Close

Tháng Mười Hai 5, 2019

Mô phỏng, in 3D và đúc : Sự cộng sinh hoàn hảo cho sự phát triển của công nghệ hàng không vũ trụ

Công nghệ in 3D đang ngày càng thu hút sự quan tâm, đặc biệt là trong ngành hàng không vũ trụ nơi mà việc giảm khối lượng và tiêu thụ nhiên liệu là một mục tiêu chính. In 3D mang lại tiềm năng lớn vì nó cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp, đặc trưng cho tải. Giảm trọng lượng do loại bỏ hàng loạt và tích hợp nhiều bộ phận và chức năng trong một cấu trúc dẫn đến giảm thời gian và nhiều hơn nữa.

>> Khám phá ngay: Công nghệ in 3D SLA cao cấp công nghiệp

Tuy nhiên, là một công nghệ tương đối mới trong ngành hàng không, in 3D phải chịu các vấn đề về chứng nhận và trình độ, trong đó vẫn còn rất nhiều việc phải làm. Khả năng sản xuất vẫn bị hạn chế bởi kích thước của máy in 3D, điều này khiến nhiều công ty in 3D không thể sản xuất ra các sản phẩm lớn, chẳng hạn như trụ động cơ hoặc cửa truy cập. Vấn đề kích thước là một trở ngại rõ ràng cho in 3D.

Một cánh cửa bảo trì máy bay, trong khi khá lớn – do sự phức tạp và tích hợp chức năng của nó – một phần rất hứa hẹn khi giảm chi phí tiềm năng thông qua phương pháp sản xuất một lần.

>>> Video công ty ThinkSmartin 3D, xử lý sản phẩm có kích thước lớn

Trong một nghiên cứu, các kỹ sư từ hàng không vũ trụ đã khám phá các giải pháp cho vấn đề này bằng cách tạo ra một quy trình phát triển kết hợp hai phương pháp in 3D và đúc – đây là một giải pháp để thiết k cửa bảo trì máy bay này. Mặc dù đúc là một công nghệ có từ lâu đời, được xác nhận tốt, công nghệ in 3D lại cung cấp tự do thiết kế mà không được cung cấp bởi bất kỳ phương pháp sản xuất nào khác. Để tận dụng hết tiềm năng của các phương pháp kết hợp này, việc thiết kế và tối ưu hóa cửa đã được xử lý bằng bộ phần mềm HyperWorks ™ của Altair.

>>> Tối ưu hóa sản phẩm công nghiệp như thế nào ?

Công cụ mô phỏng cánh cửa bảo trì máy bay

Các kỹ sư sử dụng các công cụ Altair HyperWorks khác nhau và phụ thuộc rất nhiều vào Altair OptiStruct, một công cụ giải quyết và tối ưu hóa FEA, cũng như Altair HyperMesh và Altair HyperView, được áp dụng cho xử lý trước và sau xử lý. OptiStruct được đánh giá rất cao là phần mềm giải quyết và tối ưu hóa FEA vì nó cung cấp một loạt các tính năng thú vị để thiết lập tối ưu hóa cho sự hội tụ của một giải pháp thỏa mãn. 

Mô phỏng in 3D và đúc: tối ưu hóa toàn diện

Ví dụ được chọn trong nghiên cứu này là cửa truy cập Ebay đặt ở giữa thân máy bay và mũi được các nhà khai thác sử dụng để kiểm tra và bảo dưỡng máy bay. Cửa truy cập Ebay hóa ra là một trường hợp nghiên cứu thú vị theo nhiều cách khi phải đối mặt với một số thách thức kỹ thuật khó khăn: Cánh cửa này quá lớn để có thể khả thi khi sử dụng DMLS (khoảng 800 mm x 500 mm x 250 mm), nó được làm bằng Nhôm AS7G06 chưa đủ điều kiện trong ngành hàng không sử dụng DMLS và nó sở hữu một lớp bề mặt rất mỏng với dung sai hình học và chiều rất chặt chẽ.

