Cuộc cách mạng in 3D diễn ra trong một lĩnh vực không ai ngờ tới

Một chi tiết trong động cơ của GE được sản xuất bằng phương pháp in 3D

Những tưởng các máy in 3D giá rẻ sẽ làm nên cuộc cách mạng tương tự như máy tính cá nhân PC, nhưng kỳ thực in 3D đang tăng trưởng ở một lĩnh vực khác. Trong khi cổ phiếu của các công ty sản xuất máy in giá rẻ liên tục sụt giảm, do kỳ vọng của các nhà đầu tư vào một loại thiết bị sẽ xuất hiện phổ biến trên thị trường đã không còn. Độ chính xác kém, thời gian in lâu, và sự phức tạp của những cỗ máy này khi vận hành đã làm người tiêu dùng thất vọng. Tuy nhiên, bước đột phá của phương pháp sản xuất đắp dần này đang diễn ra ở một lĩnh vực khác: in 3D kim loại.

Phương pháp in 3D kim loại đã xuất hiện được hai thập kỷ nay, nhưng bây giờ mới đang trở thành một công nghệ sản xuất số lượng lớn: doanh số những loại máy có thể in kim loại đã gia tăng nhanh chóng khi các nhà sản xuất, đặc biệt là trong ngành công nghiệp vũ trụ, đã bắt đầu quá trình sản xuất thương mại cho các linh kiện theo phương pháp đắp dần.

Những nhận định trên dựa theo báo cáo hàng năm của Terry Wohlers, một nhà phân tích và tư vấn công nghiệp, được nhiều người đánh giá như nguồn phân tích uy tín nhất về ngành công nghiệp sản xuất đắp dần. Theo Wohlers, năm ngoái, các công ty đã mua 808 máy có khả năng sản xuất các linh kiện kim loại bằng cách đắp dần từng lớp, tăng lên so với con số 550 của 2014, 353 của 2013. Con số tăng trưởng hàng năm dù có vẻ nhỏ khi chỉ ở mức hàng trăm máy, nhưng các cỗ máy này đều có giá từ hàng trăm nghìn đến hàng triệu USD mỗi chiếc.

Các nhà sản xuất thiết bị nha khoa và các mô cấy chỉnh hình là một trong những người đầu tiên sử dụng các sản phẩm in 3D kim loại, và họ đã bắt tay vào sản xuất theo phương thức này trong vài năm nay. Nhưng đầu vào của ngành công nghiệp vũ trụ mới là nơi tiềm năng để biến phương pháp đắp dần kim loại trở thành một ngành kinh doanh lớn.

Hàng loạt các linh kiện sản xuất bằng in 3D được phát triển bởi các công ty như GE, Airbus, và các hãng khác đã sẵn sàng hoặc đã gần đến lúc tung ra thị trường. Trên thực tế, GE đã sẵn sàng sử dụng công nghệ này để sản xuất hai thành phần phức tạp cho động cơ phản lực – vòi phun nhiên liệu và thiết bị cho các cảm biến nhiệt độ trong buồng đốt – cũng như các linh kiện cho một động cơ phản lực cánh quạt. Và đằng sau đó, còn có các công ty khác đang phát triển một số linh kiện bổ sung cho máy bay, vệ tinh và tên lửa.

Thông thường, phương pháp sản xuất đắp dần trên quy mô công nghiệp sử dụng một nguồn nhiệt cường độ cao, hoặc là tia laser hoặc một chùm electron, để làm nóng chảy bột kim loại từng lớp một theo sự điều khiển của máy tính, tạo nên từng phần sản phẩm khi kim loại đông cứng lại. Công nghệ này đặc biệt hữu ích khi sản xuất các bộ phận phức tạp với kích thước tương đối nhỏ, bởi vì nếu sản xuất theo cách thông thường, việc phát triển các công cụ để sản xuất các bộ phận này sẽ rất đắt đỏ.

Đầu phun nhiên liệu sản xuất bằng in 3D của GE, thông thường phải được hàn lại với nhau từ 18 chi tiết riêng biệt. Sản xuất theo phương pháp in 3D của GE sẽ chỉ còn một chi tiết duy nhất, và nó nhẹ hơn 25%, giúp gia tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Có đến 19 đầu phun như vậy trong động cơ phản lực mới mà GE đang phát triển. Với 10.000 đơn đặt hàng cho loại động cơ mới này, công ty dự định sử dụng công nghệ in 3D này để tạo ra 30.000 đầu phun loại này hàng năm.