Dẫn Đầu Làn Sóng Tái Công Nghiệp Hóa Với Công Nghệ In 3D SLS Tại 67 Designs

Công ty của Gavin Stener, 67 Designs, là đơn vị chuyên về sản xuất và phát triển sản phẩm, phục vụ khách hàng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ ô tô quy mô lớn cho đến thiết bị hàng hải và hàng không. Kể từ năm 2012, 67 Designs đã xây dựng được danh tiếng vững chắc nhờ cung cấp những sản phẩm được thiết kế và sản xuất tại Mỹ, với chất lượng cao và độ hoàn thiện đáng tin cậy.

Dù đạt được thành công thương mại rõ rệt, Gavin Stener cho biết 67 Designs ban đầu không chỉ được thành lập vì mục tiêu kinh doanh. Doanh nghiệp này còn là cách để ông mở rộng một sứ mệnh cá nhân: đào tạo lại lực lượng lao động ngành sản xuất, nhằm đảm bảo những kỹ năng chế tạo truyền thống không bị mai một khi các thợ lành nghề dần rời khỏi thị trường lao động.

“Tôi muốn thúc đẩy nhận thức cấp bách về nhu cầu tái công nghiệp hóa đất nước và tự sản xuất những gì chúng ta cần ngay tại quê nhà. Những người có thể truyền lại kiến thức đó đang dần rời khỏi lực lượng lao động.”
Gavin Stener, Chủ sở hữu 67 Designs

Trong hoạt động sản xuất, 67 Designs kết hợp các công nghệ sản xuất bồi đắp (additive manufacturing) tiên tiến với những phương pháp truyền thống như gia công cơ khí, ép khuôn, chế tạo đồ gá và gia công kết cấu. Đối với những dự án đòi hỏi tính linh hoạt hình học cao, thời gian gấp hoặc tối ưu chi phí, công ty lựa chọn máy in 3D SLS Fuse Series như một giải pháp sản xuất hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống.

Không chỉ phục vụ sản xuất, Fuse Series còn đóng vai trò quan trọng trong mục tiêu đào tạo lại nguồn nhân lực của Stener. Ông xem in 3D là bước đệm lý tưởng để người học ở mọi độ tuổi bắt đầu tiếp cận việc tạo ra các sản phẩm vật lý.
“Gia công, đúc hay làm khuôn sẽ không biến mất. Nhưng tôi tin rằng sản xuất bồi đắp đặc biệt phù hợp để truyền cảm hứng và giúp mọi người dễ dàng bắt đầu làm việc với các sản phẩm thực tế,” Stener chia sẻ.

Từ ý tưởng đến sản phẩm hoàn thiện: Chạy trên đường, bay trên không hay hoạt động dưới nước

Gavin Stener xây dựng 67 Designs chủ yếu dựa trên truyền miệng và uy tín từ khách hàng. Những khách hàng đầu tiên trong lĩnh vực ô tô của ông vào năm 2015 đến từ cộng đồng xe phiêu lưu và off-road, nơi nhu cầu cá nhân hóa cho các phương tiện đường dài hoặc địa hình đặc biệt rất cao.
“Phần lớn những người đam mê xe thám hiểm cũng thích bay hoặc sở hữu thuyền, vì vậy họ liên tục quay lại với chúng tôi cho những dự án mới,” Stener chia sẻ.

Chất lượng cao của các sản phẩm tiêu dùng, như những phụ kiện nhỏ gọn, điển hình là giá đỡ điện thoại cho xe off-road thường khiến khách hàng tiếp tục tìm đến 67 Designs khi họ cần phát triển sản phẩm cho công việc 9–5 tại các doanh nghiệp.

“Rất nhiều doanh nghiệp lớn tìm đến chúng tôi sau khi đã trực tiếp sử dụng sản phẩm của 67 Designs trong môi trường tiêu dùng, hoặc khi họ cần những dự án tùy chỉnh, số lượng nhỏ. Khách hàng yêu thích sản phẩm của chúng tôi thường là những người muốn thứ gì đó khác biệt, hoặc có một ứng dụng rất riêng và chuyên biệt,” Stener cho biết.

