Cá nhân hóa du thuyền với máy in 3D Form 4L và nhựa Tough 1500 Resin V2

“Trong ngành hàng hải, nhiều bộ phận trên du thuyền là độc nhất cho một mẫu hoặc thậm chí cho một chiếc duy nhất. Có những chi tiết chúng tôi phải sản xuất hàng trăm lần, nhưng cũng có những chi tiết chỉ làm đúng một lần cho một chiếc duy nhất. Đây chính là kiểu nhu cầu sản xuất đa dạng nhưng số lượng ít, nơi mà công nghệ in 3D phát huy tối đa lợi thế.”
Winston Zeberlein, Kỹ sư Sản xuất Tiên tiến, Viking Yachts

Sáu năm trước, Winston Zeberlein gia nhập Viking Yachts để đưa công nghệ in 3D vào các phòng ban thiết kế và kỹ thuật. Dù các phương pháp chế tạo truyền thống vẫn đóng vai trò quan trọng, nhưng với các chi tiết du thuyền tùy chỉnh cao, việc chế tạo có thể mất cả tuần và hàng trăm giờ lao động lành nghề. Ngày nay, nhờ tốc độ, độ hoàn thiện và hiệu suất vật liệu của Form 4L, nhiều bộ phận đó đặc biệt là các khuôn và dụng cụ sợi thủy tinh nhỏ có thể được sản xuất chỉ trong một ngày, với lượng nhân công ít hơn nhiều.

Việc đóng du thuyền đặt ra hai thách thức chính:

1. Rất nhiều chi tiết độc nhất theo yêu cầu từng khách hàng.

2. Sản phẩm cuối cùng phải chịu được điều kiện biển khắc nghiệt, bao gồm tiếp xúc với tia UV, nước, muối và nhiệt.

Với Form 4L, Zeberlein đã tiết kiệm được cả thời gian và vật liệu bằng cách in:

Nguyên mẫu, bao gồm cả các chi tiết dùng cho đúc thép không gỉ.

Khuôn và dụng cụ sợi thủy tinh, chẳng hạn như các chi tiết in nhựa được dùng để tạo các đặc điểm nhỏ trong bộ phận composite.

Các chi tiết sử dụng cuối bằng Tough 1500 Resin V2, bao gồm giá đỡ, giá gắn và phụ kiện tùy chỉnh, được tích hợp liền mạch với các tính năng do khách hàng chỉ định như hệ thống âm thanh, thiết bị định vị và phụ kiện câu cá.

Viking Yachts nổi tiếng với mức độ tùy chỉnh cao không có chiếc nào giống chiếc nào. Tough 1500 Resin V2 giúp dễ dàng tích hợp các phụ kiện hay thiết bị độc bản với rất ít bước xử lý sau, đồng thời mang lại bề mặt hoàn thiện trông và cảm nhận giống như một chi tiết nhựa ép phun.

Form 4L: Không cần tinh chỉnh phức tạp

Zeberlein có chiếc máy in 3D đầu tiên vào năm 2013 và từ đó luôn gắn bó với công nghệ sản xuất cộng thêm (additive manufacturing). Là một người tự nhận mình thích “nghịch ngợm kỹ thuật”, ông bắt đầu bằng việc chỉnh sửa các thiết lập và sửa chữa máy móc.

“Càng đảm nhiệm nhiều công việc tại Viking, tôi càng ít thời gian để mày mò và sửa máy in. Đó là lý do tôi đánh giá cao máy in của Formlabs ngay từ khi mở hộp, chúng đã hoạt động hoàn hảo. Tôi chưa từng gặp lỗi in hay sự cố nào. Tôi chỉ cần bấm in và chắc chắn sẽ có được một chi tiết chất lượng.”
Winston Zeberlein, Kỹ sư Sản xuất Tiên tiến, Viking Yachts

Độ tin cậy, tốc độ, kích thước, độ phân giải và hiệu suất vật liệu đều là những yếu tố quan trọng khi chọn một máy in nhằm tối ưu quy trình tại Viking Yachts. Ngoài ra, Zeberlein cho biết, các máy in lớn hơn Form 4L có giá thành tăng vọt, thường sử dụng công nghệ stereolithography bằng laser, vốn có thể mất nhiều giờ hơn để in xong. Vì vậy, Form 4L chính là lựa chọn “vừa vặn” hoàn hảo về tốc độ, thể tích in và chi phí.

Đê chắn và khối chèn cho khuôn sợi thủy tinh

“Form 4L mang lại lợi ích cho các nhà sản xuất thuyền ở mọi quy mô từ những xưởng đóng theo đơn đặt hàng riêng, chỉ làm một đến hai chiếc mỗi năm, cho đến những nhà máy lớn sản xuất hàng trăm chiếc mỗi tháng. Với rào cản gia nhập thấp, nó dễ tiếp cận cho bất kỳ nhà sản xuất nào và ai cũng cần các đê chắn sợi thủy tinh cho khuôn của họ. In 3D có tiềm năng thay đổi cuộc chơi cho cả ngành.”
Winston Zeberlein, Kỹ sư Sản xuất Tiên tiến, Viking Yachts

Đê chắn (còn gọi là knockout) được sử dụng để tạo ra các đặc điểm cụ thể trong khuôn sợi thủy tinh, tạo khoảng trống cho các chi tiết như cửa sổ, đèn dưới nước và nhiều thành phần khác. Truyền thống, chúng thường được làm từ bọt (foam) hoặc HDPE, hoặc tạo hình thủ công, hoặc cắt bằng CNC. Các chi tiết bằng bọt yêu cầu phủ một lớp sơn lót dày, sau đó chà nhám và đánh bóng một quy trình có thể mất từ hai đến bốn ngày tùy vào độ phức tạp.

