GE Hải Phòng ứng dụng công nghệ in 3D vào sản xuất

P.V

04/04/2019 17:51:47

In 3D hay còn gọi là sản xuất đắp lớp (Additive Manufacturing-AM) là kỹ thuật in đắp từng lớp vật liệu (layer by layer) xếp chồng lên nhau. Nhà máy GE Hải Phòng đã ứng dụng công nghệ này trong sản xuất, mở rộng ứng dụng in 3D để tạo ra những linh kiện phức tạp từ kim loại.

Thông thường, chúng ta biết đến in 3D theo một khía cạnh rất nhỏ là các vật thể rắn ba chiều đơn giản được in từ một file máy tính. Tuy nhiên, General Electric (GE) đã nâng khái niệm này lên tầm cao mới và mở rộng ứng dụng in 3D để tạo ra những linh kiện phức tạp từ kim loại.


Nhà máy GE Hải Phòng được xây dựng theo 4 trụ cột mới của tập đoàn: sản xuất tinh gọn, hiệu suất kỹ thuật số cao, sản xuất tiên tiến và sản xuất đắp lớp

Nhà máy GE Hải Phòng chuyên sản xuất máy phát điện cho tuabin gió và các linh kiện hệ thống điều khiển điện. 10 năm qua, nhà máy đã xuất khẩu hơn 6.000 hệ thống máy phát điện và đóng góp tích cực cho GE Renewable Energy, công ty góp phần sản xuất 400GW năng lượng trên toàn cầu với doanh thu hàng năm vượt 10 tỷ đô la.

GE Hải Phòng là một trong năm nhà máy thông minh của hãng trên toàn thế giới, ứng dụng những công nghệ tiên tiến hàng đầu thế giới hiện nay như phân tích dữ liệu chuyên sâu, IoT và robot. Một nhà máy thông minh khác của hãng tại khu vực châu Á-Thái Bình Dương là nhà máy sản xuất thiết bị y tế tại Hino, Nhật Bản.  

Đại diện GE cho biết, Tập đoàn đang hoạt động tại 15 quốc gia tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương với 23 nhà máy sản xuất. Tuy nhiên, chỉ có nhà máy ở Hải Phòng và Hino được xây dựng theo 4 trụ cột mới của tập đoàn: sản xuất tinh gọn, hiệu suất kỹ thuật số cao, sản xuất tiên tiến và sản xuất đắp lớp.

Tại nhà máy GE Hải Phòng, 2 yếu tố sản xuất tinh gọn và hiệu suất kỹ thuật số cao đều được thể hiện rõ, từ các công cụ cầm tay đơn giản đến máy móc phức tạp đều được kết nối với nhau trên nền tảng Predix nhằm giám sát hiệu suất vận hành.

Tất cả nhân viên đều mang thẻ ID điện tử để khởi động và điều hành máy móc, trong khi đó các robot giao hàng tự động chạy theo các đường kẻ trên sàn.

Nhờ đó, Công ty biết chính xác ai đang điều khiển máy móc nào tại một thời điểm và khoảng thời gian nhất định và có thể sử dụng những dữ liệu này để đánh giá hoạt động của người thao tác máy. Dữ liệu cũng được dùng cho bảo trì dự đoán để tránh các sự cố không mong muốn.

Việc phân tích dữ liệu trong khi các máy móc “giao tiếp” với nhau sẽ giúp tối ưu hóa và tinh gọn toàn bộ quá trình vận hành, đặc biệt là quá trình sản xuất máy phát điện và linh kiện điện tử. 

Ngoài ra, công nghệ thực tế ảo (Virtual Reality) và thực tế ảo tăng cường (Augmented Reality) ngày càng được ứng dụng nhiều trong quá trình thiết kế và sản xuất. Công nghệ này cho phép tạo ra linh kiện với các hình dạng hình học hết sức phức tạp bên trong từ một máy tính.

