So với các quy trình sản xuất truyền thống, AM cho phép thiết kế hình học phức tạp hơn, tối ưu hóa cung cấp chất lỏng làm mát, giảm rung, giảm trọng lượng và tối ưu hóa hình thái. Bài viết này khám phá tiềm năng của AM trong các công cụ cắt, xem xét các tiến bộ nghiên cứu và thực tiễn công nghiệp liên quan, đồng thời làm nổi bật các hướng đi trong tương lai và tầm quan trọng của chúng đối với các ứng dụng công nghiệp.

Thị trường gia công toàn cầu tiếp tục phát triển, đạt 379 tỷ USD vào năm 2023, với máy công cụ đóng góp 88,6 tỷ USD vào con số này. Các quy trình gia công như tiện và phay được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không, quốc phòng và y tế. Mặc dù có lịch sử lâu dài của những kỹ thuật này, công cụ cắt vẫn là một lĩnh vực đổi mới không ngừng, đặc biệt là với sự ra đời của các giải pháp kỹ thuật số, giám sát quy trình và vật liệu mới. Là một công nghệ đột phá, AM đang cách mạng hóa hơn nữa thiết kế và ứng dụng của các công cụ cắt.

Tiềm năng của sản xuất bổ sung trong thiết kế dụng cụ cắt

Sản xuất bổ sung mang lại sự linh hoạt chưa từng có cho thiết kế dụng cụ cắt, đặc biệt trong việc tối ưu hóa cấu trúc hình học và tính chất vật liệu. Dưới đây là bốn lĩnh vực chính mà công nghệ sản xuất bổ sung được áp dụng trong dụng cụ cắt:

1. Cung cấp làm mát và chất lỏng làm mát: Công nghệ AM cho phép tạo ra các kênh làm mát nội bộ phức tạp giúp chất lỏng làm mát đến điểm cắt hiệu quả hơn. Điều này cải thiện khả năng tản nhiệt, giảm mài mòn công cụ và tăng hiệu suất cắt. Thiết kế này đặc biệt quan trọng khi gia công các hợp kim có độ bền cao hoặc vật liệu khó gia công.

2. Giảm rung và hành vi rung: Rung có thể ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Công nghệ AM cho phép thiết kế các cấu trúc giảm rung bên trong hoặc sử dụng các lớp vật liệu khác nhau để giảm rung. Điều này cải thiện độ ổn định và độ chính xác gia công, đặc biệt trong các ứng dụng gia công tốc độ cao hoặc chính xác.

3. Thiết kế nhẹ và tối ưu hóa hình học: Thiết kế nhẹ giúp giảm trọng lượng của dụng cụ cắt, giảm tải cho máy và cải thiện hiệu suất hoạt động. Với AM, tối ưu hóa hình học cho phép thiết kế dụng cụ sử dụng ít vật liệu nhất trong khi vẫn duy trì độ cứng cao. Điều này tiết kiệm chi phí vật liệu và nâng cao tính linh hoạt của dụng cụ trong quá trình thay thế.

4. Tích hợp chức năng: Công nghệ AM cho phép in đa vật liệu, cho phép các công cụ kết hợp các chức năng như khả năng chống mài mòn và giảm rung. Điều này giảm nhu cầu sử dụng nhiều công cụ và tăng hiệu quả sản xuất. Những chức năng này có thể được tùy chỉnh để đáp ứng các nhu cầu gia công cụ thể, kéo dài tuổi thọ công cụ và nâng cao năng suất.

Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng Công nghiệp

Trong khi AM cho thấy tiềm năng lớn trong các công cụ cắt, các ứng dụng công nghiệp gặp phải những thách thức như chi phí sản xuất cao và hạn chế trong sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, khi công nghệ phát triển, những vấn đề này đang dần được giải quyết. Nhiều công ty đang thử nghiệm và áp dụng các công cụ cắt được sản xuất bằng AM, cải thiện đáng kể hiệu suất gia công trong các tình huống cụ thể.

AM cung cấp một góc nhìn mới về thiết kế công cụ cắt và tối ưu hóa hiệu suất, với tiềm năng đáng kể trong việc cung cấp chất lỏng làm mát, giảm rung, giảm trọng lượng và tích hợp chức năng. Nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc giải quyết các nút thắt hiện tại trong ứng dụng công cụ AM, chẳng hạn như chi phí sản xuất và tuổi thọ công cụ. Khi công nghệ phát triển, AM có khả năng trở thành một lực lượng chính trong thiết kế và sản xuất công cụ cắt, mang lại nhiều cơ hội đổi mới cho sản xuất công nghiệp.