Với Form 4L, “một chi tiết có thể in trong vòng bốn đến tám giờ và chỉ cần thêm 30-45 phút đánh bóng. Trong một ngày làm việc, chúng tôi đã có một chi tiết hoàn thiện sẵn sàng để sử dụng”, Zeberlein cho biết.

Các đê chắn này được in bằng Black Resin V5 hoặc Tough 1500 Resin V2, tùy thuộc vào số lần sử dụng của chi tiết. “Black Resin V5 dễ đánh bóng hơn một chút vì nó cứng hơn. Do đó, với các chi tiết một lần, quá trình đánh bóng diễn ra nhanh hơn, nhưng nó lại giòn hơn. Còn với các chi tiết sử dụng trong môi trường sản xuất, nơi chúng có thể bị gõ mạnh hoặc rơi, Tough 1500 Resin V2 cho độ bền rất tốt.”

Các chi tiết sử dụng cuối bền bỉ với Tough 1500 Resin V2

“Trước khi có Tough 1500 Resin V2, tôi thực sự rất thận trọng khi làm các chi tiết sử dụng cuối bằng nhựa resin. Tough 1500 Resin đã giúp tôi thay thế các máy in sợi nhựa, bởi ASA có khả năng chống tia UV. Trước đây, tôi phải dùng các chi tiết in sợi nhựa, nhưng chúng đòi hỏi rất nhiều công đoạn chà nhám rồi mới sơn. Tough 1500 Resin đã mang lại cho tôi sự tự tin để bắt đầu sản xuất một số chi tiết đó.”
Winston Zeberlein, Kỹ sư Sản xuất Tiên tiến, Viking Yachts

Zeberlein bắt đầu in 3D tại Viking Yachts với một máy in sợi nhựa (filament). Dù vật liệu ASA có khả năng chịu được tia UV, nhưng mỗi chi tiết đều cần rất nhiều công đoạn chà nhám trước khi sơn để đồng bộ với các chi tiết khác trên thuyền.

Chất lượng bề mặt mịn màng của các chi tiết in bằng công nghệ masked stereolithography (MSLA) trên Form 4L chỉ cần chà nhám và đánh bóng tối thiểu, giúp dễ dàng đạt được vẻ ngoài giống như chi tiết nhựa ép phun. Với sự ra mắt của Tough 1500 Resin V2, Zeberlein đã có trong tay một loại vật liệu bền chắc, với độ mạnh, độ cứng và độ dẻo tương đương polypropylene (PP), mang lại khả năng chống nứt gãy, va đập và vỡ vụn vượt trội. Theo kinh nghiệm của ông, các chi tiết in bằng Tough 1500 Resin có thể chịu được cả rơi và gõ lặp đi lặp lại mà không hề hư hại.

“Tôi đang tạo ra những chi tiết tùy chỉnh độc bản, trông như được ép phun đó chính là nét chạm tinh tế kiểu Viking, thứ mà bạn có thể tự hào.”
Winston Zeberlein, Kỹ sư Sản xuất Tiên tiến, Viking Yachts

Các chi tiết sử dụng cuối in bằng Tough 1500 Resin được sơn để đồng bộ màu với du thuyền, đồng thời lớp sơn cũng đóng vai trò như một lớp bảo vệ chống tia UV. Kể từ khi loại nhựa này ra mắt, Zeberlein còn tiến hành thử nghiệm phơi nắng trực tiếp với các chi tiết không phủ, không sơn, để kiểm chứng khả năng chịu đựng môi trường. Tính đến thời điểm viết bài, các chi tiết của ông để ngoài trời hơn bốn tháng mà chưa có dấu hiệu hư hại do tia UV.

Tác động đối với ngành công nghiệp

“Bạn không chỉ cần một người có tài năng và biết cách sử dụng thiết bị, công cụ, mà còn cần một người thực sự quan tâm và tự hào về công việc của mình. Đây không chỉ đơn giản là lao động có tay nghề, mà là lao động có tay nghề và đam mê mới có thể tạo ra những chi tiết này.”
Winston Zeberlein, Kỹ sư Sản xuất Tiên tiến, Viking Yachts

Chế tạo các bộ phận tùy chỉnh cho thuyền bằng phương pháp truyền thống đòi hỏi lao động lành nghề và thời gian dài. Giống như nhiều ngành khác, việc áp dụng công nghệ in 3D đã giúp quá trình tạo mẫu trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn. Tuy nhiên, đối với sản xuất chi tiết sử dụng cuối, dù in 3D có ưu điểm về tốc độ, thì ứng dụng trong ngành hàng hải lại cần những vật liệu có khả năng chịu không chỉ va đập và sử dụng, mà còn phải chống chọi được với các yếu tố môi trường khắc nghiệt.

Tough 1500 Resin V2 chính là một trong những vật liệu đó. Với Zeberlein, các đặc tính cơ học của loại nhựa này đã giúp ông tự tin in trực tiếp các chi tiết sử dụng cuối cho du thuyền tùy chỉnh, chỉ trong một phần nhỏ thời gian so với phương pháp sản xuất truyền thống.

Zeberlein nhận thấy việc in các chi tiết sử dụng cuối và khối chèn (dams) cho khuôn sẽ mang lại tác động lớn đối với ngành hàng hải: rút ngắn tiến độ, giảm lãng phí vật liệu, và giúp những người thợ tay nghề cao, đầy đam mê có thể tối ưu thời gian và công sức của mình.

Hãy yêu cầu một mẫu chi tiết miễn phí để tự mình đánh giá vật liệu của Formlabs. Để bắt đầu in, hãy khám phá Form 4L hoặc liên hệ với bộ phận kinh doanh của Thinksmart.