Theo ông Wouter Van Wersch - Chủ tịch kiêm Tổng giám đốc GE khu vực châu Á - Thái Bình Dương, GE có thể sẽ phát triển tất cả nhà máy trong khu vực thành nhà máy thông minh. “Châu Á Thái Bình Dương là một khu vực rất quan trọng đối với tập đoàn nên chúng tôi luôn tập trung vào phần này của thế giới và tìm cách tối ưu hóa chuỗi cung ứng tại đây" - ông Wouter Van Wersch nói.

Nhờ tối ưu hóa sản xuất, một nhà máy thông minh có thể tiết kiệm tới 50% thời gian hoàn tất đơn hàng, giảm lượng hàng tồn kho tới 20% trong khi nâng cao năng suất thêm 20%. Với lĩnh vực hoạt động rộng (như hàng không, y tế, điện, năng lượng tái tạo, công nghiệp kỹ thuật số, chiếu sáng, giao thông vận tải và dầu khí), GE đặt mục tiêu cắt giảm khoảng 3-5 tỷ đô la chi phí mỗi năm, phần lớn nhờ vào công nghệ AM.

GE cho biết sản xuất đắp lớp sẽ tạo ra “hệ thống, linh kiện không chỉ mạnh mẽ mà còn nhẹ hơn” với hiệu suất cải tiến, điều mà quy trình sản xuất truyền thống không làm được. Khả năng in các linh kiện chuyên dụng từ các hợp kim kim loại là bước ngoặt thúc đẩy dòng vốn đầu tư mạnh mẽ vào ngành AM trong những năm qua.

Ông Van Wersch cũng cho biết thêm, Tập đoàn có đội ngũ chuyên gia nghiên cứu cách ứng dụng in 3D trong sản xuất kinh doanh, nhưng sẽ chỉ bắt tay vào thực hiện nếu có tính khả thi: “Chúng tôi sẽ không in 3D tất cả mọi thứ mà tập trung vào từng mảng kinh doanh và sản phẩm cụ thể.”

GE Additive và công ty phân tích ngành SmartTech Publishing ước tính 13 tỷ đô la đã được chi cho các dịch vụ, phần mềm, vật liệu và máy in 3D từ năm 2014 đến năm 2018, một nửa trong số đó được chi trong năm 2017. Theo dự báo, khoảng 280 tỷ đô la sẽ được đầu tư vào ngành AM trong thập kỷ tiếp theo.  

Wohlers Associates đã xuất bản báo cáo thường niên về AM trong vòng 23 năm. Theo đó, ngành AM toàn cầu đã tăng trưởng 21% từ năm 2016 đến năm 2017, đạt giá trị thị trường 7,3 tỷ đô. Công ty ước tính có 1,768 hệ thống AM kim loại đã được bán ra trong năm 2017, tăng gần 80% so với năm trước vì “các nhà sản xuất toàn cầu đã bắt đầu chú ý đến những lợi ích của AM trong việc sản xuất linh kiện kim loại.”

Trên toàn cầu có 135 công ty chuyên sản xuất và bán hệ thống AM trong năm 2017, tăng từ 97 công ty năm 2016. Những hệ thống này được định nghĩa là máy móc với giá hơn 5.000 đô mỗi cái. Hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy với nền tảng vật liệu mở, có tốc độ in nhanh hơn và giá thấp hơn bao giờ hết.

Sản xuất đắp lớp sử dụng dữ liệu từ phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (computer-aided-design CAD) hoặc máy quét vật thể 3D để điều chỉnh phần cứng, đắp từng lớp vật liệu lên nhau với hình dạng hình học chính xác. Công nghệ AM sẽ thêm các lớp vật liệu siêu mỏng để tạo ra vật thể, trong khi đó quy trình tuyền thống sẽ loại bỏ vật liệu bằng kỹ thuật gia công, chạm khắc và tạo hình.