Máy in 3D khổ lớn — Khối lượng xây dựng lên đến 4.000 mm

Máy in 3D khổ lớn là một hệ thống sản xuất gia công tích hợp công nghiệp có thể tích in lớn hơn đáng kể so với các máy in để bàn hoặc máy in cỡ trung — thường có ít nhất một chiều dài từ 1 mét trở lên. Các máy này được thiết kế chuyên dụng để sản xuất các chi tiết sử dụng thực tế kích thước thực, khuôn đúc và mẫu đúc trong một lần in duy nhất, loại bỏ nhu cầu phải chia nhỏ và lắp ráp các bản in nhỏ hơn.

Tại 3DPTEK, “định dạng lớn” có nghĩa là thể tích in tiêu chuẩn lên đến 4 mét, với các cấu hình tùy chỉnh có thể mở rộng lên 6, 8 và 10 mét. Các hệ thống của chúng tôi bao gồm ba công nghệ cốt lõi — Binder Jetting dành cho bột cát và bột kim loại, Selective Laser Sintering (SLS) dành cho cát phủ và sáp, và Selective Laser Melting (SLM) dành cho các chi tiết kim loại có độ đặc cao — giúp quý khách có được một đối tác duy nhất đáp ứng mọi nhu cầu sản xuất gia công tích hợp quy mô lớn.

Dù bạn đang đúc cánh quạt tàu, in khuôn cát theo tỷ lệ thực cho vỏ tuabin, hay sản xuất một mẫu thử kim loại có chức năng với kích thước bằng khối động cơ, công nghệ in 3D khổ lớn giúp rút ngắn thời gian chế tạo từ vài tuần xuống còn vài ngày.

Trên thực tế, "kích thước lớn" là một ngưỡng thay đổi. Một máy có kích thước vùng in 500 mm được coi là lớn theo tiêu chuẩn in 3D bằng vật liệu polymer nhưng lại nhỏ theo tiêu chuẩn đúc kim loại. Đối với khuôn cát và các bộ phận kim loại công nghiệp, các định nghĩa quan trọng là: 1 m theo trục lớn nhất là mức sản xuất cơ bản; 2–3 m bao gồm hầu hết các khuôn đúc và vỏ bơm; 4 m dùng để xử lý cánh quạt tàu, vỏ tuabin và khối động cơ; và 6–10 m là công việc tùy chỉnh được xây dựng xung quanh một dòng sản phẩm duy nhất. Ngưỡng quyết định liệu máy in khổ lớn có phải là công cụ phù hợp hay không hiếm khi nằm ở máy — mà là liệu bộ phận đó có thực sự không thể được chế tạo thành nhiều mảnh hay không.

Tại sao một chi tiết lại tốt hơn bốn chi tiết hàn?

Một chi tiết không vừa khít thường được chế tạo thành các phần riêng biệt rồi ghép lại. Chính tại điểm nối đó, dự án âm thầm mất đi biên độ an toàn. Mỗi mối hàn đều tạo ra một vùng chịu ảnh hưởng nhiệt, một bước biến dạng, một lần kiểm tra không phá hủy và một chu trình gia công lại. Một cụm bốn phần cần ba mối hàn, ba lần kiểm tra và đủ dung sai gia công để thiết lập lại mốc tham chiếu sau mỗi lần hàn. Việc in chi tiết ở kích thước thực sẽ loại bỏ cả ba yếu tố này, đồng thời loại bỏ thời gian kiểm tra và rủi ro bị từ chối muộn do mối nối không thể gia công lại.

Lý lẽ tương tự cũng áp dụng cho khuôn đúc. Một khuôn cát lớn phải được chia thành các phần cần có các chi tiết định vị, biện pháp bịt kín mối nối và quy trình đóng khuôn, và mỗi mối nối đều là một điểm tiềm ẩn gây rò rỉ. Một khuôn được in thành một khối liền mạch không có các mối nối cần bịt kín — đó là lý do tại sao khuôn một khối thường là yêu cầu đầu tiên mà các xưởng đúc đặt ra, trước cả tốc độ sản xuất hay độ nhẵn bề mặt.

Ba điều thay đổi khi máy móc trở nên lớn hơn

Quy mô ảnh hưởng đến kỹ thuật, không chỉ đơn thuần là khung cấu trúc. Thứ nhất, ứng suất nhiệt và ứng suất dư tăng theo kích thước mặt cắt — một khuôn in 3D hoặc chi tiết kim loại lớn phải được thiết kế sao cho có thể trải qua các công đoạn làm cứng, thiêu kết hoặc giải ứng suất mà không bị cong vênh, và điều này hạn chế độ dày thành và vị trí các gân nhiều hơn so với chi tiết nhỏ. Thứ hai, quá trình xử lý sau in và vận chuyển trở thành vấn đề hậu cần: một khuôn nặng 1,3 tấn cần có điểm nâng, cần cẩu và khả năng chịu tải của sàn, còn một chi tiết kim loại lớn như vậy cần một máy đủ lớn để gia công hoàn thiện. Thứ ba, chính tòa nhà cũng trở thành một phần của thông số kỹ thuật — ví dụ, máy J2500 cần diện tích sàn 11.400 × 8.900 × 3.900 mm và chiều cao trần tương ứng.

Khi định dạng khổ lớn không phải là lựa chọn phù hợp

Với các chi tiết có kích thước nhỏ, công nghệ in 3D khổ lớn sẽ có chi phí cao hơn trên mỗi chi tiết, và đây không phải là giải pháp phù hợp cho mọi trường hợp. Nếu chi tiết phù hợp với khu vực in 300 mm, máy in cỡ trung sẽ nhanh hơn, rẻ hơn và dễ dàng đảm bảo độ chính xác kích thước hơn. Nếu yêu cầu là độ chính xác kích thước trên hình học đơn giản, gia công từ vật liệu rắn hoặc đúc truyền thống thường sẽ đảm bảo dung sai chặt chẽ hơn với chi phí thấp hơn. Và nếu thời hạn là vài ngày thay vì vài tuần, một máy nhỏ hơn với kích thước in ngắn hơn và quy trình xử lý sau đơn giản hơn sẽ vượt trội hơn so với máy khổ lớn. Máy định dạng lớn chỉ chiếm ưu thế trên một trục duy nhất — đó là chi tiết không thể gia công bằng bất kỳ phương pháp nào khác — và trục đó thường là yếu tố quyết định.