Trong quá trình ứng phó tích cực với biến đổi khí hậu và hướng tới phát triển bền vững trên toàn cầu, sự kết hợp giữa in 3D và đúc đã mang lại cơ hội quan trọng cho việc nâng cấp xanh ngành công nghiệp đúc của Trung Quốc. Sự thay đổi này gắn liền với mục tiêu kép về carbon và cần được lập kế hoạch và thúc đẩy một cách có hệ thống ở cấp độ chính sách quốc gia, đặc biệt là kết hợp với nền tảng công nghiệp đúc khổng lồ và lợi thế cụm sản xuất độc đáo của Trung Quốc.

△Khuôn đúc cát xanh được sản xuất bằng công nghệ in 3DP

Cơ sở quy mô công nghiệp khổng lồ

Với tư cách là một trong những quốc gia hàng đầu thế giới về ngành đúc, Trung Quốc sở hữu nền tảng công nghiệp vững chắc, hiện có hơn 24.000 doanh nghiệp đúc, sản lượng đúc chiếm 45% trên toàn cầu. Theo số liệu của Hiệp hội Đúc Trung Quốc, tổng sản lượng các loại sản phẩm đúc của Trung Quốc vào năm 2023 dự kiến đạt 51,9 triệu tấn. Quy mô ngành công nghiệp khổng lồ này đã tạo nền tảng vững chắc cho sự hình thành và phát triển của các cụm công nghiệp đúc. Sự tập trung của nhiều doanh nghiệp đã tạo ra hiệu ứng kinh tế quy mô, giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Hệ thống hỗ trợ chuỗi công nghiệp hoàn chỉnh

Ngành công nghiệp đúc có chuỗi cung ứng dài, bao gồm các nhà cung cấp nguyên liệu thô và thiết bị ở khâu thượng nguồn, các doanh nghiệp đúc ở khâu trung nguồn, và nhiều lĩnh vực ứng dụng ở khâu hạ nguồn. Các doanh nghiệp trong cụm công nghiệp đúc của Trung Quốc có sự phân công rõ ràng và hợp tác chặt chẽ, tạo thành một chuỗi cung ứng hoàn chỉnh. Ví dụ, trong cụm công nghiệp đúc ở Hà Nam và các địa phương khác, không chỉ có một số lượng lớn các doanh nghiệp đúc, mà còn có các nhà cung cấp nguyên liệu thô như sắt thô, phế liệu thép, cũng như các doanh nghiệp sản xuất máy móc đúc, thiết bị gia công và thiết bị kiểm tra. Chuỗi cung ứng hoàn chỉnh này giúp giảm chi phí giao dịch giữa các doanh nghiệp, rút ngắn chu kỳ sản xuất, đáp ứng nhanh chóng nhu cầu thị trường và tăng cường khả năng cạnh tranh tổng thể của cụm công nghiệp.

Nguồn lực kỹ thuật và nhân lực phong phú

Sau nhiều năm phát triển, cụm công nghiệp đúc của Trung Quốc đã tích lũy được nguồn lực dồi dào về công nghệ và nhân lực. Một mặt, các doanh nghiệp trong cụm công nghiệp không ngừng khám phá và đổi mới trong quá trình sản xuất lâu dài, hình thành công nghệ và kỹ thuật cốt lõi riêng, ví dụ như một số khu vực có lợi thế công nghệ độc đáo trong lĩnh vực đúc cát, đúc chính xác, đúc áp lực, v.v. Mặt khác, cụm công nghiệp thu hút một lượng lớn nhân lực chuyên môn, bao gồm công nhân kỹ thuật, kỹ sư, nhà khoa học, v.v., họ cung cấp hỗ trợ trí tuệ cho hoạt động nghiên cứu và phát triển công nghệ cũng như đổi mới của doanh nghiệp. Đồng thời, sự lưu chuyển nhân tài và trao đổi công nghệ giữa các doanh nghiệp trong cụm cũng diễn ra khá thường xuyên, thúc đẩy sự truyền bá và đổi mới công nghệ, góp phần nâng cao trình độ công nghệ của toàn bộ cụm.

