Công nghệ AM đột phá cho sản xuất vi mô

Có hai xu hướng toàn cầu hiện nay trong sản xuất. Đầu tiên là xu hướng thu nhỏ các bộ phận và linh kiện đòi hỏi với độ phân giải micron và sub-micron có độ chính xác cao, và thứ hai là hướng tới sản xuất kỹ thuật số ngày nay được gọi là Công nghiệp 4.0. Sản xuất bồi đắp (AM) là một chìa khóa cho phép công nghệ phục vụ cho việc chuyển sang vòng đời sản phẩm ngắn hơn và cho phép tùy chỉnh hàng loạt. Chi phí thiết lập thấp liên quan đến AM khi so sánh với các quy trình sản xuất truyền thống giải thích lý do tại sao giờ đây nó là một công nghệ sản xuất đã được thiết lập được áp dụng bởi một số công ty blue-chip đang phát triển trên toàn thế giới. Ngày nay, một công nghệ mới tồn tại ở giao điểm của sản xuất bồi đắp (AM) và sản xuất vi mô.
21:39 PM 02/04/2019 In bài viết này

Sản xuất bồi đắp (AM) hoặc In 3D (3DP) thường được trích dẫn là gây rối cho các quy trình sản xuất truyền thống. Ngày nay các ứng dụng sản xuất AM hiện có trên các ngành khác nhau, các thành phần và bộ phận được tối ưu hóa sẽ không thể hoặc không kinh tế bằng phương pháp truyền thống được tạo bằng công nghệ AM.

Đối với một số thiết bị (OEM) trên ô tô, hàng không vũ trụ, y tế (và một loạt  các thị trường khác), AM đã trở thành một nhà sản xuất được thành lập với một số công nghệ sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, có một số rào cản, để áp dụng AM như một công nghệ sản xuất  thì nó vẫn còn bị bỏ ngỏ, mấu chốt trong số này là yêu cầu đầu tư vốn ban đầu cao và chi phí hoạt động đắt đỏ; chi phí vật tư (đặc biệt đối với vật liệu tinh chế); tính chất vật liệu không nhất quán là một yếu tố ngăn cản đáng kể cho các thành phần quan trọng; yêu cầu trước và sau xử lý rộng rãi; thông thường, không hiểu khi nào và làm thế nào để áp dụng AM để tối đa hóa lợi ích của nó.

Lý do cuối cùng là tiêu điểm của nhiều sự chú ý ngày hôm nay. AM đã chuyển từ công nghệ tạo mẫu sang công nghệ sản xuất, nhưng nhiều người thiếu cái nhìn sâu sắc về những gì thực sự có thể được sản xuất trên nền tảng AM và các đặc điểm vốn có của quy trình tạo ra lợi thế đáng kể khi có chi phí, độ phức tạp và kịp thời sản xuất.

Dường như các nhà sản xuất bồi đắp (AM) nhận thức được rào cản này đối với việc áp dụng, vì thế nhiều người đã tinh chỉnh và phát triển các quy trình tương ứng của họ bằng cách thêm các đề xuất giá trị trước, trong và sau. Quá trình đặc biệt cho các ứng dụng sản xuất. Ngôn ngữ tương ứng đã xuất hiện và đang được sử dụng nhiều hơn trong các chiến dịch tiếp thị AM và các cuộc hội thoại chuyên sâu về AM cho các ứng dụng sản xuất là các giải pháp sản xuất đầu cuối.

Nền tảng AM được thiết kế riêng cho sản xuất Micro/Nano

Nanofabrica, được thành lập vào năm 2016, gần đây đã phát triển một nền tảng AM độ phân giải micron cho lĩnh vực này. Công ty đã sản xuất một giải pháp công nghệ cung cấp giải pháp đầu cuối cho các nhà sản xuất yêu cầu mức độ phân giải micron và sub-micron.

Đến nay, các nhà phát triển nền tảng AM quan trọng cố gắng để có độ phân giải dưới 50 micron và một số ít công ty đã cố gắng cung cấp giải pháp sản xuất vi mô cực kỳ tốn kém về chi phí máy và chi phí cho mỗi bộ phận, hoặc cực kỳ chậm, hoặc chỉ có thể phần in rất hạn chế về kích thước.

Các nhà phát triển nền tảng AM thành công ngày nay cần tập trung vào các lĩnh vực công nghệ mới, sản xuất các sản phẩm và linh kiện cho đến nay không thể sử dụng AM. Chính tại đây, Nanofabrica đã đặc biệt thành công, đã xác định được một loạt các ứng dụng, nơi có nhu cầu thị trường đang phát triển, nơi con đường duy nhất đến thị trường hiện nay là thông qua các công nghệ sản xuất truyền thống hạn chế hoặc tốn kém, và sử dụng AM có thể mở ra những tiến bộ đáng kể về mặt thiết kế và chức năng.

Những ứng dụng này tồn tại trong lĩnh vực quang học, bán dẫn, vi điện tử, MEMS, chất lỏng vi mô và khoa học đời sống. Các sản phẩm như vỏ thiết bị vi điện tử, lò xo siêu nhỏ, bộ truyền động vi mô và cảm biến vi mô, và nhiều ứng dụng y tế như van vi mô, ống tiêm vi mô và thiết bị cấy ghép hoặc phẫu thuật siêu nhỏ.

