Phần mềm thiết kế sáng tạo: một cách tiếp cận khác để thiết kế

Phần mềm thiết kế tổng hợp thân thiện hơn với người dùng là một ‘kết hợp tốt’ để sản xuất phụ gia

Người dùng phần mềm thiết kế chung không bắt đầu quá trình thiết kế với những ý tưởng dựa trên kiến ​​thức của riêng họ. Thay vào đó, họ nhập các thông số thiết kế như kích thước, trọng lượng, phương pháp sản xuất và các ràng buộc về chi phí. Sau đó, phần mềm sử dụng trí thông minh nhân tạo để tạo ra các tùy chọn thiết kế dựa trên đầu vào.

Xem xét cách phần mềm thiết kế chung có thể được sử dụng để thiết kế một chiếc ghế. Thay vì bắt đầu bằng cách vẽ một vài thiết kế khả thi, người dùng nói với phần mềm rằng chiếc ghế mong muốn sẽ được làm bằng vật liệu X, chịu được trọng lượng Y và có giá Z đô la. Phần mềm sau đó đưa ra một, hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn mẫu thiết kế ghế có thể sản xuất đáp ứng các tiêu chí này. Hầu hết, nếu không phải tất cả, các thiết kế chung sẽ không xảy ra với người dùng phần mềm.

Các chương trình thiết kế tạo ra từng độc lập với CAD. Tuy nhiên, tình hình ngày nay đã khác. Theo Chelsea Cummings, cố vấn cấp cao của The Barnes Group Advisors (TBGA), một công ty có trụ sở tại Pittsburgh, các công ty CAD cung cấp thiết kế tổng hợp như một công cụ tích hợp hoặc plugin có thể được mua như một phần bổ trợ cho bộ CAD. đào tạo, tư vấn và hỗ trợ khách hàng liên quan đến sản xuất phụ gia.

Một người sử dụng phần mềm thiết kế tổng hợp, Cummings cho rằng các chương trình hiện có ngày nay “khá đơn giản” và người dùng mới có thể nhanh chóng trở nên thành thạo. Quá trình học tập được thực hiện dễ dàng hơn nhờ các tính năng trong chính phần mềm.

Ví dụ, Cummings chỉ ra rằng MSC Software Corp. đã tích hợp các video hướng dẫn vào phần mềm thiết kế tổng hợp Apex của mình. Khi người dùng di chuột qua một trong các công cụ của phần mềm, một đoạn video sẽ phát hướng dẫn họ cách sử dụng nó.

Jesse Coors-Blankenship, phó chủ tịch cấp cao về công nghệ của PTC Inc. Phát ra. Generate sẽ là một phần của gói Creo 7 CAD mà PTC có kế hoạch giới thiệu vào cuối năm nay.

Đặt ranh giới

Một trong những điều quan trọng nhất mà người sử dụng phần mềm thiết kế tổng hợp cần phải nắm vững là học cách tạo ra khối lượng ranh giới cho một sản phẩm mà họ muốn phần mềm thiết kế.

Kevin McClintock, một nhà tư vấn kỹ thuật / CAD cho biết: “Nhà thiết kế giỏi như thế nào trong việc tạo ra khối lượng đường biên thực sự quyết định mức độ tốt của phần đó.

Tầm quan trọng của việc tạo ra khối lượng ranh giới cho phần mềm thiết kế chung hoạt động được minh họa bằng kinh nghiệm mà McClintock đã có khi làm tư vấn kỹ thuật CAD cho Tập đoàn Volvo Bắc Mỹ. Trong thời gian làm việc cho công ty ô tô, ông đã sử dụng phần mềm sáng tạo để thiết kế các bộ phận động cơ xe tải cho một dự án nhằm nâng cao hiệu quả vận chuyển hàng hóa.

in 3d
Một thành viên của nhóm Cố vấn của Tập đoàn Barnes đã sử dụng phần mềm Generate để thiết kế lại cơ sở cánh tay robot. Phần mềm thiết kế tổng hợp đã giảm 67% khối lượng của cơ sở ban đầu và 40% thời gian xây dựng. Thiết kế của đế mới, được in 3D từ ULTEM 9085 trên Ultimaker 3, yêu cầu chỉ đặt vật liệu ở những nơi tồn tại đường dẫn tải giữa các bề mặt giao phối. TBGA

Một trong những bộ phận động cơ này là giá treo quạt điện. Thiết kế tổng thể ban đầu cho thấy rằng ứng suất lên ULTEM 1010, vật liệu mà McClintock muốn sử dụng để in 3D giá đỡ quạt, sẽ quá cao. Vì vậy, bộ phận được gia công CNC từ nhôm có độ bền cao với chi phí là 4.500 đô la.