Nghiên cứu mô tả quá trình đúc được áp dụng trên cửa ra vào máy bay. Quá trình sản xuất dựa trên đúc từ một sản phẩm tương tự sản phẩm bằng công nghệ in 3D cao cấp công nghiệp.

Vấn đề kỹ thuật chính được giải quyết trong dự án này là đúc một cửa bảo trì máy bay (phần 2F). Với mục đích chứng minh rằng điều này là có thể, các kỹ sư tham gia vào nghiên cứu này đã tuân theo một lộ trình có hệ thống, đảm bảo rằng tất cả các yêu cầu của dự án đều được đáp ứng. Nghiên cứu tối ưu hóa kéo dài khoảng hai tháng, bao gồm tám lần tối ưu hóa cấu trúc liên kết và bốn lần kiểm tra căng thẳng cơ học để đạt được một thiết kế thỏa mãn.

Để đúc, độ dày của bề mặt phải được đặt ở độ dày khả thi tối thiểu. Điều này rất quan trọng vì bề mặt ngoài của cửa, được coi là một phần của thân máy bay, phải thực hiện các dung sai hình học và kích thước rất chặt chẽ. Một điểm khó khăn khác trên cửa bảo trì là kết nối giữa bề mặt và các chất làm cứng. Để xử lý vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phác thảo một số ý tưởng được sử dụng cho mô hình CAD và mô phỏng quá trình tiếp theo.

Khi bắt đầu nghiên cứu, tối ưu hóa cấu trúc liên kết đã được sử dụng trong giai đoạn khái niệm của quy trình thiết kế để tối ưu hóa bố cục vật liệu trong một không gian thiết kế nhất định, đây là một trong những hạn chế chính. Trong một phân tích FE tiếp theo, các kỹ sư đã điều tra thiết kế tối ưu hóa.

Mô phỏng đúc tiếp theo, đặc biệt là phần rắn, cho phép các kỹ sư cải thiện thiết kế của bộ phận và giảm thiểu sự hiện diện của khuyết tật (co ngót, vết nứt, v.v.).

Trên cơ sở các mô phỏng trên các phần mềm của HyperWorks nhóm nghiên cứu đã đưa ra sản xuất quy mô thực và công nghệ in 3D bắt đầu trở nên hiệu quả. Theo quy trình này, sản phẩm được in 3D SLA cao cấp với bề mặt vô cùng láng bóng, chính xác, sau đó từ sản phẩm in được làm khuôn và bắt đầu đúc. Cuối cùng, cửa bảo trì máy đã được đúc và xử lý nhiệt sau khi lấy ra khỏi khuôn. Kết quả là một cửa truy cập được tối ưu hóa, với kích thước chính xác.

Lợi ích của sự cộng sinh của mô phỏng, in 3D và đúc

Công nghệ in 3D trở thành khâu then chốt từ việc mô phỏng sản phẩm tới việc quá trình đúc, In 3D tạo ra được sản phẩm bất kỳ, nhanh chóng với các biên dạng phức tạp.

Việc kết hợp cả 3 công nghệ: mô phỏng, in 3D và đúc giúp quá trình sản xuất trở nên nhanh chóng, chính xác, đặc biệt giảm được tới 30% trọng lượng ban đầu.

Tại Việt Nam, công ty ThinkSmart cung cấp gói giải pháp từ Quét 3D => Phân tích lực, Altair, concept, design,… => In 3D SLA cao cấp, chúng tôi có tất cả các chi nhánh trải dài từ bắc vào nam, cung cấp gói giải pháp nhanh nhất cho quý khách. 

Hãy xem công ty ThinkSmart mang tới Triển lãm công nghệ hàng không Việt Nam 2019 những gì:

 

3 Comments on “Mô phỏng, in 3D và đúc : Sự cộng sinh hoàn hảo cho sự phát triển của công nghệ hàng không vũ trụ

[…] […]

[…] […]

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

.
.
.
.