Giảm Chi Phí Và Xây Dựng Khả Năng Phục Hồi Chuỗi Cung Ứng tại Cool Machines với Nhựa Tough 1000 Resin
“Các sản phẩm sử dụng cuối cùng mà chúng tôi cung cấp cần phải vượt qua được các bài kiểm tra khắc nghiệt của chúng tôi ở nhiệt độ đóng băng. Những bộ phận này phải chịu được sự va đập và Nhựa Tough 1000 đã chứng minh được độ bền vượt trội.”
Adam Warren, Chuyên viên Thiết kế Cơ khí và Phác thảo, Cool Machines
Cool Machines là nhà sản xuất máy móc và công nghệ cách nhiệt có trụ sở tại Ohio. Đối với COO Andy Schulte, khả năng phục hồi chuỗi cung ứng và tiết kiệm chi phí là hai yếu tố then chốt. Nhờ có máy in Form 4 và vật liệu Tough 1000 Resin, Cool Machines đang phát triển và sản xuất các bộ phận sử dụng cuối cùng có khả năng chịu được nhiệt độ đóng băng, va đập mạnh và áp suất lên đến 600 psi.
Các bộ phận dành cho máy hút và máy thổi vật liệu cách nhiệt thường có cấu trúc bên trong phức tạp. Số lượng sản xuất cho mỗi đợt thường nhỏ, chỉ từ 10 đến 100 chi tiết. Điều này khiến phương pháp đúc phun (injection molding) không khả thi về mặt tài chính, trong khi việc gia công nhôm thuê ngoài có thể mất tới hai tháng.
Adam Warren, chuyên viên thiết kế, cho biết công ty đã bắt đầu bằng các máy in resin Elegoo, đưa ba máy vào hoạt động nội bộ trong thời kỳ COVID nhằm tăng cường khả năng phục hồi chuỗi cung ứng. Tuy nhiên, các máy in này liên tục gặp sự cố và đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật không thể liên lạc được. Warren chia sẻ:
“Tại thời điểm đó, tôi bắt đầu tìm kiếm các máy in 3D với đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật mà tôi thực sự có thể tin cậy, và tôi muốn có hỗ trợ kỹ thuật tại Mỹ.”
“Không có nhiều máy in 3D resin được sản xuất tại Mỹ với hỗ trợ trong nước,đó là một trong những yêu cầu của tôi. Kể từ khi chuyển sang Formlabs, chúng tôi chưa bao giờ hối hận, hỗ trợ kỹ thuật của họ thật sự tuyệt vời.”
Nội dung chính
Sản Xuất Nội Bộ Để Phục Hồi Chuỗi Cung Ứng
Các bộ phận nhỏ, ví dụ như núm vặn cho mặt số, có thể tốn bốn đô la cho mỗi chi tiết và thường khó khăn trong việc tìm nguồn cung ứng. Ngược lại, việc in 15 chi tiết như vậy ngay tại công ty chỉ tốn dưới một đô la mỗi chi tiết và hoàn thành trong 90 phút trên máy Form 4 sử dụng Black Resin.
Sau khi chứng minh được tính hiệu quả với những bộ phận đầu tiên, Cool Machines không ngừng tìm kiếm các chi tiết có thể in nội bộ nhằm nâng cao khả năng phục hồi chuỗi cung ứng, giảm chi phí và rút ngắn thời gian sản xuất.
Ngoài những lợi ích về chi phí, in 3D còn mang lại sự linh hoạt trong thiết kế, cho phép sản xuất các hình học phức tạp và các chi tiết undercut (lõm/hạn chế) mà phương pháp gia công nhôm hay đúc phun không thể đạt được. Điều này mở rộng đáng kể loại linh kiện mà Cool Machines có thể tự sản xuất.
Bộ Phận Siêu Bền với Nhựa Tough 1000 Resin
Những tiến bộ trong khoa học vật liệu đã mở rộng đáng kể khả năng của công nghệ in 3D. Ông Schulte nhận xét: “Tôi thực sự ấn tượng với sự đổi mới của Formlabs đối với các loại nhựa mới và cách họ cải tiến sản phẩm.”
Bên cạnh các núm vặn và linh kiện nhỏ, các sản phẩm sử dụng cuối cùng của Cool Machines cần phải vượt qua các bài kiểm tra chịu đựng khắc nghiệt ở nhiệt độ đóng băng, cũng như chịu được các tác động mạnh tại công trường, nơi người dùng thường xuyên di chuyển máy móc bằng lực. Do đó, Warren đã tìm kiếm một vật liệu tương tự như Delrin, có thể in ra các ren 1/4″ NPT. Và Tough 1000 Resin chính là câu trả lời.
Đặc Tính Nổi Bật của Tough 1000 Resin
Tough 1000 Resin là vật liệu dẻo, chống va đập với độ bền sánh ngang với vật liệu HDPE (Polyethylene mật độ cao). Nó có màu xám đậm, tối và cho ra thành phẩm với bề mặt mờ (matte finish).
