Dùng phần mềm CAE để tính toán, mô phỏng, cải tiến máy in 3D

Máy in 3D tuy đã được cải tiến và giảm giá khá mạnh trong thời gian gần đây. Nhưng bằng niềm đam mê, nhiều bạn vẫn tiếp tục tự lắp ráp và tìm cách nâng cao hiệu suất in 3D bằng nhiều biện pháp khác nhau. Kể cả phần cơ khí lẫn điện tử. Trong bài viết này, Blogin3D.com giới thiệu phương án ứng dụng phần mềm mô phỏng CAE vào việc tối ưu kết cấu máy.

Sản phẩm lần này là chiếc máy in Reprap nguyên bản. Hình dáng và kết cấu khá xấu xí và rắc rối.

Để ráp một chiếc máy in 3D như vậy, bạn chỉ việc mua bột kit Reprap. Sơ đồ đi dây điện, đổ phần mềm… tuy có vẻ rắc rối, nhưng thời gian đọc hiểu và lắp ráp chỉ khoảng 8 tiếng! Nếu bạn không có thời gian, có thể đầu tư mua máy in 3D giá rẻ để dùng trong công việc và giải trí!

Nào, chúng ta cùng bắt đầu xem xét khía cạnh cải tiến máy in 3D bằng phần mềm mô phỏng CAE nhé!

CAE viết tắt của cụm từ “Computer Aided Engineering”. CAE là công nghệ phân tích đối tượng hình học CAD, cho phép người thiết kế mô phỏng và nghiên cứu cách ứng xử của sản phẩm từ đó có thể tinh chỉnh và tối ưu hóa sản phẩm. Chẳng hạn: tính toán mô phỏng chuyển động, tính toán tốc độ và luồng khí-chất lỏng, tối ưu vật liệu thừa…

Tính toán và tối ưu độ mức tản nhiệt

Máy in 3D về bản chất là thiết bị nhiệt. Nó có các bộ phận gia nhiệt để làm nóng chảy hoặc cô đặc vật liệu nhựa in 3D – Resin

Như vậy, sẽ có các thành phần sau cần tối ưu độ gia nhiệt/ tản nhiệt:

Bộ phận tản nhiệt đầu in

Đầu in là bộ phận chịu nhiệt rất cao, thường trực in lên tới 230 độ C. Như vậy, cần có cơ chế làm mát cưỡng bức (quạt gió và cánh gió). Bằng cách dựng mô hình và đưa vào mô phỏng CAE, chúng ta có thể biết được mức độ làm mát của loại cánh gió đang sử dụng.

Nhiệt tỏa ra ở bo mạch

Bo mạch máy in tỏa rất nhiều nhiệt, nếu để quá cao, có thể khiến cho các driver làm việc không đúng thông số. Mọi sai lệch về xung nhịp khiến cho động cơ chấp hành sai. Như vậy, cần có biện pháp tản nhiệt cho bộ phận “đầu nảo” của máy in 3D. Một số phần mềm CAE có module tính toán phần tử và tản nhiệt cho mô hình điện. Nhưng về cơ bản, bạn nên thêm quạt tản nhiệt, và chú ý khi lắp ráp không được che kín toàn bộ các bo mạch!

Tối ưu kiểu dáng cơ khí

Phần kết cấu cơ khí cũng có những yêu cầu quan trọng về độ cứng vững, độ chính xác. Trong nhiều trường hợp, khi bạn muốn thay đổi kiểu dáng, hoặc tối ưu vật liệu (giảm trọng lượng), thì sử dụng CAE là điều bắt buộc!

Bạn chỉ có thể thay đổi một số phần liên quan khung giàn, còn phần truyền động và trục dẫn đã được bán theo quy chuẩn.

Chẳng hạn, với kết cấu Reprap. Khi gia giảm đường kính/kích thước khung nhôm. Bạn cần đưa về mô hình 3D CAD và phân tích ứng suất/lực tác dụng uốn xoắn… trên phần mềm CAE

CAE là một mãng khá phức tạp trong ngành sản xuất thời đại 4.0 Tuy vậy, việc làm chủ phần mềm CAE sẽ giúp ích rất nhiều kể cả tối ưu kết cấu lẫn kiểu dáng sản phẩm phục vụ cho việc gia công CNC và tạo mẫu nhanh in 3D