Công nghệ Binder Jetting (Phun Chất Kết Dính) Phần 1

Những Điều Bạn Cần Biết

Các công nghệ in 3D đã cách mạng hóa ngành sản xuất. Những công nghệ này tạo ra các bộ phận phức tạp với độ chính xác và hiệu quả cao. Trong số các phương pháp này, công nghệ nổi bật là công nghệ phun chất kết dính (binder jetting).

Quy trình này sử dụng một chất kết dính lỏng để liên kết các lớp bột (nhựa, kim loại, cát,..) với nhau. Công nghệ phun chất kết dính cung cấp tốc độ sản xuất cao và rất linh hoạt. Công nghệ này hỗ trợ sản xuất quy mô lớn và các hình dạng phức tạp.

Các ngành công nghiệp như ô tô và hàng tiêu dùng được hưởng lợi từ khả năng của nó. Đó đang là xu hướng nổi bật trong công nghệ sản xuất. Quy trình này giúp xác định công nghệ phù hợp nhất cho các nhu cầu cụ thể.

I.  Tìm hiểu về Công nghệ Phun Chất Kết Dính

1. Công nghệ Phun Chất Kết Dính là gì?

Định nghĩa và nguyên tắc cơ bản

Công nghệ này là một quy trình chế tạo bồi đắp độc đáo. Một đầu in công nghiệp phun chất kết dính lỏng lên một lớp mỏng vật liệu bột. Quy trình này tạo ra các bộ phận theo từng lớp, tương tự như in trên các tờ giấy. Chất kết dính hoạt động như một chất keo, liên kết các hạt bột lại với nhau.

Công nghệ này có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm kim loại, gốm sứ và vật liệu composite. Công nghệ phun chất kết dính tạo ra các hình dạng phức tạp với độ chính xác cao.

Sự khác biệt so với các công nghệ in 3D khác

Công nghệ phun chất kết dính nổi bật so với các công nghệ in 3D khác. Nó không yêu cầu cấu trúc hỗ trợ, không giống như nhiều phương pháp khác. Tính năng này giúp giảm mức sử dụng vật liệu và thời gian xử lý hậu kỳ. Công nghệ phun chất kết dính cũng cho phép tái chế và tái sử dụng tới 99% bột rời. Hiệu quả này làm cho nó trở nên tiết kiệm chi phí.

Công nghệ này cho phép sản xuất nhiều bộ phận trong một lần in. Khả năng này giúp giảm chi phí và thời gian phát triển. Công nghệ này tạo ra các bộ phận đẳng hướng, có nghĩa là chúng có độ bền như nhau theo mọi hướng.

2. Lịch sử của Công nghệ Phun Chất Kết Dính

Nguồn gốc và sự phát triển

Nguồn gốc của công nghệ này được phát triển tại MIT (Viện Công nghệ Massachusetts) vào năm 1990. Các nhà nghiên cứu đã phát triển công nghệ này để sử dụng đầu in phun. Nghiên cứu mới này đã sử dụng chất kết dính lên một lớp bột kim loại. Quy trình này tạo thành các bộ phận “xanh” tương tự như các bộ phận được sản xuất bằng phương pháp ép phun kim loại.

Theo thời gian, công nghệ này đã phát triển để bao gồm nhiều loại vật liệu khác nhau. Các vật liệu này đã mở rộng ứng dụng của nó trong nhiều ngành công nghiệp.

Các cột mốc quan trọng trong quá trình phát triển của nó

Sự ra đời của công nghệ này kim loại đã cách mạng hóa ngành sản xuất. Sự tiến bộ này cho phép tạo ra các bộ phận kim loại thông qua chế tạo bồi đắp. Công nghệ này đã phát triển nhanh chóng, cho phép tạo ra các bộ phận lớn hơn và sử dụng nhiều loại vật liệu hơn. Công nghệ phun chất kết dính hiện nay hỗ trợ các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không vũ trụ và hàng tiêu dùng. Quy trình này tiếp tục phát triển, mang đến những cơ hội mới cho sự đổi mới.