Chính nhu cầu tùy biến cao này đã khiến in 3D trở thành một phần không thể thiếu trong quá trình thiết kế, ngay cả khi sản phẩm cuối cùng vẫn được sản xuất bằng phương pháp truyền thống. Ban đầu, Stener sử dụng các dòng máy FDM (Fused Deposition Modeling) phổ thông để hình dung hình dáng và cảm giác của chi tiết trong thế giới thực.

“FDM phù hợp để tạo các mẫu kiểm tra hình dạng hoặc prototype nhỏ. Nhưng vấn đề về vật liệu support luôn tồn tại và khi chúng tôi bắt đầu vào năm 2012, công nghệ in không cần support khi đó chỉ có trên những hệ thống khổng lồ, giá lên đến hàng trăm nghìn đô,” Stener nói.

Trong quá trình xây dựng tệp khách hàng và danh tiếng cho 67 Designs, Stener luôn theo sát sự phát triển của công nghệ in bột (powder bed). Với những sản phẩm cần nhanh chóng đưa ra thị trường, ông sẵn sàng thuê dịch vụ in SLS để tạo ra các chi tiết đạt chất lượng sử dụng cuối (end-use parts), thay vì đầu tư hàng chục nghìn đô la cho khuôn ép nhựa ngay từ đầu.

“Lựa chọn SLS là điều hiển nhiên. Muốn sản phẩm được thị trường chấp nhận thì chỉ có một cách: phải đưa sản phẩm ra thị trường càng sớm càng tốt. Với tôi, bất kỳ đơn hàng nào dưới 10.000 sản phẩm thì không nên cắt kim loại để làm khuôn. Bạn phải đi nhanh và đổi mới nhanh,” Stener nhấn mạnh.

Gắn bó với Shapeways trong nhiều năm, Stener theo dõi sự xuất hiện của Fuse Series và đánh giá khả năng sẵn sàng cho sản xuất của dòng máy này từ xa.
“Chúng tôi cần chắc chắn rằng máy in SLS phải thực sự đáp ứng được sản xuất, giữ được dung sai và độ chính xác hình học. Khi tin rằng Fuse đã đạt yêu cầu, chúng tôi quyết định đầu tư,” Stener chia sẻ.

Lợi ích của Fuse Series đối với một doanh nghiệp sản xuất quy mô nhỏ tại Mỹ

Kể từ khi đưa chiếc Fuse 1+ 30W đầu tiên vào vận hành nội bộ, Gavin Stener đã tiếp tục đầu tư thêm nhiều máy in khác.

“Tôi tin vào sự dự phòng. Nếu một máy gặp sự cố, sản xuất vẫn không bị gián đoạn. Rủi ro khi phụ thuộc vào một cỗ máy trị giá 500.000 USD lớn hơn rất nhiều so với việc vận hành năm máy, mỗi máy 100.000 USD,” Stener chia sẻ.

Nhờ Fuse Series, 67 Designs có thể duy trì hoạt động sản xuất liên tục, xử lý các đơn hàng số lượng lớn hơn cho khách hàng doanh nghiệp và đối tác, đồng thời vẫn sản xuất các thiết kế của riêng mình điển hình là giá đỡ điện thoại cho xe off-road, sản phẩm bán chạy nhất của hãng.

“SLS dễ tiếp cận mang lại cho mọi người nhiều lựa chọn hơn. Các chi tiết SLS dùng trực tiếp giúp người tiêu dùng dần chấp nhận sản phẩm được sản xuất bằng công nghệ in 3D, mở đường cho việc đưa những sản phẩm mà trước đây người ta cho là không thể ra thị trường,” Stener nói.

Tuy nhiên, việc đưa sản phẩm ra thị trường chỉ là một phần của câu chuyện. Để phá bỏ quan niệm rằng in 3D chỉ dùng cho tạo mẫu, các sản phẩm in SLS dùng trực tiếp phải đạt chất lượng sản xuất thực thụ.

“Bạn phải có kỷ luật và tư duy sản xuất. Chúng tôi tự thiết kế công cụ hiệu chuẩn cho Fuse và kiểm tra định kỳ để đảm bảo máy luôn vận hành ổn định. Doanh nghiệp nhỏ vẫn cần có tư duy chất lượng như một tập đoàn lớn và sự kỷ luật đó đến từ nền tảng kỹ thuật truyền thống,” Stener nhấn mạnh.

