Lần đầu tiên, Học viện KTQS đã chủ trì thực hiện đề tài NCKH cơ bản và chuyên sâu về Công nghệ in 3D kim loại sử dụng nguồn năng lượng hồ quang (Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)): “Nghiên cứu sử dụng rô bốt hàn có khí bảo vệ để in 3D các chi tiết kim loại từ quan điểm công nghệ, kinh tế, và môi trường”. Đề tài do Thiếu tá TS Lê Văn Thảo – TTCN làm Chủ nhiệm và được Quỹ NAFOTED tài trợ.
Hệ thống công nghệ WAAM
Trong số các công nghệ sản xuất bồi đắp kim loại (Metal Additive Manufacturing (MAM)), công nghệ WAAM có tốc độ chế tạo cao hơn nhiều lần so với các công nghệ in 3D kim loại khác sử dụng vật liệu đầu vào dạng bột kim loại. Vì vậy, WAAM là một giải pháp tiềm năng để chế tạo các chi tiết có kích thước lớn với nhiều cấu trúc thành vách. Hiện nay, công nghệ WAAM đang được nghiên cứu mạnh trên thế giới trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau như: hàng không vũ trụ; đóng tàu; xây dựng; kiến trúc; chế tạo, sửa chữa và phục hồi các loại khuôn, chày, đặc biệt là phục hồi những khuôn rèn, dập có kích thước lớn làm việc trong điều kiện khắc nghiệt…
Tại Việt Nam, do chi phí đầu tư cho một hệ thống in 3D kim loại khá đắt đỏ nên những năm gần đây, công nghệ in 3D kim loại nói chung và công nghệ WAAM nói riêng mới bắt đầu được nghiên cứu tại Việt Nam. Tuy nhiên, các nghiên cứu về công nghệ WAAM mới chỉ dừng lại ở bước thử nghiệm khả năng in, hay chỉ đơn giản là đưa nguồn hàn lên máy công cụ CNC và hàn đắp các mẫu đơn giản. Từ năm 2019, nhóm nghiên cứu của Thiếu tá TS Lê Văn Thảo đã nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ WAAM. Sau ba năm triển khai, nhóm nghiên cứu của đã công bố được nhiều công trình có giá trị trên các tạp chí ISI/Scopus và đóng góp quan trọng và công tác đào tạo, NCKH học tại Học viện. Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã công bố được 08 bài báo SCI/SCIE (Q1 và Q2), 03 bài báo trong nước, 04 bài báo hội nghị quốc tế (Scopus), và 01 chương sách chuyên quốc tế (Scopus). Các công bố này, tính từ năm 2020 đến 2022, đã có tổng cộng 123 lượt trích dẫn (theo số liệu thống kê của Google Scholar: https://scholar.google.fr/citations?user=Qm5cEk0AAAAJ&hl=fr). Bên cạnh đó, các nội dung nghiên cứu của đề tài đã được đưa vào hướng dẫn nghiên cứu cho 03 học viên cao học (đã bảo vệ thành công) và mở ra các hướng nghiên cứu mới trong đào tạo sau đại học.
Hội thảo hợp tác nghiên cứu, ứng dụng và phát triển công nghệ WAAM giữa Trung tâm Công nghệ,
Đại học Cranfield, và Công ty Weldtec
Hiện nay, TS Lê Văn Thảo đang kết hợp cùng với Công ty cổ phần Công nghệ và Thiết bị hàn (Weldtec Jsc, https://www.weldtec.com.vn/) và TS Nguyễn Văn Anh – Đại học Cranfield, Vương Quốc Anh cùng triển khai, nghiên cứu, thử nghiệm và phát triển công nghệ WAAM tại Việt Nam, với mục tiêu phát triển công nghệ WAAM “made in Vietnam” với chi phí phù hợp cho các doanh nghiệp, đơn vị nghiên cứu và đào tạo trong nước. Tháng 9/2022, Công ty Weldtec, Học viện KTQS và Đại học Cranfield cũng đã phối hợp tổ chức thành công hội thảo chuyên đề về ứng dụng công nghệ sản xuất bồi đắp kim loại trên thế giới và Việt Nam tại Triển lãm quốc tế METALEX 2022 được tổ chức tại Tp. Hồ Chí Minh.
So với các công nghệ in 3D kim loại khác thì công nghệ WAAM có thể đáp ứng được ngay các nhu cầu trong công nghiệp cơ khí trong nước. Nhiều chi tiết quan trọng trong hệ thống cơ khí, máy móc có thể sửa chữa, phục hồi, hoặc chế tạo mới để thay thế bằng công nghệ WAAM. Ví dụ, các hệ thống truyền động bánh răng, trục truyền động quan trọng, cánh tua bin, chân vịt các loại tàu thủy bị hư hỏng và bị mài mòn… đều có thể sửa chữa và phục hồi bằng công nghệ WAAM một cách hiệu quả, thay thế cho các phương pháp sửa chữa truyền thống (hàn đắp, mài thủ công). Bên cạnh đó, nhiều chi tiết quan trọng được chế tạo bằng phương pháp gia công cắt gọt thông thường tiêu hao nhiều vật liệu, năng lượng và công sức lao động có thể được chế tạo bằng phương pháp WAAM kết hợp với gia công lần cuối, cho phép tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí tối đa.
Vì vậy, có thể khẳng định, nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ WAAM là một lựa chọn phù hợp với điều kiện trong nước nhằm chế tạo các vật tư, phụ tùng thay thế cũng như sửa chữa, phục hồi các chi tiết quan trọng trong các hệ thống thiết bị, máy móc, và hệ thống cơ khí. Đồng thời, đây cũng là cách tiếp cận sáng tạo và linh hoạt, dựa trên trang thiết bị có sẵn trong nước, đặt nền móng vững chắc cho các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ in 3D kim loại tại Việt Nam, đẩy các nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ in 3D kim loại khác, đặc biệt là trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0.
Lê Văn Thảo – TTCN
