Van Ramén: Nhà tiên phong ứng dụng sản xuất bồi đắp trong ngành van

Vào những năm 1960, ngành công nghiệp giấy và bột giấy của Thụy Điển đều đi tìm một giải pháp van điều khiển hiệu quả. Vượt qua nhiều khó khăn, kỹ sư người Thụy Điển Torsten Ramén đã phát triển Van Ramén Ball Sector phục vụ trong điều khiển khí nén và Ramén Valves ra đời.

60 năm đã trôi qua, công ty đang tạo ra một cách mạng khi trở thành một trong những nhà sản xuất van đầu tiên trên thế giới cung cấp van điều khiển bằng Titanium Cấp 5 bằng cách sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp – trong một lĩnh vực vốn phụ thuộc vào công nghệ đúc và gia công phôi.

Hành trình ứng dụng công nghệ sản xuất bồi đắp này bắt đầu sau năm 2012 khi Giám đốc điều hành Per Wennersten nắm quyền lãnh đạo. Kể từ đó, công ty đã tạo ra một phong trào sôi động trong một ngành vốn nổi tiếng là đi sau trong việc áp dụng các công nghệ mới.

“Vào năm 2016, chúng tôi đã gặp Arcam, hiện là một phần của GE Additive, tại một triển lãm thương mại ở Gothenburg. Chúng tôi nhìn thấy những triển vọng trong công nghệ và bắt đầu sử dụng máy in Electron Beam Melting (EBM) của họ. Có thể nói, đó là lựa chọn tốt nhất để in các chi tiết bằng titan,” Wennersten giải thích.

Titan là kim loại thường được sử dụng trong các ứng dụng giấy và bột giấy. EBM đã trở thành một cỗ máy mạnh mẽ để sản xuất các bộ phận làm từ hợp kim này và các hợp kim khó gia công khác. Ramén Valves đã gắn bó với EBM do kết quả tốt và tính không khả thi về mặt kinh tế của việc chuyển sang phương pháp in mới sau nhiều năm phát triển.

Đổi mới in 3D trong ngành van

Là công ty duy nhất trưng bày các loại van in 3D tại hội nghị ở Dusseldorf năm 2017, Wennersten thấy rõ rằng Ramén Valves có thể là một trong những công ty đầu tiên trong ngành ứng dụng công nghệ sản xuất bồi đắp.

Hợp tác với AIM Thụy Điển, một công ty con thương mại của nhóm nghiên cứu sản xuất bồi đắp có trụ sở tại Đại học Mid Thụy Điển ở Östersund, các quy trình titan EBM nói chung đã được tối ưu hóa đặc biệt để in van.

“AIM Thụy Điển là văn phòng dịch vụ chuyên về công nghệ EBM và các ứng dụng công nghiệp của nó. Stefan Thundal, Giám đốc điều hành của AIM Thụy Điển cho biết, phần bóng của Ramén Valves là một ví dụ điển hình về việc quy trình EBM thực sự có thể gia tăng giá trị. “Đầu tiên, nhiều loại van này được sử dụng trong các ứng dụng quan trọng, vì thế sự chính xác vào đặc tính vật liệu là điều tối quan trọng. Thứ hai, các van này thường là các bộ phận lớn, cồng kềnh. Các bộ phận như vậy đòi hỏi một quy trình EBM vượt trội cả về năng suất và cung cấp các bộ phận không bị ứng suất dư. Cuối cùng, công nghệ này giúp thời gian sản xuất Ramén Valves của chúng tôi giảm đi đáng kể.”

Wennersten nói: “Tôi nhớ hồi đó thực sự không có nhiều người quan tâm đến những gì chúng tôi đang làm vì trước đây ngành công nghiệp này chưa từng quan tâm đến van in 3D. “Điều này hiện đang thay đổi khi các ngành công nghiệp của người dùng cuối bắt đầu nhận thấy lợi ích của sản xuất bồi đắp. Hiện tại, chúng tôi đang tập trung vào việc sản xuất van titan nhưng đang tìm cách mở rộng sang thép không gỉ song công, siêu song công và Hastelloy.”

Thundal nói thêm: “Kể từ khi bắt đầu hợp tác, chúng tôi đã làm việc rất hiệu quả với Ramén Valves. “Chúng tôi thực sự mong muốn mở rộng việc sử dụng công nghệ EBM trong tương lai.”

Lợi ích của phụ gia và một vị trí thích hợp đáng ngạc nhiên

Sản xuất bồi đắp mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt khi nói đến khả năng tự do thiết kế và giảm thời gian sản xuất. 

Ramén Valves lần đầu tiên bắt đầu sản xuất các loại van có chức năng mở rộng, trong đó họ điều chỉnh chiều dài chế tạo của van để cải thiện thiết kế của nó. Ngoài ra, công nghệ này còn cho phép sản xuất các bộ phận làm bằng hợp kim cụ thể và tạo ra các bộ phận có hình dạng phức tạp—mở ra các van cho các ứng dụng mới. Có hy vọng trong tương lai sử dụng phụ gia để tăng năng suất của các quy trình hiện có bằng cách bổ sung thêm các chức năng bổ sung.

Việc chuyển sang sản xuất bồi đắp cũng loại bỏ thời gian vận chuyển và thời gian giao hàng dài để nhận các bộ phận vì hầu hết công việc đúc truyền thống được thực hiện ở châu Á. Ví dụ, van Ramén Ball Sector dành cho ngành công nghiệp giấy và bột giấy có thể được giao trong vòng bốn tuần so với hai tháng với phương pháp sản xuất truyền thống hơn.

