Chúng ta đều đã xây lâu đài cát trên bãi biển: những bức tường hùng vĩ, những tòa tháp uy nghi, những hào nước đầy cá mập. Nếu bạn giống tôi, bạn sẽ ngạc nhiên khi thấy một lượng nước nhỏ có thể kết dính tốt như thế nào—ít nhất là cho đến khi anh trai bạn xuất hiện và đá nó vào một cơn thịnh nộ phá hoại.
Doanh nhân Dan Gelbart cũng sử dụng nước để liên kết các vật liệu, mặc dù thiết kế của ông bền hơn nhiều so với thiết kế trên bãi biển vào cuối tuần.
Với tư cách là chủ tịch kiêm nhà sáng lập của Rapidia Tech Inc., một nhà cung cấp hệ thống in 3D kim loại tại Vancouver, British Columbia và Libertyville, Illinois, Gelbart đã phát triển một phương pháp sản xuất linh kiện giúp loại bỏ các bước tốn thời gian vốn có trong các công nghệ cạnh tranh, đồng thời đơn giản hóa đáng kể quá trình loại bỏ hỗ trợ.
Nó cũng giúp việc ghép nhiều bộ phận lại với nhau dễ dàng hơn nhiều so với việc chỉ cần ngâm chúng vào một ít nước và dán chúng lại với nhau—ngay cả đối với các bộ phận được sản xuất bằng phương pháp sản xuất truyền thống.
Gelbart thảo luận về một số khác biệt cơ bản giữa các hệ thống gốc nước của ông và các hệ thống sử dụng bột kim loại chứa 20% đến 30% sáp và polyme (theo thể tích). Máy in 3D kim loại hai đầu Rapidia tạo ra hỗn hợp sệt từ bột kim loại, nước và chất kết dính nhựa với hàm lượng từ 0,3 đến 0,4%.
Ông giải thích rằng nhờ vậy, quá trình tách liên kết thường mất vài ngày như các công nghệ cạnh tranh đã được loại bỏ và bộ phận này có thể được đưa thẳng vào lò thiêu kết.
Các quy trình khác chủ yếu nằm trong "ngành công nghiệp đúc phun (MIM) lâu đời đòi hỏi các bộ phận chưa thiêu kết phải chứa tỷ lệ polyme tương đối cao để tạo điều kiện cho việc giải phóng chúng khỏi khuôn", Gelbart cho biết. "Tuy nhiên, lượng polyme cần thiết để liên kết các bộ phận để in 3D thực sự rất nhỏ—một phần mười phần trăm là đủ trong hầu hết các trường hợp".
Vậy tại sao phải uống nước? Giống như ví dụ về lâu đài cát của chúng tôi được sử dụng để tạo ra bột nhão (trong trường hợp này là bột nhão kim loại), polyme giữ các mảnh lại với nhau khi chúng khô. Kết quả là một bộ phận có độ đặc và độ cứng của phấn vỉa hè, đủ mạnh để chịu được gia công sau khi lắp ráp, gia công nhẹ nhàng (mặc dù Gelbart khuyến nghị gia công sau khi thiêu kết), lắp ráp bằng nước với các bộ phận chưa hoàn thiện khác và được đưa vào lò.
Việc loại bỏ quá trình tẩy dầu mỡ cũng cho phép in các bộ phận có thành lớn hơn, dày hơn vì khi sử dụng bột kim loại tẩm polyme, polyme không thể “cháy” nếu thành bộ phận quá dày.
Gelbart cho biết một nhà sản xuất thiết bị yêu cầu độ dày thành là 6mm hoặc ít hơn. “Vì vậy, giả sử bạn đang chế tạo một bộ phận có kích thước bằng một con chuột máy tính. Trong trường hợp đó, phần bên trong sẽ cần phải rỗng hoặc có thể là một loại lưới nào đó. Điều này rất tuyệt vời cho nhiều ứng dụng, ngay cả độ nhẹ cũng là mục tiêu. Nhưng nếu cần sức mạnh vật lý như bu lông hoặc một số bộ phận có độ bền cao khác, thì [phun bột kim loại] hoặc MIM thường không phù hợp.”
Một bức ảnh ống in mới cho thấy các bộ phận bên trong phức tạp mà máy in Rapidia có thể tạo ra.
Gelbart chỉ ra một số tính năng khác của máy in. Các hộp mực chứa bột kim loại có thể nạp lại và người dùng trả lại hộp mực cho Rapidia để nạp lại sẽ nhận được điểm cho bất kỳ vật liệu nào chưa sử dụng.
Có nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm thép không gỉ 316 và 17-4PH, INCONEL 625, gốm và zirconia, cũng như đồng, cacbua vonfram và một số vật liệu khác đang được phát triển. Vật liệu hỗ trợ – thành phần bí mật trong nhiều máy in kim loại – được thiết kế để in các chất nền có thể được loại bỏ hoặc “bốc hơi” bằng tay, mở ra cánh cửa cho các nội thất không thể tái tạo được.
Rapidia đã hoạt động được bốn năm và phải thừa nhận rằng mới chỉ bắt đầu. Gelbart cho biết: "Công ty đang dành thời gian để sửa chữa mọi thứ".
Cho đến nay, anh và nhóm của mình đã triển khai năm hệ thống, bao gồm một hệ thống tại Trung tâm tiếp cận công nghệ Selkirk (STAC) ở British Columbia. Nhà nghiên cứu Jason Taylor đã sử dụng máy này từ cuối tháng 1 và thấy nhiều ưu điểm hơn so với một số máy in 3D STAC hiện có.
Ông lưu ý rằng khả năng "dán keo lại với nhau bằng nước" các bộ phận thô trước khi thiêu kết có tiềm năng lớn. Ông cũng có hiểu biết về các vấn đề liên quan đến việc tẩy dầu mỡ, bao gồm cả việc sử dụng và thải bỏ hóa chất. Mặc dù các thỏa thuận không tiết lộ thông tin ngăn cản Taylor chia sẻ thông tin chi tiết về phần lớn công việc của mình ở đó, nhưng dự án thử nghiệm đầu tiên của ông là thứ mà nhiều người trong chúng ta có thể nghĩ đến: một cây gậy in 3D.
“Nó hoàn hảo,” anh ấy nói với một nụ cười. “Chúng tôi đã hoàn thiện mặt, khoan lỗ cho trục, và tôi đang sử dụng nó bây giờ. Chúng tôi rất ấn tượng với chất lượng công việc được thực hiện với hệ thống mới. Cũng như với tất cả các bộ phận thiêu kết, có một số co ngót và thậm chí là một chút không thẳng hàng, nhưng máy thì đủ dùng. Chúng tôi có thể bù đắp cho những vấn đề này trong thiết kế một cách nhất quán.
Additive Report tập trung vào việc sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp trong sản xuất thực tế. Các nhà sản xuất hiện nay đang sử dụng in 3D để tạo ra các công cụ và đồ gá, và một số thậm chí còn sử dụng AM để sản xuất khối lượng lớn. Câu chuyện của họ sẽ được giới thiệu tại đây.