3. Quy trình Phun Chất Kết Dính

Tạo lớp và liên kết

Công nghệ phun chất kết dính bắt đầu bằng việc trải một lớp bột mỏng trên nền tảng in.

Một đầu in công nghiệp phun chất kết dính lỏng lên bột. Chất kết dính này hoạt động như một chất keo, liên kết các hạt lại với nhau.

Quy trình này được lặp lại theo từng lớp cho đến khi bộ phận hoàn thành. Mỗi lớp được xây dựng dựa trên lớp trước đó, tạo ra các thiết kế phức tạp và hình dạng phức tạp.

Kỹ thuật xử lý hậu kỳ

Xử lý hậu kỳ khác nhau tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng trong công nghệ phun chất kết dính. Kim loại và gốm sứ thường yêu cầu xử lý hậu kỳ bằng nhiệt thông qua quá trình thiêu kết. Thiêu kết làm tăng mật độ và độ bền của các bộ phận in. Vật liệu polymer có thể cần được thấm bằng vật liệu thứ cấp để tăng cường độ bền. Các bước này đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng các đặc tính cơ học mong muốn.

4. Thiết bị và máy móc

Các loại máy in được sử dụng

Nó sử dụng các máy in chuyên dụng được thiết kế để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả. Các máy này xử lý nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm kim loại, polymer và gốm sứ. Công nghệ này cho phép in màu và tốc độ sản xuất nhanh. Máy in đạt được các đặc tính cơ học khác nhau bằng cách điều chỉnh tỷ lệ và đặc tính của vật liệu được sử dụng.

5. Vật liệu Sử dụng trong Công nghệ Phun Chất Kết Dính

Vật liệu phổ biến

Kim loại

Công nghệ phun chất kết dính thường sử dụng các kim loại như thép không gỉ, đồng và titan. Các kim loại này mang đến tính linh hoạt cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm ô tô và hàng không vũ trụ. Quy trình này bao gồm việc tạo lớp bột kim loại trên nền tảng. Sau đó, chất kết dính liên kết các lớp lại với nhau. Phương pháp này cho phép sản xuất  các bộ phận kim loại với công suất cao. Công nghệ phun chất kết dính kim loại yêu cầu các bước xử lý hậu kỳ như thiêu kết để đạt được các đặc tính mong muốn.

Cát đúc

Cát đúc là vật liệu được sử dụng trong sản xuất khuôn đúc và tạo lõi trong ngành đúc. Nó có thể chịu được tác động và áp lực của kim loại lỏng ở nhiệt độ cao, đồng thời duy trì hình dạng và kích thước của vật đúc. Trong quy trình đúc, cát đúc được trộn với chất kết dính, nước, v.v. để tạo thành khuôn cát hoặc lõi cát, cung cấp khuôn cho việc rót kim loại lỏng.

Gốm sứ

Gốm sứ đóng một vai trò quan trọng trong công nghệ phun chất kết dính. Quy trình này sử dụng bột gốm để tạo ra các bộ phận có khả năng cách nhiệt và cách điện tuyệt vời. Các ngành công nghiệp như điện tử và chăm sóc sức khỏe được hưởng lợi từ các bộ phận bằng gốm. Công nghệ phun chất kết dính cho phép tạo ra các hình dạng gốm phức tạp mà không cần khuôn. Công nghệ này hỗ trợ sản xuất các thiết kế phức tạp với độ chính xác cao.

6. Đặc tính vật liệu và các lưu ý

Sức mạnh và độ bền

Công nghệ phun chất kết dính tạo ra các bộ phận có sức mạnh và độ bền khác nhau. Việc lựa chọn vật liệu ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính này. Kim loại thường cung cấp độ bền cao và khả năng chống mài mòn. Gốm sứ mang đến độ cứng và độ ổn định nhiệt tuyệt vời. Các kỹ thuật xử lý hậu kỳ như thiêu kết giúp tăng cường các đặc tính này hơn nữa. Hiểu rõ đặc tính của vật liệu đảm bảo hiệu suất tối ưu trong các sản phẩm cuối cùng.