Quá trình hoạt động

Bước đột phá đầu tiên của công nghệ Nano cho phép độ chính xác cao với chi phí cần thiết cho sản xuất công nghiệp. Quá trình AM của Nano dựa trên một công nghệ nổi tiếng trong thế giới AM, cụ thể là động cơ Bộ xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP), nhưng để đạt được mức độ phân giải micron có khả năng lặp lại kết hợp DLP với việc sử dụng quang học thích nghi. Công cụ này kết hợp với một loạt các cảm biến, cho phép một vòng phản hồi đóng. Đây là yếu tố cốt lõi cho phép sản phẩm của Nanofovena đạt độ chính xác rất cao trong khi vẫn duy trì hiệu quả chi phí như một giải pháp sản xuất. Khi tất cả các nhà phát triển nền tảng AM khác trong không gian này đạt được độ chính xác thông qua phần cứng tuyệt vời, Nanofovena sử dụng phần mềm để giải quyết dễ dàng hơn, mạnh mẽ hơn và ít tốn kém hơn. Quang học thích ứng đã được sử dụng trong các lĩnh vực công nghệ khác,

Một khía cạnh độc đáo khác của nền tảng AM là khả năng đạt được độ phân giải micron trên các bộ phận có kích thước centimet. Để cho phép điều này, một số công nghệ đã được kết hợp.

Cụ thể, công ty đã sử dụng sáng tạo quang học thích ứng và tăng cường đơn vị hình ảnh này bằng công nghệ và bí quyết sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn giao điểm của chất bán dẫn và AM, Nanofabrica có thể xây dựng các bộ phận macro lớn với các chi tiết vi mô phức tạp. Nó cũng có thể thực hiện điều này với tốc độ bằng cách đưa ra chiến lược đa độ phân giải.

Khả năng đa độ phân giải có thể thông qua việc sử dụng phần cứng cho phép đánh đổi giữa tốc độ và độ phân giải, và các thuật toán phần mềm chuẩn bị các bước và đường dẫn in bằng cách xác định và phân chia nó thành các khu vực có độ phân giải thấp và cao, sau đó được đưa vào máy in đường dẫn và thông số máy. Tất nhiên, không chỉ có hai độ phân giải mà trên thực tế, một dải các độ phân giải cho phép tốc độ được tối ưu hóa trong khi vẫn duy trì kết quả khả quan trong toàn bộ phần.

Điều này có ý nghĩa gì với các nhà sản xuất

Công nghệ Nano AM là một công nghệ đại dương xanh thực sự, có nghĩa là về bản chất, nó đang đưa AM vào các thị trường mới. Lần đầu tiên, các nhà sản xuất yêu cầu độ chính xác và độ phân giải của micron và sub-micron và vì vậy lần đầu tiên, các nhà sản xuất này có khả năng hưởng lợi từ những lợi thế vốn có của AM.

Các công cụ cần thiết cho các quy trình sản xuất truyền thống không chỉ có tác động tiêu cực đến thời gian đưa ra thị trường, mà còn làm cho các quy trình đó không kinh tế đối với các hoạt động sản xuất quy mô nhỏ hoặc vừa. Đối với các công nghệ AM, các hoạt động vừa và nhỏ có hiệu quả về chi phí và thực sự công bằng khi nói rằng ngày nay, AM đại diện cho một nền tảng sức mạnh công nghiệp.

Thêm vào đó AM cho phép tùy chỉnh hàng loạt, cá nhân hóa và khả năng sử dụng cùng một nền tảng sản xuất để tạo mẫu, các lô nhỏ và sản xuất hàng loạt.

Đối tác công nghệ & Giải pháp tùy chỉnh

Nanofabrica  nhận thức được tiềm năng trong không gian micro AM cho sản xuất nó thiết lập mối quan hệ hợp tác với các khách hàng của mình, từ khi bắt đầu sản xuất đến sản xuất hàng loạt. Công nghệ ngày nay là nền tảng có độ phân giải micron duy nhất nhắm vào các ứng dụng sản xuất thực sự, không chỉ các dự án R & D, công cụ thay đổi thực sự này là sự kết hợp của khối lượng xây dựng định hướng thương mại, vật liệu tối ưu hóa, dòng đầu tư quan trọng và nền tảng có giá cạnh tranh.

Tuy nhiên, ngoài điều này, Nano Fabrica chủ trương hợp tác chặt chẽ với khách hàng để tối ưu hóa kết quả. Đầu tiên và quan trọng nhất, công ty đưa ra những lời khuyên để đảm bảo rằng các thiết kế được tối ưu hóa cho công nghệ.

Điều này nhất thiết phải bắt đầu bằng việc đánh giá lại thiết kế sản phẩm và chủ đề thiết kế cho sản xuất bồi đắp đã trở thành một lĩnh vực hấp dẫn để thảo luận và tranh luận ngày hôm nay.

Lời kết

Lịch sử sản xuất được đặc trưng bởi những bước nhảy vọt trong phát triển công nghệ. Trong cuộc cách mạng Công nghiệp 4.0 gần đây, AM là một công nghệ chính và là một lý do lớn tại sao sản xuất kỹ thuật số đang thay thế sản xuất truyền thống trong nhiều lĩnh vực.

AM đã là một công nghệ đột phá trong nhiều năm, nhưng cho đến nay nó vẫn chưa thể đạt được độ chính xác và độ phân giải chính xác mà các nhà sản xuất yêu cầu đi đầu trong sản xuất vi mô và vĩ mô.

Hồng Phương, Phạm Thu Trang, Lâm Thị Nguyệt