Khả năng ảnh hưởng mạnh mẽ trên thị trường

Ngành công nghiệp đúc của Trung Quốc phân bố rộng rãi, tập trung chủ yếu ở các khu vực kinh tế phát triển, giao thông thuận tiện như Đồng bằng sông Dương Tử, Đồng bằng sông Châu Giang... Những khu vực này có vị trí địa lý thuận lợi và môi trường thị trường tốt, có thể ảnh hưởng đến thị trường toàn quốc và thậm chí toàn cầu. Lấy cụm công nghiệp đúc khu vực Tam giác châu Giang làm ví dụ, các sản phẩm đúc của khu vực này không chỉ đáp ứng nhu cầu lớn của các ngành công nghiệp ô tô, thiết bị máy móc trong nước, mà còn xuất khẩu sang các thị trường quốc tế như châu Âu, Mỹ, Đông Nam Á, v.v. Khả năng ảnh hưởng mạnh mẽ đến thị trường đã tạo ra không gian rộng lớn cho sự phát triển của cụm công nghiệp, thúc đẩy các doanh nghiệp không ngừng mở rộng quy mô sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm và thị phần.

Hỗ trợ chính sách và định hướng ngành công nghiệp

Nhà nước rất coi trọng sự phát triển của ngành đúc, đã ban hành một loạt các chính sách liên quan, chẳng hạn như trong kế hoạch "14 năm" đã xác định rõ mục tiêu chuyển đổi số hóa ngành đúc, bao gồm đến năm 2025 sẽ sản xuất hơn 500.000 tấn sản phẩm đúc bằng công nghệ in 3D. Các chính sách này đã cung cấp sự hỗ trợ mạnh mẽ cho sự phát triển của cụm công nghiệp đúc, hướng dẫn cụm công nghiệp phát triển theo hướng cao cấp, thông minh, xanh, thúc đẩy tối ưu hóa và nâng cấp cơ cấu công nghiệp, nâng cao năng lực cạnh tranh tổng thể của cụm công nghiệp.

Hiệu ứng thương hiệu khu vực

Một số cụm công nghiệp đúc nổi tiếng đã hình thành hiệu ứng thương hiệu khu vực, như "Thành phố đúc nổi tiếng của Trung Quốc" ở Bột Đầu, "Vỏ xi lanh" ở Jiaozuo, "Đúc Hán Sơn", "Đúc Lâm Châu" v.v. Những thương hiệu khu vực này có độ nhận diện và uy tín cao trên thị trường, có thể thu hút nhiều khách hàng và nguồn lực hơn, mang lại nhiều cơ hội phát triển hơn cho các doanh nghiệp trong cụm. Đồng thời, việc xây dựng thương hiệu khu vực cũng thúc đẩy các doanh nghiệp chú trọng hơn đến chất lượng sản phẩm và hình ảnh thương hiệu, tăng cường hợp tác và tự giác giữa các doanh nghiệp, có lợi cho việc duy trì lợi ích chung của cụm và trật tự thị trường.

Các doanh nghiệp đúc của Trung Quốc phân bố rộng khắp, hình thành nhiều cụm sản xuất đặc trưng của Trung Quốc. Ví dụ, tỉnh Hà Nam, thành phố Tân Hương có sản lượng hàng năm 55.000 tấn sản phẩm đúc thép lớn, xuất khẩu hơn 30%; thành phố Huyền Hán có hơn 100 doanh nghiệp đúc, công suất vượt quá 1,3 triệu tấn; huyện Gia, thành phố Bình Đỉnh Sơn được mệnh danh là "thủ đô nồi gang của Trung Quốc"...