Tuy nhiên, sau đó, McClintock đã xem lại kết quả đã tạo và thực hiện các sửa đổi thiết kế để giảm ứng suất tối đa xuống còn khoảng 40% so với thiết kế ban đầu, đưa nó gần như nằm trong giới hạn cường độ của ULTEM 1010. “Hiểu được khối lượng biên và cách cung cấp công cụ thiết kế mọi thứ nó cần là cách tôi có thể giảm bớt căng thẳng đủ để làm cho một bộ phận bằng nhựa in có thể sống được, ”anh nói.

Báo giá để in thiết kế được tối ưu hóa trong ULTEM 1010 chỉ dưới 1.000 đô la. Vì vậy, nếu McClintock hiểu rõ hơn về thiết kế chung ban đầu, thì kế hoạch sản xuất bộ phận này có thể sẽ khác.

Được ghép nối với AM

Phần mềm thiết kế sáng tạo, không bị ràng buộc bởi các ràng buộc do phần mềm thiết kế khác áp đặt, đang được quảng cáo là phù hợp tốt cho các quy trình sản xuất phụ gia.

Các quy trình thiết kế mang tính tổng thể có thể tạo ra các bộ phận chịu ứng suất thấp hơn trong quá trình sử dụng, điều này cho phép các bộ phận được chế tạo với ít vật liệu hơn. Nhưng chi phí kết quả sẽ thấp hơn chỉ nếu thiết kế chung được ghép nối với quy trình sản xuất phù hợp.

Các thiết kế chung chung có xu hướng phức tạp và không chính thống, điều này có thể gây khó khăn và tốn kém khi sản xuất bằng các quy trình sản xuất loại trừ. Đó là lý do tại sao thiết kế chung và AM đi đôi với nhau trong suy nghĩ của nhiều người.

Generative design và AM được chứng minh là sự kết hợp chiến thắng cho khung cầu mà McClintock thiết kế cho Volvo Group. McClintock cho biết: “Đối với một thiết kế xe tải có phần đầu xe rất khí động học, giá đỡ cầu giữ các bộ phận của động cơ ở những vị trí mà chúng không được [giữ] trong một chiếc xe tải bình thường,” McClintock nói.

Ban đầu, khung cầu được cho là làm bằng kim loại tấm, nhưng tấm kim loại này sẽ quá nặng và thiếu độ bền cần thiết để đáp ứng các yêu cầu của dự án. Vì vậy, McClintock đã bắt tay vào một quy trình thiết kế chung, kêu gọi in giá đỡ từ ULTEM 1010, được chọn cho khả năng chịu nhiệt và độ bền của nó. Khi thiết kế hoàn thành, anh ấy đã mất 21 ngày để in phần lớn thành từng mảnh bằng máy in Creality CR-10 đã qua sử dụng của mình.

“Đây là lần đầu tiên mọi người tại Volvo nhìn thấy bất cứ thứ gì như thế này [một phần],” ông nói và nói thêm rằng những người làm việc trong môi trường kỹ thuật truyền thống rất ngạc nhiên bởi những gì xuất hiện từ một quy trình thiết kế chung. “Nó giống với điêu khắc hơn là kỹ thuật, mặc dù có rất nhiều kỹ thuật đằng sau nó. Không ai nhìn vào nó và nói, ‘Ồ, thật tuyệt.’ Mọi người có ý kiến ​​vì các bộ phận được tạo hình quá giống nhau ”.

sản xuất phụ gia
Người sử dụng phần mềm thiết kế sáng tạo Chelsea Cummings cho rằng các chương trình hiện có ngày nay “khá đơn giản” để sử dụng. Cố vấn cấp cao của The Barnes Group Advisors cho biết thêm, quá trình học tập được thực hiện dễ dàng hơn nhờ các tính năng trong phần mềm như video hướng dẫn tích hợp. TBGA

Phân tích phần tử hữu hạn cho thấy rằng khung mạnh hơn mức cần thiết, vì vậy McClintock đã thực hiện lại thiết kế chung. Khối lượng ranh giới mà anh ấy tạo ra bao gồm 1.500 đối tượng địa lý. “Nó cho phép phần nhựa phát triển vào mọi không gian cần thiết để tiếp cận hiệu quả nhất có thể, vì vậy tôi có thể có được phần cứng nhất và chắc nhất có thể,” anh nói.

