Công nghệ in 3D kim loại: Hướng phát triển mới cho công nghiệp quốc phòng

Bước tiến trong chế tạo vũ khí, trang bị

Trang 81.cn đưa tin, tháng 3-2026, tại Nhà máy đóng tàu hải quân Portsmouth (Mỹ), một mặt bích bằng hợp kim đồng-niken được chế tạo bằng công nghệ in 3D kim loại lần đầu tiên được lắp đặt lên hệ thống đường ống của tàu ngầm tiến công hạt nhân USS Washington thuộc lớp Virginia. Dù chỉ là một chi tiết nhỏ, mặt bích phải đáp ứng những yêu cầu khắt khe về khả năng chịu áp suất cao và chống ăn mòn nước biển. Trước khi lắp đặt, sản phẩm đã trải qua đầy đủ quy trình gia công, kiểm tra, thử nghiệm và chứng nhận chất lượng. Điều đáng chú ý không chỉ là khả năng chế tạo bằng công nghệ mới, mà còn ở việc sản phẩm đủ tiêu chuẩn sử dụng trên tàu ngầm đang hoạt động.

Khác với phương pháp đúc, rèn truyền thống, công nghệ in 3D kim loại sử dụng tia laser, chùm electron hoặc hồ quang điện để nung chảy bột hay dây kim loại theo từng lớp, dựa trên mô hình thiết kế ba chiều. Nhờ đó, có thể chế tạo những chi tiết có kết cấu phức tạp, giảm số lượng bộ phận lắp ghép, tiết kiệm vật liệu và rút ngắn thời gian sản xuất, nhất là đối với những linh kiện khan hiếm hoặc không còn được nhà sản xuất cung cấp.

Tháng 11-2025, Trung Quốc thử nghiệm thành công động cơ tuabin phản lực siêu nhỏ chế tạo bằng công nghệ in 3D. UAV sử dụng động cơ này đạt độ cao 6.000m, bay liên tục 30 phút, tốc độ tối đa Mach 0,75. Việc kết hợp công nghệ in 3D với tối ưu hóa kết cấu giúp giảm khoảng 60% số lượng chi tiết động cơ, đồng thời cải thiện một số chỉ tiêu kỹ thuật.

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, năm 2024, Tổ chức Nghiên cứu Vũ trụ Ấn Độ (ISRO) thử nghiệm thành công động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng PS4 được chế tạo bằng công nghệ in 3D kim loại. Kết cấu gồm 14 chi tiết được tích hợp thành một bộ phận, giảm 19 mối hàn, rút ngắn khoảng 60% thời gian sản xuất.

Động cơ tuabin phản lực siêu nhỏ, kết cấu tối giản và trọng lượng nhẹ, được chế tạo bằng công nghệ in 3D do Trung Quốc nghiên cứu, phát triển. Động cơ đã hoàn thành chuyến bay thử nghiệm đầu tiên với cấu hình một động cơ vào tháng 11-2025. Ảnh: 81.cn

Đổi mới phương thức bảo đảm kỹ thuật quân sự

Không chỉ phục vụ chế tạo, công nghệ in 3D kim loại còn được ứng dụng trực tiếp trong sửa chữa, bảo đảm kỹ thuật vũ khí, trang bị.

Tháng 7-2026, trong cuộc diễn tập “Vành đai Thái Bình Dương 2026” (RIMPAC 2026), Hải quân Mỹ triển khai hệ thống chế tạo kim loại tích hợp trong container tại khoang chứa máy bay của tàu sân bay USS Theodore Roosevelt. Hệ thống kết hợp công nghệ in 3D với gia công cắt gọt, cho phép chế tạo, sửa chữa các cấu kiện kim loại ngay trên tàu. Tàu đổ bộ tiến công USS Essex của Mỹ và tàu hỗ trợ Asterix của Canada cũng tham gia thử nghiệm hệ thống tương tự.

Hải quân Anh triển khai phương thức khác. Tháng 5-2026, trong quá trình bảo dưỡng tàu ngầm hạt nhân HMS Anson tại Australia, Công ty QinetiQ thực hiện thiết kế ngược một linh kiện cần thay thế tại Anh, sau đó truyền dữ liệu kỹ thuật sang Australia để sản xuất bằng công nghệ in 3D kim loại. Nhờ đó, thời gian thay thế linh kiện được rút ngắn xuống khoảng 4 tuần, thay vì nhiều tháng như trước.