Trong quá trình phát triển lâu dài, các cụm công nghiệp này đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm sản xuất và nguồn lực công nghiệp phong phú, nhưng đồng thời cũng phải đối mặt với các vấn đề như tiêu thụ năng lượng cao, ô nhiễm nặng và lãng phí tài nguyên do công nghệ đúc truyền thống gây ra. Theo thống kê, công nghệ đúc truyền thống còn nhiều tiềm năng cải thiện về hiệu suất sử dụng nguyên liệu và có mức tiêu thụ năng lượng cao, điều này không chỉ làm tăng chi phí sản xuất của doanh nghiệp mà còn gây áp lực lớn lên môi trường, tạo ra mâu thuẫn nhất định với mục tiêu "hai carbon" của Trung Quốc.

3D in ấn + đúc tạo ra năng suất mới

Từ góc độ nâng cao hiệu quả, giảm ô nhiễm và giảm chi phí, in 3D + đúc có tính chất xanh và tiên tiến:

Nâng cao hiệu quả

• Chu kỳ sản xuất được rút ngắn đáng kể: Sau khi áp dụng công nghệ đúc "3D+", chu kỳ sản xuất của một công ty đã được rút ngắn hơn 60%. Ví dụ, chu kỳ sản xuất xi lanh trong máy nén khí của bộ phận lõi đã được rút ngắn từ 48 ngày xuống còn 12 ngày, và chu kỳ sản xuất khung máy hình chữ L đã được rút ngắn từ 45 ngày xuống còn 15 ngày.

• Năng suất sản xuất tăng đáng kể: Công nghệ đúc "3D+" đã nâng cao năng suất sản xuất lên 50%, hiệu suất tăng gấp đôi, có thể phản ứng nhanh chóng với nhu cầu thị trường và nâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp.

• Tạo mẫu nhanh: Công nghệ in 3D khuôn cát có thể tạo ra các khuôn cát phức tạp trong thời gian ngắn, hoàn thành nhanh chóng việc sản xuất các bộ phận mẫu, ví dụ như một nhà sản xuất xe năng lượng mới đã thử nghiệm vỏ động cơ làm mát bằng nước cho xe tải, sử dụng công nghệ in 3D khuôn cát và giao hàng sau 10 ngày, so với quy trình truyền thống mất 60 ngày, thời gian sản xuất đã được rút ngắn 83%.

Giảm ô nhiễm

• Giảm lãng phí vật liệu: In 3D sản xuất theo yêu cầu, cát hỗ trợ được tái chế trực tuyến, tỷ lệ sử dụng cát có thể đạt trên 95%, giảm lãng phí nguyên liệu thô trong quá trình đúc khuôn truyền thống.

• Giảm ô nhiễm bụi: Thiết bị in 3D khuôn cát của SanDe Technology có thể giảm thiểu hiệu quả lượng bụi phát sinh trong quá trình sản xuất, kết hợp với các vật liệu thân thiện với môi trường như cát tái chế, giúp nhà máy đúc đạt được sản xuất xanh.

giảm chi phí

• Giảm chi phí khuôn mẫu: Trong quá trình đúc truyền thống, chi phí khuôn mẫu bảng điều khiển là 700.000-1.000.000 nhân dân tệ, khuôn mẫu cản trước là 350.000-700.000 nhân dân tệ, khuôn mẫu bộ phận động cơ là 150.000-600.000 nhân dân tệ hoặc thậm chí cao hơn, trong khi đó, chi phí khuôn mẫu cát in 3D thấp, thiết kế có thể sửa đổi linh hoạt, không cần chi phí sản xuất khuôn mẫu đắt đỏ.

• Giảm chi phí nhân công: Quá trình in 3D được tự động hóa, giảm sự phụ thuộc vào thao tác thủ công và sai sót do con người, từ đó giảm chi phí nhân công. Ví dụ, thiết bị in 3D của SanDi Technology chỉ cần đào tạo cơ bản là có thể vận hành, không cần nhiều nhân lực phối hợp.