Bài toán về chi phí

Các cân nhắc về chi phí đóng một vai trò quan trọng trong công nghệ phun chất kết dính. Bản thân quy trình này là tiết kiệm chi phí do lượng vật liệu hao hụt tối thiểu. Tuy nhiên, chi phí đầu tư thiết bị ban đầu có thể đáng kể. Lựa chọn vật liệu ảnh hưởng đến chi phí chung. Kim loại có thể yêu cầu xử lý hậu kỳ bổ sung, làm tăng chi phí. Gốm sứ có thể liên quan đến ít xử lý hậu kỳ hơn nhưng có thể có chi phí nguyên liệu thô cao hơn. Việc đánh giá các yếu tố này giúp đưa ra quyết định sáng suốt cho việc sản xuất.

7. Ưu điểm của Công nghệ Phun Chất Kết Dính

Tốc độ và hiệu quả

Công nghệ phun chất kết dính mang đến tốc độ sản xuất vượt trội. Quy trình này tạo ra các bộ phận theo từng lớp mà không cần cấu trúc hỗ trợ. Phương pháp này cho phép tạo nhanh chóng các thiết kế phức tạp. Các nhà sản xuất được hưởng lợi từ năng suất cao so với các công nghệ khác như PBF. Khả năng sản xuất nhiều bộ phận đồng thời giúp tăng công suất.

Khả năng sản xuất nhanh

Công nghệ phun chất kết dính vượt trội về khả năng sản xuất nhanh. Công nghệ này cạnh tranh với các phương pháp truyền thống nhờ tốc độ của nó. Các ngành công nghiệp đạt được thời gian hoàn thành nhanh chóng, đáp ứng các thời hạn eo hẹp. Việc không cần cấu trúc hỗ trợ giúp giảm sự chậm trễ trong xử lý hậu kỳ. Hiệu quả này làm cho công nghệ phun chất kết dính trở thành lựa chọn ưa thích cho sản xuất quy mô lớn.

Hiệu quả chi phí

Tiết kiệm chi phí đóng một vai trò quan trọng trong sức hấp dẫn của công nghệ phun chất kết dính. Quy trình này giảm thiểu lãng phí vật liệu bằng cách tái chế bột không sử dụng. Các nhà sản xuất trải nghiệm chi phí vận hành thấp hơn so với các phương pháp in 3D khác. Việc giảm nhu cầu về cấu trúc hỗ trợ giúp cắt giảm chi phí hơn nữa. Công nghệ phun chất kết dính cung cấp một giải pháp kinh tế để sản xuất các bộ phận chất lượng cao.

Tính linh hoạt trong thiết kế

Công nghệ phun chất kết dính hỗ trợ các thiết kế phức tạp và chi tiết. Công nghệ này cho phép tạo ra các hình dạng chi tiết mà các phương pháp khác khó đạt được. Các nhà thiết kế khám phá những khả năng sáng tạo mà không bị ràng buộc. Sự tự do thử nghiệm với các hình dạng và kiểu dáng giúp tăng cường khả năng sáng tạo.

Hình dạng phức tạp

Khả năng tạo ra các hình dạng phức tạp là điểm khác biệt của công nghệ phun chất kết dính. Các kỹ sư thiết kế các bộ phận với cấu trúc bên trong phức tạp. Công nghệ này xử lý các thiết kế đầy thách thức một cách dễ dàng. Khả năng này mở ra những con đường mới trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và thiết bị y tế.

Tùy chọn tùy chỉnh

Việc tùy chỉnh trở nên liền mạch với công nghệ phun chất kết dính. Quy trình này thích ứng với các yêu cầu cụ thể mà không cần thay đổi công cụ quá nhiều. Các nhà sản xuất cung cấp các giải pháp phù hợp để đáp ứng nhu cầu riêng của khách hàng. Tính linh hoạt trong thiết kế đảm bảo rằng mỗi bộ phận phù hợp với các thông số kỹ thuật chính xác.

CẢM ƠN QUÝ KHÁCH HÀNG VÀ ĐỐI TÁC ĐÃ LUÔN TIN TƯỞNG VÀ ĐỒNG HÀNH VỚI CHÚNG TÔI