Những thử nghiệm trên cho thấy triển vọng chuyển từ phương thức sản xuất phụ tùng tại nhà máy, vận chuyển qua nhiều cấp đến đơn vị sử dụng, sang truyền dữ liệu thiết kế và chế tạo tại cơ sở gần nhất. Điều này góp phần giảm thời gian chờ đợi, nâng cao khả năng bảo đảm kỹ thuật và tính chủ động trong duy trì hoạt động của vũ khí, trang bị.

Công nghệ in 3D kim loại cũng từng bước chuyển từ thử nghiệm sang sản xuất theo đơn đặt hàng. Tháng 9-2026, Công ty AML3D của Australia nhận đơn hàng trị giá khoảng 500.000 AUD để chế tạo ba cấu kiện kiểm soát dòng lưu chất bằng hợp kim đồng-niken chịu áp suất cao, phục vụ tàu ngầm hạt nhân của Hải quân Mỹ. Các cấu kiện được sản xuất bằng công nghệ bồi đắp hồ quang điện, sử dụng dây kim loại làm nguyên liệu và hồ quang điện làm nguồn nhiệt. So với công nghệ nung chảy bột kim loại bằng laser, phương pháp này có ưu thế về chi phí và hiệu suất khi chế tạo những cấu kiện kích thước lớn.

Trong lĩnh vực hàng không, Tập đoàn Airbus của châu Âu cũng bắt đầu ứng dụng các cấu kiện được chế tạo bằng công nghệ bồi đắp sử dụng dây hợp kim titan tại khu vực kết cấu xung quanh cửa khoang hàng của máy bay A350. Đây là bước tiến trong việc sử dụng công nghệ in 3D kim loại để sản xuất những bộ phận có yêu cầu cao về độ bền và khả năng chịu lực.

Nhân viên kỹ thuật vận hành thiết bị in 3D kim loại trong khoang chứa máy bay của tàu sân bay chạy bằng năng lượng hạt nhân USS Theodore Roosevelt thuộc Hải quân Mỹ, ngày 17-6-2026. Ảnh: 81.cn

Triển vọng và thách thức

Mặc dù có nhiều ưu điểm, công nghệ in 3D kim loại chưa thể thay thế hoàn toàn các phương pháp chế tạo truyền thống. Đối với linh kiện có kết cấu đơn giản, sản xuất số lượng lớn, công nghệ đúc, rèn và gia công cơ khí vẫn có lợi thế về chi phí và hiệu quả.

Bên cạnh đó, quá trình nung chảy và đông đặc kim loại có thể tạo ra những khiếm khuyết như lỗ rỗng, vết nứt, ứng suất dư, ảnh hưởng đến độ bền và độ tin cậy của sản phẩm. Đối với các cấu kiện tàu chiến phải chịu áp suất cao, rung động hoặc các chi tiết động cơ hàng không hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao, yêu cầu kiểm soát chất lượng càng nghiêm ngặt. Môi trường trên tàu chiến với rung động, hơi muối, nguồn điện và điều kiện bảo quản hạn chế cũng đặt ra những thách thức kỹ thuật không nhỏ.

Theo giới chuyên môn, việc kết hợp công nghệ in 3D kim loại với trí tuệ nhân tạo (AI), công nghệ bản sao số và hệ thống giám sát trực tuyến có thể giúp phát hiện những bất thường trong quá trình nung chảy kim loại, tự động điều chỉnh thông số kỹ thuật và nâng cao tính đồng nhất của sản phẩm. Qua đó, việc bảo đảm chất lượng từng bước chuyển từ kiểm tra sau sản xuất sang kiểm soát ngay trong quá trình chế tạo.

Từ những chi tiết nhỏ trên tàu ngầm đến các hệ thống sản xuất cơ động trên tàu sân bay, công nghệ in 3D kim loại đang từng bước làm thay đổi phương thức sản xuất công nghiệp quốc phòng và bảo đảm kỹ thuật quân sự. Tuy nhiên, khả năng ứng dụng rộng rãi vẫn phụ thuộc vào việc bảo đảm chất lượng, độ tin cậy và hiệu quả kinh tế của sản phẩm.