Bản in đầu tiên của khung nặng 16 kg, nhưng phiên bản cuối cùng chỉ nặng 10 kg và trông hoàn toàn khác so với thiết kế đầu tiên. Theo McClintock, phần nhựa cứng hơn so với phiên bản kim loại tấm và chỉ nặng bằng 1/4.

Hai trong số các máy Fortus 900 FDM của Stratasys Direct sẽ in phần nhựa. Khung quá lớn để in thành một phần, vì vậy nó sẽ được in thành ba phần và sau đó được lắp ráp.

Một lý do để chờ đợi

Ngày nay, Cummings ước tính rằng một nửa ngành công nghiệp AM sử dụng thiết kế chung. Trong số những người không sử dụng phần mềm có các công ty chọn AM để giảm thời gian thực hiện cho các bộ phận hiện có. Trong nhiều trường hợp, các công ty này không muốn tối ưu hóa các thiết kế bộ phận cho AM bằng cách sử dụng thiết kế chung “vì tốn kém thời gian và nỗ lực kỹ thuật để thay đổi một thiết kế hiện có,” cô giải thích. “Tôi nghĩ rằng rất nhiều công ty đang chờ đợi để sử dụng thiết kế chung cho các sản phẩm hoàn toàn mới bởi vì họ chưa đầu tư vào thời gian kỹ thuật cho các sản phẩm đó.”

Coors-Blankenship coi thiết kế chung là một công cụ thiết kế hiệu quả cho AM. Ông nói: “Chúng tôi hy vọng nó sẽ giảm thiểu số lần thử-và-sai để đạt được một thiết kế có khả năng sản xuất tốt”, điều này có nghĩa là tiết kiệm nguyên liệu thô cho các doanh nghiệp.

Ngày nay, Coors-Blankenship tin rằng các chương trình thiết kế tổng hợp có lẽ phù hợp hơn với các quy trình in 3D không liên quan đến tải nhiệt phức tạp. Với phương pháp thiêu kết laser kim loại trực tiếp (DMLS), chẳng hạn, “bạn có thể bị cong vênh rất nhiều với mỗi lớp nếu hình học [phần] có các tản nhiệt lớn ở những nơi khác nhau,” ông giải thích và nói thêm rằng các chương trình thiết kế hiện tại không đưa ra mô phỏng quy trình của DMLS. Hậu quả có thể bao gồm nhiều thử nghiệm và sai sót hơn để đạt được một thiết kế có thể chấp nhận được, cũng như khả năng xảy ra lỗi trong quá trình xây dựng.

Coors-Blankenship mong đợi một thời gian trong tương lai gần khi các chương trình thiết kế chung sẽ có thể tạo ra các thiết kế mà hầu hết nếu không muốn nói là mọi lúc sẽ sản xuất tốt trên bất kỳ máy nào được người dùng lựa chọn. Khi khả năng đó có sẵn, anh ấy nói, “chúng tôi sẽ có được sự chấp nhận lớn hơn nữa.”

Công Ty Cổ Phần Thiết Bị và Giải Pháp Cơ Khí Automech – nhà cung cấp các dòng máy gia công kim loại tấm, hàn laser, giải pháp tự động từ những nhà cung cấp nổi tiếng JFY – member of TRUMPF group, Han’s laser, Hawacheon, EKO, Yadon, JQ laser, ABB,…. Automech đã hợp tác với nhiều đối tác thương mại lớn ở trong và ngoài nước nhằm phục vụ nhu cầu sản xuất đa dạng. Hệ sinh thái sản phẩm đa dạng cùng mức giá hợp lí là điểm cộng to lớn giúp Automech ngày càng chiếm được lòng tin của khách hàng.

Thông tin về sản phẩm vui lòng liên hệ

Hotline: 0987.899.347 – Mr.Toàn

Email: info@automech.vn

Website: automech.vn

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *