhờ chuyên môn hàn tích lũy qua nhiều thập kỷ, Messer có thể chuyển giao giải pháp khí hoàn hảo cho các quy trình in 3D kim loại – từ hỗn hợp khí tối ưu cho từng công đoạn đến hỗ trợ kỹ thuật toàn diện để giúp khách hàng tối ưu hóa hiệu suất.

Trong hơn 125 năm qua, Messer – hiện là công ty khí công nghiệp, y tế, khí đặc biệt và khí điện tử tư nhân lớn nhất thế giới – luôn cam kết với các nguyên tắc cốt lõi về an toàn, lấy khách hàng và nhân viên làm trung tâm, trách nhiệm với xã hội, phát triển bền vững, sự tin cậy và tôn trọng. Các sản phẩm “Gases for Life” và các ứng dụng khí đã được cấp bằng sáng chế của Messer đóng vai trò thiết yếu trong bảo vệ môi trường, chống biến đổi khí hậu, khử carbon và đổi mới sáng tạo.

Mọi thông tin chi tiết vui lòng liên hệ info@messer.com.vn

关注我们，了解有关天然气和生命的更多有趣事实：

您对梅塞尔的产品、服务和技术应用有疑问吗？