Hợp tác đổi mới giúp ý tưởng mới cất cánh

129

Một phòng thí nghiệm ở trường Đại học Bách khoa Bari nghiên cứu cách sửa chữa động cơ phản lực bằng công nghệ đắp lớp dạng phun lạnh (cold spray). Nguồn ảnh: Yari Bovalino.

Kết quả nghiên cứu khoa học nhanh chóng được áp dụng; doanh nghiệp vừa và nhỏ có thêm ứng dụng cho công nghệ mới; chính phủ tạo thêm được việc làm. Tất cả là nhờ một mô hình hợp tác độc đáo.

Không mấy nơi mô tả chính xác sự phát triển nhanh chóng của in 3D hơn nhà máy hình hộp sáng choang của Avio Aero ở Cameri, một thị trấn nhỏ gần Milan, miền Bắc nước Ý. Nhà máy này có 20 máy in 3D màu đen; mỗi chiếc to bằng một cái tủ quần áo. Bên trong, các tia điện mang năng lượng nhảy múa trên những lớp bột titan và nhôm mỏng, nung chảy chúng thành những cánh quạt dài 0.3 m cho động cơ phản lực lớn nhất thế giới GE9X. Những cánh quạt này sẽ quay 2.500 vòng/phút bên trong các ngăn nóng nhất của động cơ. Chúng chỉ nhẹ bằng một nửa so với sản phẩm làm bằng thép và giúp tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu của GE9X thêm 10% so với thế hệ động cơ trước đó. Điều này có ý nghĩa rất lớn vì nhiên liệu thường chiếm tới 19% chi phí vận hành của các hãng hàng không.

Thành công của nhà máy Cameri là kết quả của sự hợp tác đặc biệt về nghiên cứu và kinh doanh giữa các trường đại học, các công ty nhỏ nhanh nhạy và sáng tạo, và chính phủ. Nhờ vậy, công ty này đã được GE Aviation mua lại năm 2013, từ đó nhanh chóng phát triển quy mô in 3D. Franco Tortarolo, người điều hành các chương trình nghiên cứu ở Avio Aero, nói: “Chúng tôi nhận thấy để có thể tiếp tục nghiên cứu sản xuất, chúng tôi cần một mạng lưới hợp tác rộng khắp. Những gì bạn nhìn thấy ở Cameri là sản phẩm của dự án hợp tác này”.

Việc hợp tác bắt đầu từ năm 2000 với trường Đại học Pisa, giờ đây đã lan rộng ra gần 20 trường đại học ở châu Âu, các đối tác chính phủ như Bộ Nghiên cứu khoa học và Giáo dục Ý, cùng hàng chục doanh nghiệp vừa và nhỏ. Các trường đại học đóng góp nguồn tài năng và ý tưởng ổn định để các công ty nắm bắt và đưa vào những sản phẩm đổi mới với chi phí thấp hơn. Avio Aero cung cấp thị trường và cơ sở công nghiệp để biến những ý tưởng triển vọng nhanh chóng trở thành hiện thực. Công ty chia sẻ chi phí với các doanh nghiệp và chính phủ. Tortarolo cho biết: “Chúng tôi đã tạo ra một cộng đồng công nghệ và lái cộng đồng đó theo hướng chúng tôi cần đi”.

Franco Tortarolo, điều hành các dự án nghiên cứu tại Avio Aero. Nguồn ảnh: Yari Bovalino cho GE Reports.

Avio Aero đã theo đuổi một ý tưởng đầy hứa hẹn, được khởi xướng từ một phân xưởng bề bộn do ProtoCast thuê. ProtoCast là một công ty khởi nghiệp tập trung vào in 3D kim loại cho ngành y tế.

Giorgio Abrate, giám đốc kỹ thuật ở Avio Aero, kể: “Chúng tôi gọi nó là ‘tàu ngầm’, vì xưởng hẹp tới nỗi bạn không thể lách qua những người đang đứng cạnh máy.” “Họ chỉ có bốn người làm việc về ý tưởng này”, Tortarolo bổ sung.