• Tiêu thụ năng lượng thấp hơn: Công nghệ in 3D tiêu thụ ít năng lượng hơn so với sản xuất lõi cát và thiết bị ép phun. So với ép phun, in 3D cát sử dụng vòi phun để phun chất kết dính lên cát để tạo hình, không cần phải nung chảy vật liệu trong thời gian dài như ép phun, do đó tiêu thụ năng lượng giảm đáng kể. So với in 3DP cát, phương pháp sản xuất lõi cát truyền thống sử dụng hộp lõi nóng, yêu cầu hộp lõi phải được duy trì ở nhiệt độ 200℃-300℃, sau khi cát lõi được bắn vào hộp lõi, amoni clorua sẽ phản ứng với formaldehyde tự do trong nhựa ở nhiệt độ cao để tạo ra axit, làm cho lõi nhanh chóng cứng lại, quá trình này tiêu thụ nhiều năng lượng. Trong quá trình in 3DP cát, cát không cần được nung nóng đến nhiệt độ cao như vậy, và thiết bị này tiêu thụ năng lượng tương đối thấp.

△Nhà máy đúc nhanh thân thiện với môi trường sau khi được nâng cấp và cải tiến bằng công nghệ in 3DP cát

Công nghệ San Di hỗ trợ đúc 3D

Trong bối cảnh này,Three Emperors TechnologyThực tiễn khám phá của công ty đã cung cấp những bài học hữu ích cho sự phát triển của ngành. San Di Technology đã mua lại 6 nhà máy đúc truyền thống, áp dụng công nghệ in 3D để thúc đẩy quá trình chuyển đổi và nâng cấp, mang lại hiệu quả đáng kể. Trong khâu sản xuất, tính chính xác của công nghệ in 3D đã giúp tăng đáng kể hiệu suất sử dụng nguyên liệu, giảm thiểu lượng khí thải carbon trong các khâu từ khai thác đến chế biến nguyên liệu thô, giảm thiểu tác động đến môi trường. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm cường độ tiêu thụ tài nguyên và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên trong ngành đúc của Trung Quốc, phù hợp với định hướng chính sách của các cơ quan liên quan của nhà nước trong việc thúc đẩy phát triển xanh và tối ưu hóa cơ cấu ngành công nghiệp.

Từ góc độ tiêu thụ năng lượng, các quy trình gia công và sửa chữa lặp đi lặp lại trong quá trình đúc truyền thống dẫn đến tiêu thụ năng lượng lớn, trong khi đúc hỗ trợ in 3D đã đơn giản hóa quy trình sản xuất và giảm nhu cầu năng lượng. Nhà nước luôn nỗ lực cải cách và phát triển lĩnh vực năng lượng, ban hành một loạt các chính sách và biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và thúc đẩy ứng dụng năng lượng sạch. Sau khi áp dụng công nghệ in 3D, các doanh nghiệp đúc có thể phối hợp tốt hơn với các chính sách năng lượng này, ví dụ như giới thiệu thiết bị đúc in 3D tiết kiệm năng lượng, kết hợp với nguồn điện năng lượng sạch, giảm thiểu hơn nữa lượng khí thải carbon, góp phần tối ưu hóa cơ cấu năng lượng xanh trong ngành đúc, đóng vai trò tích cực trong việc thực hiện mục tiêu "kiểm soát kép" tổng lượng tiêu thụ năng lượng và cường độ tiêu thụ năng lượng theo mục tiêu kép về carbon.