Warren cho biết, anh có thể thiết lập các bộ phận chỉ với một cú nhấp chuột trong PreForm, phần mềm chuẩn bị in của Formlabs. Sau khi in và xử lý hậu kỳ, anh chỉ cần tháo bỏ các cấu trúc hỗ trợ, hoàn toàn không cần phải chà nhám hay hoàn thiện thêm.
| Thuộc tính Cơ học | Tough 1000 Resin | Đơn vị |
| Độ bền Kéo Tối đa (Ultimate Tensile Strength) | 26.3 | MPa |
| Mô-đun Đàn hồi Kéo (Tensile Modulus) | 932 | MPa |
| Độ giãn dài khi đứt (Elongation at Break) | 180 | % |
| Độ bền va đập Gardner @ 1/32 in (Gardner Impact Strength) | 13.1 | J |
| Công Phá Hủy (Work of Fracture) | 3200 | $J/m^2$ |
| Nhiệt độ Biến dạng (Heat Deflection Temp @ 0.45 MPa) | 55.3 | $^\circ C$ |
Các đặc tính cơ học ưu việt của Tough 1000 Resin đã giúp Cool Machines tự sản xuất nội bộ thành công hai bộ phận quan trọng: Hệ thống Làm ướt Nội bộ (IWS) và Vòi phun Phun tường (Wall Spray Nozzle). Cả hai đều cần khả năng chịu lực, chịu nhiệt độ đóng băng và các tác động tại công trường.
Ứng Dụng Thực Tiễn 1: Hệ thống Làm ướt Nội bộ (Internal Wetting System – IWS)
Hệ thống Làm ướt Nội bộ có nhiệm vụ phun một màn sương nước mịn vào luồng vật liệu cách nhiệt để giảm thiểu bụi. Trước đây, bộ phận này được sản xuất bằng nhôm. Ông Schulte chia sẻ: “Chúng tôi nhận thấy vật liệu cách nhiệt có xu hướng dính vào nhôm, nhưng không dính vào nhựa. Vì vậy, nhựa là vật liệu tốt hơn nhiều cho ứng dụng này. Bộ phận này đã hoạt động tốt, ngay cả khi khách hàng kéo mạnh ống dẫn.”
Tại các công trường, người dùng thường kéo ống để di chuyển thiết bị, đồng nghĩa với việc Hệ thống IWS phải chịu được lực mạnh và va đập ở nhiệt độ đóng băng. Khả năng chống va đập của Tough 1000 Resin đã biến nó thành lựa chọn lý tưởng cho IWS. Thực tế, các bộ phận in 3D này đã vượt qua cả bài kiểm tra khắc nghiệt lẫn sử dụng thực tế tại công trường.
“Bộ phận này đã vượt qua bài kiểm tra thả rơi ở nhiệt độ đóng băng từ độ cao 10 feet xuống nền bê tông, bị đá, giẫm, đạp và nhảy lên… Tôi phải nói rằng đó là một chi tiết rất đáng tin cậy để sử dụng.”
Adam Warren, Chuyên viên Thiết kế Cơ khí và Phác thảo, Cool Machines
Ứng Dụng Thực Tiễn 2: Vòi phun Phun tường (Wall Spray Nozzle)
Vòi phun Phun tường là thành quả của năm tháng phát triển và sẽ không thể thực hiện được nếu thiếu công nghệ in 3D do cấu trúc hình học phức tạp bên trong. Trong quá trình tạo mẫu, Warren đã tận dụng tốc độ của máy Form 4: “Nếu phiên bản này không hoạt động, tôi có thể sẵn sàng phiên bản tiếp theo trên máy in vào ngày hôm sau để thử nghiệm.”
Yêu cầu then chốt đối với Vòi phun Phun tường là khả năng chịu được áp lực nước. Ông Schulte đã tiến hành thử nghiệm nội bộ và các ren 1/4″ NPT đã giữ được áp suất lên tới 900 psi. Ông cũng thực hiện các bài kiểm tra va đập và thả rơi ở nhiệt độ đóng băng.
Bước tiếp theo là thử nghiệm thực địa. Nếu Vòi phun Phun tường vượt qua, Cool Machines sẽ sản xuất nó theo cách tương tự như khi tạo mẫu: in 3D trên máy Form 4 bằng Tough 1000 Resin.
Tự Sản Xuất Các Bộ Phận Siêu Bền
Bằng cách đưa máy Form 4 vào sản xuất nội bộ, Cool Machines không chỉ giảm được chi phí linh kiện mà còn tạo ra khả năng phục hồi đáng kể cho chuỗi cung ứng. Tuy nhiên, chính những tiến bộ trong khoa học vật liệu đã thực sự cho phép họ sản xuất các bộ phận sử dụng cuối cùng với hiệu suất cao.
Ngày nay, các vật liệu kỹ thuật bền bỉ, có khả năng cạnh tranh với vật liệu nhựa nhiệt dẻo truyền thống, hoàn toàn có thể được in 3D. Điều này mở rộng tối đa các hình học có thể sản xuất đồng thời rút ngắn đáng kể thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.
Để tự mình đánh giá hiệu quả của Tough 1000 Resin, hãy yêu cầu một mẫu chi tiết miễn phí ngay hôm nay. Để bắt đầu in ấn, bạn có thể mua Tough 1000 Resin hoặc liên hệ với bộ phận bán hàng.