Ý tưởng đó truyền cảm hứng tạo ra một thứ gì đó lớn lao hơn. Tortarolo và Abrate thách đồng nghiệp dùng máy in Arcam của ProtoCast để sản xuất cánh quạt động cơ phản lực từ titan aluminide – một kim loại nhẹ, cứng, chịu nhiệt tốt nhưng lại rất dễ vỡ và khó đúc. Viễn cảnh của sản phẩm in 3D này đã hấp dẫn ProtoCast và, nhờ có sự hỗ trợ của các nhà khoa học ở Đại học Kỹ thuật Turin, sản phẩm đó đã thành công. Avio Aero sau đó đã mua lại ProtoCast, thuê các sinh viên tốt nghiệp và chuyển công nghệ này tới Cameri để chuẩn bị sản xuất hàng loạt.

Khuôn viên đại học Turin nằm bên trong một phân xưởng đường sắt được sửa chữa. Nguồn ảnh: Yarri Bovalino.

Tortarolo hiện dành phần lớn thời gian ở trường đại học, nơi Avio Aero giúp mở phòng thí nghiệm in 3D Turin Additive Lab. Nằm bên trong một phân xưởng sửa chữa đầu máy xe lửa đã được sửa lại, phòng thí nghiệm này có những máy in mới nhất của cả Arcam và Concept Laser. GE đã mua lại cổ phần và có quyền kiểm soát hai công ty này vào năm 2016.

Phòng thí nghiệm có hai mục tiêu: giúp sinh viên làm quen với in 3D và chuẩn bị nhân tài cho các công ty có khao khát đào sâu khai thác lĩnh vực vẫn còn là “mới nổi” này. Theo Innovation Barometer của GE, nhu cầu về nhân tài trong lĩnh vực này rất lớn. Được công bố đầu năm nay, nghiên cứu cho thấy 91% các lãnh đạo công ty được khảo sát tin rằng in 3D sẽ gia tăng tính sáng tạo trong lĩnh vực kinh doanh của họ, nhưng 53% trong số họ cho biết in 3D vẫn chưa cho thấy hết tiềm năng của nó do thiếu hụt về đào tạo. Thực tế, nhiều kỹ sư thiết kế các bộ phận in 3D đều đang vừa học vừa làm.

Massimo Giambra làm việc tại Avio Aero cho biết khi anh đang học kỹ sư thì “không có một khóa học cụ thể nào về sản xuất đắp lớp”. Giambra, 36 tuổi, đang thiết kế các bộ phận cho Catalyst của GE Aviation, một động cơ tuabin cánh quạt gồm phần lớn chi tiết sản xuất bằng in 3D. Anh tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật Turin năm 2005.

Ngày càng có nhiều người tìm hiểu về công nghệ sản xuất đắp lớp ở trường đại học và các khóa học ở Florence, Milan, Naples, Genoa và Bari, nơi Avio Aero xây dựng một phòng thí nghiệm tương tự tập trung vào việc sửa chữa động cơ phản lực bằng công nghệ sản xuất đắp lớp phun lạnh (cold spray). Ngoài in 3D, giáo viên, sinh viên các trường đại học và các đối tác doanh nghiệp còn giải quyết các bài toán khác như khí động học, âm học, tính toàn vẹn về cấu trúc và các vấn đề động lực học khác.

Tortarolo cũng đang tìm cách phát triển mạng lưới hợp tác vào Mỹ, như với Virginia Tech. Anh nói: “Tôi thực sự thích sự kết nối. Các nhà khoa học ở các học viện muốn công bố kết quả, các doanh nghiệp vừa và nhỏ và công ty như chúng tôi lại cần các ứng dụng cho công nghệ mới, còn chính phủ thì cần tạo việc làm. Hợp tác này sẽ có lợi cho tất cả các bên”.

Từ trái sang: Pietro Signoretto, Dario Mula và Cesare Strange trong Additive Lab ở Turin của Avio Aero. Khi Signoretto và Stranges nghiên cứu kỹ thuật ở Đại học Kỹ thuật Turin, họ tham gia khóa học thạc sĩ về sản xuất tiên tiến hợp tác với Avio Aero. Sau khi tốt nghiệp, GE Aviation tuyển họ vào làm chuyên gia phòng thí nghiệm đắp lớp ở Ý. Mula đang điều hành phòng thí nghiệm đắp lớp Avio Aero. Nguồn ảnh: Stefano Rostagno cho GE Reports.

Theo Tomas Kellner & Yari M. Bovalino

 

BÌNH LUẬN CỦA BẠN