Trong việc thúc đẩy đổi mới công nghệ, sự phát triển của ngành sản xuất Trung Quốc không thể tách rời khỏi việc ứng dụng sâu rộng và đổi mới tích hợp công nghệ mới trong các ngành công nghiệp truyền thống. Trong giai đoạn "Kế hoạch 5 năm lần thứ 14", Bộ Công nghiệp và Thông tin cùng các cơ quan liên quan đã ban hành "Hướng dẫn về thúc đẩy phát triển chất lượng cao trong ngành đúc và dập", chỉ ra hướng phát triển cho ngành, như thúc đẩy cải tiến thông minh, xây dựng nhà máy mẫu về sản xuất thông minh; hỗ trợ phát triển xanh, điều chỉnh chính sách thay thế năng lực sản xuất; hỗ trợ phát triển các doanh nghiệp chất lượng cao, nuôi dưỡng các "tiểu khổng lồ" chuyên môn hóa, đặc biệt và mới mẻ và các nhà vô địch đơn lẻ trong ngành sản xuất; phát triển các cụm công nghiệp, nuôi dưỡng các cụm công nghiệp đúc đặc thù, v.v. Đối với mô hình đổi mới 3D in + đúc, các cơ quan liên quan của nhà nước rất coi trọng, cần tăng cường hỗ trợ chính sách về đầu tư nghiên cứu và phát triển, đào tạo nhân tài và phổ biến công nghệ, tiếp tục và làm sâu sắc hơn chiến lược phát triển "Kế hoạch 5 năm lần thứ 14" sang "Kế hoạch 5 năm lần thứ 15" và các giai đoạn sau đó. Thông qua việc thành lập quỹ nghiên cứu và phát triển chuyên biệt, khuyến khích các trường đại học, cơ quan nghiên cứu khoa học và doanh nghiệp hợp tác sâu sắc giữa sản xuất, học thuật và nghiên cứu, cùng nhau giải quyết các vấn đề kỹ thuật khó khăn, đẩy nhanh sự phát triển và ứng dụng rộng rãi của công nghệ đúc xanh, nâng cao trình độ kỹ thuật tổng thể của ngành đúc của Trung Quốc, tăng cường khả năng cạnh tranh carbon thấp trên thị trường quốc tế, thúc đẩy sự phát triển chất lượng cao của ngành công nghiệp bằng sự đổi mới công nghệ, thực hiện sự chuyển đổi từ một quốc gia đúc lớn sang một quốc gia đúc mạnh. Kết quả thực tiễn của công ty công nghệ San Di, một "người khổng lồ nhỏ" chuyên biệt, đặc biệt và mới mẻ, cũng cung cấp tham chiếu thực tế cho việc thực hiện chính xác và tối ưu hóa chính sách.

Từ góc độ phát triển cụm công nghiệp, các cơ quan chức năng của nhà nước có thể phát huy tối đa lợi thế của cụm công nghiệp sản xuất của Trung Quốc, hướng dẫn thành lập khu công nghiệp xanh kết hợp in 3D và đúc. Dựa trên nhà máy đúc được mua lại bởi San Di Technology và cụm công nghiệp mà nó thuộc về, thu hút các doanh nghiệp liên quan ở các khâu thượng nguồn và hạ nguồn vào khu công nghiệp, hình thành hệ sinh thái chuỗi công nghiệp xanh hoàn chỉnh. Trong khu công nghiệp, tập trung bố trí cơ sở hạ tầng hoàn thiện và các cơ sở hỗ trợ bảo vệ môi trường, thực hiện xử lý tập trung và tái chế chất thải, xây dựng chuỗi công nghiệp xanh khép kín. Các doanh nghiệp có thể chia sẻ tài nguyên công nghệ in 3D, hệ thống quản lý năng lượng, v.v. để giảm hiệu quả chi phí vận hành tổng thể và lượng khí thải carbon, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc giám sát và phổ biến thống nhất các tiêu chuẩn đúc xanh, thúc đẩy sự phát triển xanh và thấp carbon của các doanh nghiệp trong cụm công nghiệp, tạo ra một mô hình mẫu cho sự chuyển đổi xanh của ngành đúc truyền thống của Trung Quốc theo mục tiêu kép về carbon, thúc đẩy sự thay đổi xanh toàn diện của ngành đúc trên toàn quốc, cung cấp sự hỗ trợ công nghiệp vững chắc và ví dụ thực tiễn chính sách mạnh mẽ để Trung Quốc đạt được mục tiêu đỉnh carbon và trung tính carbon, đồng thời thể hiện rõ hơn nữa vị trí dẫn đầu và trách nhiệm của Trung Quốc trong lĩnh vực sản xuất xanh toàn cầu.