Khi công nghệ xây dựng một phần trong các lớp chất thải và tiêu thụ nguyên liệu được giảm thiểu và với nhiều hoạt động sản xuất tại địa phương hơn, các tác động liên quan đến chuỗi cung ứng sẽ giảm đi rất nhiều.

Ngoài lợi ích của việc sản xuất các bộ phận mới, sản xuất bồi đắp đang đóng một vai trò quan trọng đối với Ramén Valves trong một lĩnh vực mới thú vị – ứng dụng trang bị thêm. Việc sản xuất nhiều van trong hệ thống đường ống hiện có đã bị ngừng, nhưng thay vì lựa chọn tốn kém là xây dựng lại hoặc thay thế cơ sở hạ tầng đường ống này, nhiều công ty đang tìm cách giữ lại hệ thống hiện có của họ.

Điều này đang thúc đẩy nhu cầu sản xuất các bản sao chính xác của các loại van đã ngừng sản xuất. Vì chúng được đặt riêng nên việc đúc và gia công chúng theo cách truyền thống với số lượng lớn không phải là một cách tiếp cận khả thi, nhưng khả năng in chúng theo yêu cầu với số lượng nhỏ (thường là một lần) đã tạo ra một thị trường mới cho Ramén Valves.

Giải quyết chứng nhận và chi phí

Bất kỳ việc áp dụng công nghệ mới nào cũng mang lại nhiều thách thức. Nó có thể đến từ việc còn có thời gian để các công nghệ mới hoạt động bình thường cho ứng dụng dự định. Cũng có thể mất thời gian để những người trong ngành bị thuyết phục rằng công nghệ mới tốt hơn công nghệ hiện có. Trong ngành van, hai thách thức chính là chứng nhận và chi phí.

Các ngành công nghiệp sử dụng các van này – các ngành công nghiệp chế biến như nhà máy hóa chất, nhà máy giấy và bột giấy – được quản lý chặt chẽ và có những hạn chế đối với những thiết bị điều áp có thể được sử dụng. “Chúng tôi nghĩ rằng việc chứng nhận các bộ phận in 3D trong ngành của chúng tôi có thể giúp giảm giá và phát triển thị trường. Hiện tại, không thể có được chứng nhận vật liệu cho các bộ phận in 3D như đối với các bộ phận đúc hoặc gia công,” cho biết Wennersten.

“Đã có một số bước phát triển hướng tới chứng nhận nhờ các tổ chức tuân thủ và chứng nhận như TÜV, Lloyds và DEKRA, nhưng vẫn chưa có phương pháp dứt khoát nào để các bộ phận được in 3D trong điều kiện áp suất. Nếu không có chứng nhận thì không thể có được Dấu CE và chúng tôi không thể bán van ở Châu Âu.”

Ramén Valves đã phát triển chứng nhận nội bộ của riêng mình, được phân phối theo các đơn vị được bán ra, nhưng nó bị hạn chế vì chưa được bên thứ ba xác minh. Công ty hiện đang thảo luận với DEKRA để điều tra các khả năng chứng nhận trong tương lai.

Về mặt chi phí, hiện nay việc chế tạo các bộ phận bằng cách sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp vẫn còn tốn kém hơn so với gia công hoặc đúc truyền thống. Nếu có chứng nhận cho van in 3D, điều này hoàn toàn có thể thay đổi vì thị trường sẽ nhận được sự quan tâm lớn hơn.

Sử dụng dịch vụ in 3D bên ngoài thay vì sở hữu máy móc

Ramén Valves vẫn là công ty tiên phong về sản xuất bồi đắp trong ngành van, nhưng thị trường hiện tại vẫn chưa đủ lớn để biện minh cho việc mua một chiếc máy nội bộ. Công ty giao việc sản xuất các thiết kế của mình cho các văn phòng dịch vụ như AIM, nơi đưa van vào cuộc sống.

“Chúng tôi không sở hữu vật đúc của riêng mình, chúng tôi mua van từ người có thể đúc chúng theo thông số kỹ thuật của chúng tôi, vì vậy chúng tôi muốn tìm hiểu bối cảnh in bồi đắp trên khắp Châu Âu để tìm các công ty sở hữu máy móc và có không gian cho hình học của chúng tôi. Mỗi công ty đều có chuyên môn riêng. Chúng tôi chắc chắn sẽ tiếp tục hợp tác với AIM Thụy Điển về van titan nhưng muốn hợp tác với các chuyên gia khác trong ngành thép không gỉ để tạo ra các loại van thép song công và siêu song công được in 3D,” Wennersten cho biết.

“Chúng tôi không phải là người sử dụng máy in; chúng tôi đang mua các dịch vụ. Có rất nhiều công ty có thể tận dụng việc có nhà cung cấp máy in thay vì mua vật đúc đắt tiền từ châu Á. Nếu có nhiều nhà cung cấp các dịch vụ này hơn thì có thể sản xuất tại địa phương và dấu chân môi trường do vận chuyển cũng sẽ thấp hơn nhiều”.

Nhìn về tương lai

Mặc dù thị trường van in 3D hiện vẫn còn nhỏ nhưng có rất nhiều sự quan tâm và tiềm năng để cải thiện sản lượng trong những năm tới. Ramén Valves hiện đang làm việc với những khách hàng mua và sử dụng các loại van xử lý khác nhau để thảo luận về các thủ tục giấy tờ cần thiết để áp dụng công nghệ mới này trong những môi trường được quản lý chặt chẽ. Wennersten kết luận: “Mặc dù trọng tâm hiện nay là hình học phức tạp, nhưng hy vọng rằng khả năng sử dụng các van này cho hệ thống điều áp trong những năm tới sẽ mở ra cánh cửa cho các ứng dụng và thị trường mới”.