Một nguyên tắc quan trọng khác tại 67 Designs là sản xuất bồi đắp và sản xuất truyền thống không thể thay thế lẫn nhau. Stener hiện vẫn là nhà thiết kế chính cho hầu hết các sản phẩm của công ty cả sản phẩm nội bộ lẫn dự án cho khách hàng.
Khi sản phẩm cuối cùng cần độ bền và tính chất cơ học của kim loại đúc hoặc gia công, ông sẽ thiết kế theo hướng gia công cắt gọt, ngay cả khi các mẫu thử ban đầu được in 3D. Ngược lại, nếu ứng dụng không đòi hỏi độ bền đó, nhưng có thể hưởng lợi từ trọng lượng nhẹ, thiết kế sinh học (generative design), hình dạng hữu cơ, hoặc chỉ cần 100–5.000 chi tiết nhựa, ông sẽ thiết kế riêng cho sản xuất bồi đắp.

“Tôi không yêu cầu một chi tiết in 3D phải hoạt động như một chi tiết ép nhựa. Đó là hai ‘thế giới’ khác nhau và tôi không xem chúng có thể thay thế cho nhau,” Stener chia sẻ.

Dù 67 Designs có thể sản xuất sản phẩm bằng cả phương pháp truyền thống lẫn in 3D, bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ (IP) ngày càng trở thành một lợi thế quan trọng của in 3D đối với nhiều khách hàng.
“Với sản xuất ở nước ngoài, khách hàng thường lo ngại việc sản phẩm bị sao chép hoặc ý tưởng bị đánh cắp. Một cách để tận dụng in 3D là thiết kế những đặc điểm mà khuôn truyền thống không thể tái tạo,” Stener cho biết.

iPad Mini Holder – Sản phẩm tiêu dùng in 3D SLS, linh hoạt và bền vững

Các sản phẩm tiêu dùng được in 3D SLS không chỉ đáp ứng đầy đủ chức năng như các chi tiết nhựa ép khuôn truyền thống, mà còn giảm thiểu lãng phí một cách đáng kể. Trong bối cảnh người tiêu dùng ngày càng chịu áp lực từ vòng đời sản phẩm bị rút ngắn và quyền sửa chữa (right to repair) ngày càng bị hạn chế, in 3D SLS mang đến một giải pháp linh hoạt và kinh tế hơn.

“Khi Apple неиз tránh khỏi việc thay đổi thiết bị (và họ luôn làm vậy), chúng tôi không hoảng loạn. Chúng tôi không phải thanh lý hàng loạt tồn kho lỗi thời hay gánh chịu những khoản khấu hao nặng nề. Thay vào đó, chúng tôi lặp lại thiết kế nhanh chóng và tiếp tục tiến lên,” Stener chia sẻ.

Quy trình thiết kế và sản xuất của 67 Designs giúp loại bỏ:

Lãng phí sản xuất do đóng gói dư thừa

Khí thải carbon từ vận chuyển xuyên đại dương

Tác động môi trường từ việc vận chuyển đường bộ sản phẩm từ Cảng Long Beach đến Dallas

“Fuse mang lại cho chúng tôi một giá trị vô cùng quan trọng: quyền kiểm soát. Chúng tôi quản lý chu kỳ sản xuất với độ chính xác cao và tối ưu từng lần in theo nhu cầu thực tế. Buồng in đạt đến ‘điểm ngọt’ đủ lớn cho các lô sản phẩm nhỏ gọn như giá đỡ của chúng tôi, nhưng vẫn đủ linh hoạt để tích hợp nhiều SKU khác nhau. Hiệu quả mà không cứng nhắc, mở rộng mà không gây lãng phí.”
Gavin Stener, Chủ sở hữu 67 Designs

Pitot Tube cho máy bay – Giải pháp in 3D SLS cho an toàn hàng không

Ống pitot là thiết bị dùng để đo tốc độ dòng chảy của chất lưu thông qua việc so sánh áp suất bên trong và bên ngoài ống. Trên máy bay, ống pitot đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc xác định tốc độ bay, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn chuyến bay.

