Theo dự báo, hơn 1/4 số xe bán ra trên toàn thế giới vào năm 2025 sẽ là xe điện. Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA)Doanh số bán xe điện toàn cầu dự kiến sẽ vượt quá 20 triệu chiếc vào năm 2025, và thị phần của xe điện đang trên đà vượt quá 40% vào năm 2030 khi chúng ngày càng trở nên dễ tiếp cận hơn ở nhiều thị trường.
Trong bối cảnh ứng dụng nhanh chóng này, công nghệ sản xuất bồi đắp (additive manufacturing) đang nổi lên như một động lực chính thúc đẩy sự đổi mới trong thiết kế và sản xuất xe điện. Công nghệ in 3D thiêu kết laser chọn lọc (SLS) của TPM3D, với những ưu điểm độc đáo, đang hỗ trợ ngành công nghiệp từ khâu nghiên cứu và phát triển đến sản xuất.
Tạo mẫu nhanh: Đẩy nhanh quá trình nghiên cứu và phát triển
Trong giai đoạn phát triển xe điện, việc nhanh chóng kiểm tra ngoại hình, lắp ráp và tính tiện dụng là rất quan trọng đối với tiến độ dự án. Công nghệ in 3D SLS của TPM3D, nổi tiếng với độ chính xác cao và thời gian hoàn thành nhanh chóng, cung cấp một giải pháp hiệu quả cho việc tạo mẫu thử nghiệm:
Nắp chụp bánh xe: Sử dụng nhựa nylon trắng Precimid1172Pro 12, các nắp chụp bánh xe được in 3D bằng công nghệ TPM có độ chính xác về kích thước, độ bền cơ học và độ bền cao. Các bộ phận đã vượt qua các bài kiểm tra lắp đặt khớp nối và hỗ trợ các quy trình hoàn thiện như sơn và mạ, mô phỏng hiệu ứng sản xuất hàng loạt cuối cùng ở tỷ lệ 1:1.
Vỏ đèn xe hơi: Với hệ thống P550DL (kích thước in 550×550×850 mm), TPM3D đã sản xuất 15 vỏ đèn ô tô trong một lần chạy duy nhất trong vòng 30 giờ, giảm thời gian chu kỳ trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu kiểm tra hiệu suất cơ khí.
Các bộ phận sử dụng cuối cùng được sản xuất theo lô nhỏ: Nhẹ, chắc chắn và an toàn.
Đối với các ứng dụng đòi hỏi cao như xe đua, phương tiện không người lái và các đội xe chuyên dụng, công nghệ SLS của TPM3D mang lại cả tính linh hoạt trong thiết kế và hiệu suất vượt trội.
Xe đua “Tam vương miện” của Viện Công nghệ Bắc Kinh: Các nhóm sinh viên đã sử dụng TPM3D để thiết kế lại các bộ phận quan trọng, đạt được mức giảm trọng lượng 36.7% và khả năng chống cháy UL94-V0. Ví dụ, giá đỡ mô-đun pin truyền thống được làm từ sợi thủy tinh nặng 300 g. Việc thay thế nó bằng Precimid1171 FR đã giảm trọng lượng xuống còn 190 g đồng thời cải thiện khả năng chống cháy và bảo vệ các cell pin trong điều kiện đua xe khắc nghiệt.
Xe đua của Đại học Tongji: Năm 2020, TPM3D đã cung cấp 200 bộ phận in 3D SLS cho toàn bộ chiếc xe, từ hộp pin và bộ điều khiển đến cánh gió khí động học và vô lăng. Với nylon 12 chống cháy V0, chiếc xe đua đạt trọng lượng tổng cộng chỉ 195 kg, tốc độ tối đa 110 km/h và khả năng tăng tốc từ 0–100 km/h trong 3.6 giây.
Điểm nổi bật về mặt kỹ thuật của các linh kiện được lựa chọn:
| Thành phần | Quy trình trước đó | Nâng cấp SLS | Lợi ích về trọng lượng/an toàn |
|---|---|---|---|
| Khung mô-đun pin | Lắp ráp tấm sợi thủy tinh | Được in 3D bằng vật liệu nylon chống cháy. | Nhẹ hơn 1 kg, xếp hạng chống cháy V0, bảo vệ chính xác. |
| Thùng rỗng | Cắt dây nhôm và tiện ren | Được in 3D bằng vật liệu nylon. | Giảm trọng lượng 15%, hiệu suất cơ học và độ bền mỏi cao. |
| Áo nước cho động cơ | In 3D nhựa | Được in 3D bằng vật liệu nylon gia cường sợi thủy tinh. | Trọng lượng nhẹ, độ chính xác cao, khả năng chịu lực và mỏi tuyệt vời. |
| Ống dẫn khí | Khuôn đúc truyền thống | In 3D | Có thể chế tạo các vật liệu nhẹ hơn, hình học phức tạp hơn, độ chính xác cao. |
| Mặt trước hộp pin | Tấm sợi thủy tinh được gia công bằng máy CNC | Được in 3D bằng vật liệu nylon chống cháy. | Giảm trọng lượng, xếp hạng V0 an toàn, hiệu suất cơ học cao. |
Xe cảnh sát không người lái ở Dubai: Sử dụng hệ thống TPM3D S600DL và vật liệu in Precimid1172Pro GF30 BLK, nhà sản xuất MICROPOLIS đã in các bộ phận kết cấu lớn. So với kim loại, thời gian sản xuất được rút ngắn từ 4 ngày xuống còn 2 ngày, trong khi trọng lượng giảm từ 27 kg xuống chỉ còn 4 kg—giảm 82%—giúp tăng hiệu quả và giảm tiêu thụ năng lượng.
Dụng cụ và đồ gá: Giảm chi phí, tăng tốc độ sản xuất.
Ở giai đoạn sản xuất hàng loạt, công cụ ổn định và tiết kiệm chi phí là vô cùng quan trọng. Một nhà cung cấp phụ tùng ô tô hàng đầu đã sử dụng máy S600DL của TPM3D để sản xuất các đồ gá và khuôn mẫu cho các nhà máy toàn cầu của Hyundai. Kết quả thật ấn tượng:
-
Thời gian sản xuất: Giảm từ 5.5 ngày (nhôm đúc khuôn cát) xuống còn 2.5 ngày (nylon SLS), cải thiện 55%.
-
Giá mỗi bộ: Giảm từ 2,060 USD xuống còn 550 USD — tiết kiệm được 73%.
-
Chất lượng: Tỷ lệ sản lượng được cải thiện đáng kể, giảm thiểu phế phẩm do sai sót trong lắp đặt.
| Quy trình | Sản xuất Thời gian | Giá mỗi bộ | Tỷ lệ lợi nhuận |
|---|---|---|---|
| Nhôm đúc cát | 5.5 ngày | $2,060 | ~ 75% |
| In 3D SLS | 2.5 ngày | $550 | Cao hơn |
Một mô hình mới cho sản xuất xe điện
Từ việc kiểm định nguyên mẫu nhanh chóng đến sản xuất hàng loạt nhỏ, trọng lượng nhẹ và độ an toàn cao, cùng với việc tối ưu hóa chi phí dụng cụ, công nghệ in 3D SLS của TPM3D chứng minh tiềm năng của sản xuất bồi đắp trong ngành công nghiệp xe điện.
Với việc liên tục nâng cấp vật liệu và cải thiện hiệu quả, SLS hứa hẹn sẽ đẩy nhanh hơn nữa quá trình phát triển xe điện hướng tới những chiếc xe nhẹ hơn, chu kỳ sản xuất nhanh hơn và tiêu chuẩn an toàn cao hơn.
