Công cụ nâng – Ứng dụng máy in 3D Markforged

Công ty Wärtsilä

Wärtsilä là công ty hàng đầu thế giới về công nghệ thông minh và các giải pháp hoàn chỉnh cho thị trường năng lượng và hàng hải, với danh mục sản phẩm trải dài từ động cơ đến động cơ đẩy và giải pháp tái tạo năng lượng. Nhà máy Phần Lan ở Vaasa và nhà máy của Ý ở Trieste phụ trách việc sản xuất các động cơ lớn cung cấp cho một phần ba số tàu chở hàng lớn nhất thế giới. Các đội thường cần phải chế tạo các công cụ hỗ trợ để giải quyết vấn đề và tối ưu hóa sản xuất, và thường phải dựa vào các nhà cung cấp để sản xuất những công cụ này.

Các vấn đề gặp phải

Một ví dụ tiêu biểu về công cụ được chế tạo bởi bên thứ ba là công cụ nâng, sử dụng cho lắp ráp và sửa chữa các động cơ lớn. Công cụ này có thể tùy chỉnh cho phép họ di chuyển các bộ phận của động cơ cực kỳ nặng như piston. Những công cụ nâng này rất quan trọng vì chúng có thể làm cho thao tác nâng hiệu quả hơn trong quá trình sản xuất, và giúp các kỹ sư thực hiện bảo trì tại cơ sở hoặc trên tàu chở hàng. Để kết hợp tốt với các tính năng phức tạp của động cơ nhiều công cụ có các tính năng kết hợp độc đáo.

“In 3D có thể giúp cắt giảm chi phí rất đáng kể. Nếu bạn tiết kiệm được ít nhất 1.000 Euro cho mỗi công cụ thì đó là một lợi ích rõ ràng nhất.”

– Juho Raukola, Chuyên gia cải tiến (Sản xuất công nghệ bồi đắp), Wärtsilä

Wärtsilä thường gia công các công cụ nâng của mình bằng thép cứng, nhưng các công cụ này quá đắt, quá tốn thời gian sản xuất; quá nặng để sử dụng và vận chuyển. Các đội cũng không thể thay đổi thiết kế nhanh khi cần thiết. Nhất là khi được nhân rộng trên hàng trăm công cụ thì chi phí và trọng lượng tăng đáng kể – đặc biệt là khi công cụ cần thiết để bảo trì hoặc thực hiện bảo trì các bộ phận trong một con tàu thương mại lớn, trong không gian hẹp.

Giải pháp bằng máy in 3D của Markforged

Các kỹ sư tại Wärtsilä đã sử dụng máy in 3D bằng sợi carbon Markforged từ giữa năm 2018 để giải quyết các vấn đề tương tự, và đã chế tạo một số công cụ cho các nhà máy. Các đội ở Bologna và Vaasa quyết định mở rộng đầu tư một máy in 3D công nghiệp lớn hơn và nhiều máy hơn để tăng năng lực sản xuất, vì vậy họ đã mua một máy in 3D X7 công nghiệp của Markforged cho cơ sở sản xuất ở Ý.

Công cụ nâng in 3D đầu tiên được chứng nhận CE

Họ đã cộng tác cùng với Markforged để thiết kế lại thiết bị nâng cho phương pháp in 3D. Thiết kế mới bao gồm việc tách công cụ thành một số bộ phận để tận dụng tốt nhất việc gia cố sợi carbon liên tục và cho phép công cụ nâng có thể nâng piston động cơ nặng 240 kg trong lần thử đầu tiên. Tôi nghĩ mọi người thực sự khá sốc về thử nghiệm này, Juho Raukola nói – Chuyên gia cải tiến (công nghệ bồi đắp) tại Wärtsilä.

Trọng lượng tối đa mà công cụ này có thể nâng là 960 kg mà không bị biến dạng – tuy nhiên trong các tình huống sản xuất, cần đảm bảo hệ số an toàn là bốn. Nhóm cũng đã làm việc cùng với cơ quan chứng nhận quốc tế BureauVeritas để xác định một quy trình chứng nhận các công cụ. Công cụ này đã được đưa vào các thử nghiệm và kiểm tra khác nhau, và là công cụ nâng in 3D đầu tiên được chứng nhận CE – một thành tựu to lớn của công ty.

Yếu tố quan trọng hơn cả việc tiết kiệm chi phí

Việc sản xuất bằng công nghệ in 3D của Wärtsilä thực sự đã sinh lời, với việc sản xuất bằng công nghệ in 3D, họ đã tiết kiệm được hơn 100.000 euro cho việc gia công công cụ chỉ trong vòng tám tháng, điều đó khiến họ tin rằng có thể mở rộng quy mô với nhiều máy in 3D Markforged hơn trên nhiều cơ sở trên thế giới.

“Điều này sẽ cho phép Wärtsilä đẩy nhanh thời gian đưa ra các sản phẩm mới với việc tạo ra công cụ nhanh hơn, rẻ hơn và an toàn hơn.”

– Giuseppe Sarago, Giám đốc sản xuất, Wärtsilä

Juho và nhóm của ông dần dần không còn phụ thuộc vào các nhà cung cấp thứ ba, có nghĩa là họ sẽ không còn phải chờ đợi chế tạo các công cụ cho các cơ sở của họ. “Chúng tôi không phải lên lịch làm việc với người khác”. Juho nói. “Và sự tuyệt vời của in 3D là mỗi thiết kế có thể được in ở bất cứ đâu vào bất cứ lúc nào thông qua mạng lưới sản xuất, thậm chí ngay cả trên các con tàu mà Wärtsilä giúp bảo trì và bảo dưỡng.

Tương lai

Với ba máy in sợi carbon Markforged và giờ là máy in 3D Metal X có khả năng in bằng nhiều vật liệu kim loại công nghiệp khác nhau, Wärtsilä từ lâu đã ứng dụng tốt phương pháp sản xuất bồi đắp để giải quyết vấn đề. Từ công cụ giữ kẹp và dụng cụ đo lường đến các bộ phận sản xuất hướng tới khách hàng, các kỹ sư giờ đây được tự do tìm kiếm các ứng dụng in 3D mới trên khắp lĩnh vực sản xuất.

Giuseppe cho biết “nếu chúng tôi muốn có một công cụ khác để sản xuất, với một thiết kế dành cho khách hàng cụ thể, thì họ không phải đợi bốn đến sáu tuần như trước  mà chỉ còn một vài ngày. Chúng tôi có thể đáp ứng nhu cầu của khách hàng nhanh hơn bao giờ hết.”