Trang Izvestia đưa tin, lần đầu tiên tại Nga, các nhà khoa học và kỹ sư từ Viện Hàng không Moscow đã đề xuất một công nghệ sản xuất hầu hết các bộ phận động cơ điện cho máy bay cỡ nhỏ bằng phương pháp in 3D.
Bước ngoặt từ những lớp bụi kim loại
Trong ngành chế tạo máy bay truyền thống, việc sản xuất các khối động cơ luôn gắn liền với những quy trình cơ khí phức tạp, tiêu tốn hàng nghìn giờ lao động và đòi hỏi hệ thống khuôn mẫu, đồ gá vô cùng đắt đỏ. Phương pháp dập các lá thép kỹ thuật điện rồi ghép lại thành mạch từ từ lâu đã là rào cản lớn đối với việc tối ưu hóa thời gian và chi phí khi sản xuất các lô hàng nhỏ. Tuy nhiên, dự án mới nhất của các nhà khoa học tại Viện Hàng không Moscow (MAI) hứa hẹn sẽ phá vỡ hoàn toàn quy luật này.
Các kỹ sư MAI vừa công bố một công nghệ đột phá, cho phép chế tạo phần lớn cấu phần của một động cơ điện hàng không hoàn chỉnh thông qua công nghệ in 3D (công nghệ bồi đắp). Thay vì áp dụng các phương pháp cắt gọt hay dập cơ khí thông thường, hệ thống mạch từ và phần vỏ của động cơ sẽ được "nuôi cấy" theo từng lớp từ một loại hợp kim đặc biệt. Quy trình này mô phỏng hoàn hảo cấu trúc cách điện của các lá thép kỹ thuật truyền thống, nhưng loại bỏ được toàn bộ các công đoạn trung gian.
Sự thay đổi mang tính cách mạng này không chỉ giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư thiết bị ban đầu mà còn rút ngắn tối đa thời gian từ khâu thiết kế trên máy tính đến sản xuất thực tế. Theo đội ngũ phát triển, toàn bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật của dự án đã được hoàn thiện và một mẫu thử nghiệm "bằng xương bằng thịt" dự kiến sẽ được in và đưa vào thử nghiệm ngay trong năm 2026.
Tối ưu kiến trúc cho kỷ nguyên di chuyển xanh
Về mặt kỹ thuật, sản phẩm của MAI là dòng động cơ điện đồng bộ, một cấu trúc vốn đòi hỏi độ chính xác cực cao trong chế tạo. Điểm đặc biệt của khối động cơ này là hướng đi của từ thông được thiết kế dọc theo trục quay, trong khi hệ thống rô-to và stato được tạo hình dưới dạng các đĩa dẹt xếp chồng.
Kiến trúc dạng đĩa này mang lại lợi thế vượt trội về mặt không gian. Kỹ sư đồ án kiêm nghiên cứu sinh tại MAI, ông Ilya Kachanov, cho biết: “Nhờ kích thước hình học tối giản và đặc tính nhỏ gọn, dòng động cơ mới này là giải pháp hoàn hảo cho các phương tiện bay bị giới hạn nghiêm ngặt về không gian lắp đặt nội bộ”.
Mặc dù có kích thước khiêm tốn, khối động cơ "in 3D" này sở hữu thông số vận hành ấn tượng với công suất định mức đạt 50 kW và có thể đẩy lên mức cực đại (peak) tới 80 kW khi cần thiết. Với dải công suất này, bản thiết kế của MAI không hướng tới các dòng máy bay phản lực thương mại cỡ lớn, mà nhắm trúng vào phân khúc đang bùng nổ của tương lai: thiết bị bay không người lái (drone) tải trọng nặng, máy bay chở khách cỡ nhỏ, taxi hàng không (eVTOL) và thậm chí là cả các dòng xe điện thế hệ mới.
Bài toán kinh tế và lời giải mang tên "tiêu chuẩn hóa"
Dù mở ra triển vọng rất lớn, giới chuyên gia trong ngành vẫn giữ sự cẩn trọng cần thiết khi đánh giá về khả năng thương mại hóa trên diện rộng. Bản chất của công nghệ bồi đắp (in 3D) kim loại hiện nay vẫn là một phương thức sản xuất xa xỉ do chi phí của các loại bột hợp kim và máy in chuyên dụng luôn ở mức ngất ngưởng.
Ông Evgeny Vishnevsky, chuyên gia thuộc Sáng kiến Công nghệ Quốc gia (NTI) về vật liệu và công nghệ mới, nhận định rằng việc áp dụng in 3D cần phải được tính toán kỹ lưỡng dựa trên hiệu quả kinh tế thực tế. Ở giai đoạn hiện tại, công nghệ này tỏ ra tối ưu nhất trong các hoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D), chế tạo thử nghiệm nhanh hoặc sản xuất các loạt nhỏ mang tính tùy biến cao cho các dòng drone và phương tiện di chuyển đô thị chuyên dụng.
Thực tế, Nga không phải là một "tân binh" trong việc ứng dụng in 3D vào hàng không. Ngành công nghiệp nước này từng ghi nhận nhiều cột mốc thành công, như việc in tấm tạo xoáy cho buồng đốt của động cơ PD-14 (hiện đã được ứng dụng trên máy bay thương mại), chế tạo hơn 2.000 chi tiết cho siêu động cơ phản lực PD-35, hay sản xuất linh kiện cho động cơ tên lửa dòng NK-3.
Việc làm chủ công nghệ in 3D toàn phần cho động cơ điện hàng không của Viện Hàng không Moscow không chỉ dừng lại ở một thành tựu khoa học thuần túy. Trong bối cảnh chuỗi cung ứng toàn cầu có nhiều biến động, việc sở hữu một quy trình sản xuất linh hoạt, không phụ thuộc vào hệ thống khuôn mẫu nước ngoài và có khả năng tùy biến cao chính là chiếc chìa khóa giúp Nga củng cố mục tiêu tự chủ công nghệ. Trận địa tiếp theo của dự án sẽ là các bệ thử nghiệm vào cuối năm 2026, nơi bản lĩnh của khối động cơ bước ra từ máy in này sẽ được kiểm chứng một cách khắc nghiệt nhất.
Thùy Anh (Theo Izvestia)
