Nhờ sự hỗ trợ của Cincinnati Incorporated, MDF (Manufacturing Demonstration Facility) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã cài đặt một máy in 3D khổ lớn thứ hai, được sửa đổi để in hai loại vật liệu khác nhau trên cùng một đối tượng, từ đó đẩy mạnh quá trình nghiên cứu vật liệu đang được các nhà khoa học tại Oak Ridge National Laboratory (ORNL) tiến hành.
Máy in tiếp theo được cung cấp bởi Cincinnati Incorporated trong khung hợp tác nghiên cứu và phát triển mở rộng khả năng của hệ thống Big Area Additive Manufacturing (BAAM) hiện tại của MDF, với khả năng in ra các chiếc ô tô, một ngôi nhà, một khuôn trùng của cánh quạt điện gió và công cụ cắt được sử dụng để sản xuất cánh cho một chiếc máy bay hành khách mới. Thực tế, việc in công cụ cắt cho The Boeing Company đã giúp ORNL giành được danh hiệu đối tượng in 3D rắn lớn nhất trên thế giới từ Guinness World Records.
Hệ thống mới sẽ có khả năng in chất liệu polymer với kích thước lên đến 13 feet dài, 6,5 feet rộng và 8 feet cao, cho phép tạo ra các cấu trúc cao hơn so với khả năng của máy in BAAM hiện có, với kích thước 20 feet x 8 feet x 6 feet, như Vlastimil Kunc, người đứng đầu nhóm phát triển vật liệu polymer của ORNL, cho biết.
ORNL sẽ trang bị máy in với hai thùng chứa để chứa các chất liệu khác nhau, hai máy sấy và hai dây dẫn đến máy ép. Công nghệ này mở ra một lĩnh vực nghiên cứu rộng hơn, Kunc nói, bao gồm khả năng điều chỉnh vật liệu dựa trên vị trí trong một bộ phận.
“Thường thì bạn có thể muốn có một bộ thuộc tính khác nhau trên bề mặt của một bộ phận so với bên trong. Với hệ thống hiện tại của chúng tôi, việc chuyển đổi đó rất khó khăn. Ví dụ, bạn có thể muốn chuyển từ thermoplastic được tạo từ sợi cacbon đến thermoplastic được tạo từ sợi thuỷ tinh hay bất kỳ chất liệu nào ở giữa”, Kunc giải thích.
Máy in còn có các tính năng khác mà nhóm của Kunc rất mong muốn sử dụng, bao gồm điện tử và kiểm soát tích hợp mới và hệ thống an toàn tiên tiến. Không có thanh chéo ở phía trên của máy in mới, điều này sẽ giúp đối tượng cao hơn và dễ dàng loại bỏ các đối tượng sau khi in – chúng chỉ cần trượt ra, ông thêm.
MDF bắt đầu tập trung vào công nghệ sản xuất gia tăng quy mô lớn với việc cài đặt máy in BAAM đầu tiên được phát triển chung với Cincinnati Incorporated vào năm 2014. Cho đến nay, việc in ấn đã được thực hiện bằng cách sử dụng một loại polymer duy nhất, thường là chất liệu chịu lực carbon fiber acrylonitrile butadiene styrene (ABS), hoặc bằng cách sử dụng các sợi carbon fiber chịu nhiệt cao. Trong năm qua, nghiên cứu tại MDF đã tập trung vào công cụ chịu nhiệt cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, bao gồm việc phát triển công cụ autoclave được in 3D, có thể chịu được môi trường nhiệt độ 350° F và áp suất 100 psi. Trong năm nay, các nhà nghiên cứu đang tập trung hơn nữa vào công nghệ tiến bộ giai đoạn đầu cho ngành ô tô.
Hệ thống tiên tiến này sẽ đẩy mạnh vật liệu và công nghệ ép phun khi các nhà khoa học thực hiện các thay đổi trong quá trình in ấn – thử các nguồn vào mới và các phương pháp ép phun mới, Kunc cho biết. Máy in mới cũng sẽ cho phép phát triển nhanh hơn các vật liệu được trích xuất từ sinh học, bao gồm tre, cây keo, lanh và sợi bền với sự phối hợp của các chuyên gia tại Văn phòng Công nghệ Sinh học Năng lượng của Bộ Năng lương Hoa Kỳ và Trung tâm Khoa học Năng lượng Sinh học.
“Khi chúng tôi có khả năng đa chất liệu, đó là một trò chơi hoàn toàn mới”, Kunc nói. Các nhà khoa học dự định sẽ bắt đầu tiến hành công việc sơ bộ trên máy in mới vào mùa hè này.
Kunc đặc biệt ghi nhận sự hợp tác mạnh mẽ giữa MDF và Cincinnati Incorporated. “Cam kết của họ đối với công nghệ của mình thực sự ấn tượng”, ông nói.
“Sự linh hoạt, đa dạng và tính ứng dụng của sản xuất gia tăng cho phép các kỹ sư thiết kế đẩy ngưỡng của thiết kế bộ phận”, Carey Chen, CEO của Cincinnati Incorporated nói. “Sản xuất gia tăng các bộ phận lớn mở ra cánh cửa cho cuộc cách mạng sản xuất mới này và thật tuyệt vời khi làm việc với các đối tác có cùng đam mê.”
