Design for additive manufacturing (Thiết kế cho sản xuất bồi đắp)

Để khai thác tối đa tiềm năng của công nghệ Sản xuất Bồi đắp (AM), việc áp dụng các công cụ thiết kế chuyên biệt, tiên tiến là yếu tố then chốt, quyết định chất lượng và hiệu suất của chi tiết cuối cùng.

Các công cụ thiết kế đã được chứng minh cho chi tiết sản xuất bồi đắp (AM parts)

Để kiến tạo nên những sản phẩm đột phá, quy trình luôn phải bắt đầu bằng một thiết kế đúng đắn. Thiết kế cho AM không chỉ đơn thuần là việc tối ưu hóa hình học; đó còn là quy trình xác minh và đảm bảo rằng thiết kế có thể được in ra một cách hoàn hảo ngay từ bản in đầu tiên. Việc trang bị các công cụ cần thiết sẽ giúp bạn làm chủ quy trình này, từ đó đảm bảo chất lượng và tiết kiệm vật liệu ngay từ bước khởi đầu.

Các công cụ vượt trội

Hệ thống thiết kế hỗ trợ máy tính tham số (CAD) toàn diện là nền tảng vững chắc cho mọi sáng tạo. Nó cho phép người dùng thao tác linh hoạt với nhiều loại đối tượng phức tạp như NURBS, lưới (facet/mesh) và các đối tượng phần chia (sub-division bodies). Các giải pháp thiết kế mạnh mẽ như NX cung cấp đầy đủ công cụ để bạn kiến tạo mọi chi tiết, từ đơn giản đến những hình học 3D phức tạp nhất, sẵn sàng cho công nghệ AM.

Cấu trúc lưới (Lattice Structures)

Công nghệ AM nổi bật với khả năng tạo ra các cấu trúc lưới phức tạp nằm bên trong chi tiết – một điều gần như bất khả thi với các phương pháp truyền thống. Cấu trúc lưới được ứng dụng để giảm thiểu đáng kể trọng lượng mà vẫn duy trì hoặc tăng cường độ bền, hoặc cho các ứng dụng chuyên biệt như tích hợp xương (osteointegration) trong cấy ghép y tế. . Các công cụ hiện đại cung cấp khả năng tạo lưới mạnh mẽ, bao gồm lưới đều, cấu trúc bề mặt tối thiểu lặp lại ba chiều (TPMS) và các hình học lưới tùy chỉnh, mở ra kỷ nguyên mới cho thiết kế siêu nhẹ và chức năng.

Thiết kế sinh (Generative Design)

Thiết kế sinh là phương pháp tự động hóa quá trình sáng tạo. Bằng cách nhập các yêu cầu về tải trọng, ràng buộc và mục tiêu tối ưu, hệ thống sẽ tự động tạo ra và đánh giá hàng trăm, thậm chí hàng nghìn phương án thiết kế khả thi. Công cụ như Simcenter HEEDS kết hợp với mô phỏng Simcenter CAE giúp tìm ra giải pháp tối ưu hóa thực sự, cho phép bạn khám phá các hình dạng hữu cơ, hiệu quả vượt xa khả năng tưởng tượng của con người và sẵn sàng để in 3D.

Tối ưu hóa hình học cấu trúc (Topology Optimization)

Tối ưu hóa hình học cấu trúc là một quy trình kỹ thuật dựa trên CAE và các thuật toán toán học chuyên sâu. Nó giúp xác định hình dạng tối ưu nhất cho chi tiết bằng cách loại bỏ vật liệu khỏi các khu vực không cần thiết để chịu tải. . Kết quả là một chi tiết có độ bền cao, giảm thiểu vật liệu và trọng lượng ở mức tối đa, hoàn toàn lý tưởng cho việc sản xuất bằng công nghệ bồi đắp.

Tối ưu hóa dòng chảy lỏng (Fluid Flow Optimization)

Đối với các chi tiết dẫn chất lỏng hoặc khí, việc phân tích và tối ưu hóa dòng chảy là cực kỳ quan trọng. Bằng cách tích hợp khả năng phân tích dòng chảy mạnh mẽ (ví dụ: Star-CCM+) vào quy trình tối ưu hóa hình học cấu trúc, bạn có thể thiết kế các hệ thống ống dẫn có hiệu suất dòng chảy vượt trội. Điều này cho phép cân bằng luồng chảy giữa các cửa ra, giảm thiểu thất thoát năng lượng và đảm bảo chất lỏng/khí đi qua hệ thống một cách hiệu quả nhất.

Mô phỏng hiệu suất (Performance Simulation)

Trước khi in ra chi tiết vật lý, việc mô phỏng hiệu suất của thiết kế 3D dưới các điều kiện thực tế là bước cuối cùng và quan trọng nhất. Công cụ như Simcenter 3D cho phép bạn thực hiện mô phỏng nhanh chóng, chính xác bằng cách kết hợp mô hình học chỉnh sửa hàng đầu với mô hình mô phỏng liên kết (associative simulation modeling). Điều này giúp xác nhận độ tin cậy của thiết kế, tối ưu hóa các đặc tính vật lý và đảm bảo chi tiết AM đáp ứng tất cả các yêu cầu kỹ thuật.