Xu hướng sản xuất kết hợp (hybrid) và vai trò của Big Metal Additive
Trong những bài viết trước, chúng tôi đã đề cập đến tầm quan trọng của tiến bộ trong sản xuất hybrid và xu hướng kỹ năng sản xuất kết hợp. Đặc biệt, Big Metal Additive (BMA) - một khách hàng của Siemens - là ví dụ tiêu biểu cho sự dịch chuyển sang sản xuất hybrid hiện đại. BMA tại Denver, Colorado sử dụng phần mềm Siemens Additive Manufacturing, chuyên về in 3D kim loại, tích hợp thợ hàn với máy phay CNC 5 trục để khám phá những hướng đi mới trong sản xuất.
Gia tăng hiệu suất với sản xuất cộng thêm
Sản xuất cộng thêm (additive manufacturing) đã mở ra những khả năng mà trước đây chỉ là giấc mơ đối với kỹ sư. Quy trình này còn gọi là sản xuất kết hợp (hybrid manufacturing), nghĩa là kết hợp giữa gia công cộng thêm và gia công cắt gọt. Điều thú vị là các quá trình này không nhất thiết phải thực hiện trên cùng một máy; việc in 3D có thể diễn ra ở máy này, sau đó chuyển sang máy khác để gia công. Tuy nhiên, nếu bạn thực hiện được toàn bộ quy trình trên một máy, sẽ tiết kiệm được rất nhiều thời gian lẫn chi phí sản xuất.
Big Metal Additive – Ông lớn sản xuất hybrid
Khi ghé thăm Big Metal Additive, tôi đã tận mắt chứng kiến họ triển khai sản xuất hybrid. BMA sở hữu nhiều máy kết hợp (hybrid machine tools) và robot đa trục, vừa có khả năng gia công, vừa có thể in 3D kim loại. Nếu có thể, các kỹ sư ưu tiên thực hiện toàn bộ trên một thiết lập để giảm khâu chuyển đổi, nhờ vào hệ thống máy CNC 5 trục hoặc robot 6 trục điều khiển bằng SINUMERIK.
Vượt qua thách thức quy trình hybrid với NX cho Sản xuất
Đôi khi, kích thước hoặc yêu cầu kỹ thuật của chi tiết khiến BMA không thể hoàn thành tất cả trên cùng một máy hoặc thậm chí cùng một xưởng. Khi đó, sản phẩm in xong sẽ chuyển sang các xưởng khác có khả năng khác như tiện. Tuy nhiên, điều này tạo ra thách thức: xưởng nhận phải kiểm tra, cân bằng tỉ mỉ chi tiết in 3D để không loại bỏ nhầm các chi tiết thiết kế. Giao tiếp giữa hai bên cần sát sao để đảm bảo chất lượng.
Ngay cả khi thực hiện trong cùng một xưởng nhưng trên các máy khác nhau, công việc cân chỉnh vẫn dễ rối và tốn thời gian. Lúc này, giữ toàn bộ các bước trong cùng phần mềm như NX for Manufacturing là lợi thế lớn. Nếu mọi thao tác làm việc đều nằm trong một nền tảng duy nhất, dữ liệu thiết kế sản xuất luôn cập nhật và đồng bộ, giúp tiết kiệm thời gian và ngăn sự cố phát sinh.
Ví dụ, nếu thiết kế chi tiết thay đổi, các bước sản xuất sẽ tự động cập nhật chỉ với một lần nhấp chuột, dù quá trình cộng thêm và cắt gọt được lên kế hoạch cho các nguồn máy khác nhau. NX cho phép tạo các file thiết lập riêng biệt cho mỗi máy, tất cả đều bám sát thiết kế gốc.
Các ứng dụng trong NX như Manufacturing và Multi-axis Deposition đều cung cấp đa dạng các kiểu gia công như phay, tiện, cộng thêm, và EDM. Dù quy trình hybrid mới phát triển mạnh gần đây, nhưng các thao tác truyền thống vẫn được hoàn thiện và liên tục cập nhật. Chỉ với NX, bạn đã có đủ công cụ để dẫn dắt quy trình hybrid từ đầu đến cuối.
Đơn giản hóa in cộng thêm với hồ sơ nghiên cứu chuyên sâu
Tại BMA, quy trình luôn đồng bộ giữa in 3D và phay, chuyển qua lại liên tục để xây dựng từ tấm thép phẳng thành chi tiết hoàn chỉnh, phối kết tuyệt vời giữa cộng thêm và cắt gọt.
Chiến lược xây dựng chi tiết qua từng bước này giúp quy trình không còn là 'nút dễ dàng' mà trở thành ứng dụng chuyên môn hóa thật sự. Khi dùng các profile đã cài sẵn cho vật liệu thông dụng, người dùng ít kinh nghiệm cũng có thể tạo ra chi tiết cộng thêm thành công với tối thiểu thời gian học việc.
Việc in kim loại bằng thợ hàn và máy CNC có nhiều khác biệt so với in nhựa. Do đó, các chuyên gia tại BMA và hãng máy thường phải nghiên cứu, chuẩn hóa quy trình dựa trên hình học và vật liệu cụ thể, rồi tích hợp vào phần mềm NX. Người dùng cuối chỉ cần chọn profile đề xuất và tạo ngay đường chạy dao cho in cộng thêm. Nhờ vậy, kỹ sư có nhiều thời gian nghiên cứu quy trình mới, ít tốn công lập lại thao tác đã được kiểm chứng.
Phiên bản NX mới nhất hiện đã có Printer Library, cho phép chuyên gia tạo profile in riêng với từng loại máy và vật liệu. Cuối cùng, bạn chỉ cần áp dụng profile cho tính năng cộng thêm, chọn máy phù hợp và đường chạy dao sẽ tự động sinh ra. Khi kết hợp với tính năng tự động quy trình cắt gọt như mẫu thiết lập gia công và gia công dựa trên tính năng (FBM), con đường tự động hóa workflow hybrid đã thông suốt.
Bước tiến tương lai: Sản xuất kết hợp thực chiến
Big Metal Additive không chỉ là một xưởng gia công mà còn là nơi thử nghiệm, đưa sản xuất hybrid tiến lên một tầm cao mới. Khả năng tích hợp mượt mà giữa quy trình cộng thêm và cắt gọt, cùng phần mềm NX for Manufacturing, là minh chứng cho sức mạnh khi đổi mới gắn liền với hành động.
Khi quy trình hybrid ngày càng phổ biến và tự động hóa hơn nữa, các doanh nghiệp như BMA đang tiệm cận mô hình sản xuất thông minh, linh hoạt hơn. Kinh nghiệm thực tiễn và sự chuẩn hóa trong nghiên cứu đã vẽ ra chuẩn mực mới cho ngành sản xuất những chi tiết phức tạp - nhanh hơn, tốt hơn, và ít rủi ro hơn.