Khi máy bay đỗ trên mặt đất, nắp che pitot được sử dụng để ngăn côn trùng xâm nhập vào ống. Truyền thống, các nắp che này thường được làm từ vải, nhưng rất dễ bị gió thổi bay. Điều này có thể tạo điều kiện cho ong, kiến hoặc các loại côn trùng khác chui vào bên trong và làm tổ, một rủi ro an toàn nghiêm trọng cho chuyến bay tiếp theo.

67 Designs đã phát triển nắp che pitot bằng nhựa, được thiết kế để dễ lắp đặt, dễ tháo rời, nhưng vẫn bám chắc trong mọi điều kiện sử dụng thông thường, giúp giảm thiểu tối đa nguy cơ rơi rớt hoặc xâm nhập của côn trùng.

“Fuse cho phép chúng tôi tạo ra các chi tiết pitot tùy chỉnh với hình dạng rõ ràng, có chủ đích. Những thiết kế mà rất khó hoặc không khả thi nếu sản xuất bằng khuôn ép nhựa. Fuse mang lại sự linh hoạt để chúng tôi vừa đảm bảo chất lượng, vừa có thể sản xuất song song với các SKU số lượng lớn và thời gian dài hơn,”
Gavin Stener, Chủ sở hữu 67 Designs

Ledge Universal Holder – Linh hoạt thiết kế, giảm phát thải với in 3D SLS

Là một trong những sản phẩm phổ biến nhất của 67 Designs, Ledge Universal Holder tích hợp bộ sạc Apple MagSafe cùng hệ thống phần cứng tùy chỉnh, linh hoạt tất cả được sản xuất trên máy in 3D SLS Fuse 1+ 30W. Sản phẩm này được đánh giá là có dấu chân carbon thấp hàng đầu trong phân khúc, với các thành phần chính đều được sản xuất trực tiếp bằng Fuse 1+ 30W.

Ngay từ đầu, 67 Designs đã lựa chọn sản xuất bồi đắp (additive manufacturing) cho Ledge Universal Holder, bởi nếu đi theo con đường khuôn truyền thống, họ sẽ bị “khóa cứng” vào một thiết kế cố định. Với một sản phẩm cần liên tục thích nghi và thay đổi theo các cập nhật từ nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM), ép nhựa đơn giản là không khả thi về mặt kinh tế.

“Nếu chọn ép nhựa, sản phẩm sẽ không đạt hiệu quả chi phí và chúng tôi sẽ bị ràng buộc vào hệ thống khuôn đắt đỏ ở nước ngoài thường được gia công tại Trung Quốc với chi phí rất cao cùng thời gian phát triển kéo dài từ hai đến ba tháng”
Gavin Stener, Chủ sở hữu 67 Designs

Distributed Intelligence – Sản xuất phân tán cho tương lai bền vững

67 Designs không tìm cách thay thế hoàn toàn sản xuất truyền thống bằng in 3D, mà tập trung vào việc xác định những điểm giao thoa tối ưu, nơi các chi tiết được sản xuất bằng công nghệ bồi đắp có thể bổ trợ hoặc cải thiện quy trình hiện có.

Trong bối cảnh chính phủ Mỹ ngày càng chú trọng và hỗ trợ việc tái thiết mạng lưới sản xuất nội địa, các doanh nghiệp có thể xem 67 Designs như một hình mẫu cho triết lý mà Gavin Stener gọi là “sản xuất tại chỗ, phục vụ thị trường tại chỗ” (produce local, consume local). Những nỗ lực của công ty không chỉ dừng lại ở việc sản xuất linh kiện trong nước bằng in 3D, mà còn mở rộng sang phát triển nguồn nhân lực và giáo dục.

“Bên cạnh sản phẩm, chúng tôi đầu tư vào con người. Chúng tôi đào tạo một thế hệ nhà sản xuất mới với các kỹ năng sản xuất tiên tiến, giúp họ xây dựng sự nghiệp bền vững trong bối cảnh các doanh nghiệp Mỹ đang mở rộng hoạt động sản xuất trong nước”
Gavin Stener, Chủ sở hữu 67 Designs

Để tìm hiểu thêm về 67 Designs, bạn có thể truy cập website chính thức của hãng.
Nếu muốn trải nghiệm trực tiếp khả năng ứng dụng thực tế của các chi tiết in 3D SLS, hãy đăng ký nhận mẫu in SLS miễn phí từ Formlabs.