Xu hướng tối ưu thiết kế với sự trợ giúp của IN 3D

Phát triển sản phẩm với sự trợ giúp của các phần mềm thiết kế là yêu cầu cơ bản trong suốt hơn 20 năm qua. Việc tận dụng sức mạnh số hóa không chỉ giúp rút ngắn khâu tạo mẫu thử (mockup), các công nghệ số hóa ngày nay (scan 3D, thiết kế và IN3D) còn giúp các kỹ sư, nhà thiết kế phá bỏ khuôn phép sản xuất hàng loạt. Làm thế nào để có một sản phẩm tối ưu hơn, cả về công năng lẫn kiểu dáng? Mời các bạn cùng tìm hiểu:

Quy trình phát triển sản phẩm “thông thường”

Khoác hình hài cho ý tưởng

Chúng ta đều biết, bất kỳ sản phẩm nào cũng đều xuất phát từ:

ý tưởng hoàn toàn mới hoặc phát triển từ 1 sản phẩm có sẵn

quy trình thiết kế, phát triển sản phẩm công nghiệpỞ thời kỳ số hóa như hiện nay, người ta tận dụng sức mạnh của phần mềm 3D, giúp cho công đoạn dựng hình và trao đổi ý tưởng được xuyên suốt và trực quan hơn.

ve 2D sang 3D
Nhìn mô hình sản phẩm ở các góc độ khác nhau ắt hẳn hấp dẫn và trọn vẹn hơn so với bản phác thảo trên giấy hoặc các bản vẽ hình chiếu 2D

Một cách tổng quát, ở khâu thiết kế: Các kỹ sư sẽ phác thảo hình dáng tổng quan tương đối hợp lý, phù hợp với các bộ thông số nhất định. Chẳng hạn: kích thước bao, các vị trí chịu tải, lỗ định vị…v.v

Có bản vẽ rồi, chúng ta chuyển sang khâu:

Tạo mẫu thử (mockup)

Tại đây, chúng ta có thể thấy 2 ngã rẽ:

  1. Chế bản thử: Sử dụng bản mẫu mockup để phát hiện các sai sót, hoặc lấy cảm hứng thay đổi thiết kế.  Với cách làm này, chi phí gia tăng và thời gian sẽ kéo dài. Thường xảy ra ở công ty có nguồn lực dồi dào (máy CNC, máy in 3D..), cơ cấu tổ chức cồng kềnh và tư duy già nua…
  2. Hoặc, Tối ưu thiết kế trước khi mang đi chế mẫu thử. Đây là điều mà các nhà sáng chế, khởi nghiệp, doanh nghiệp cần phân bổ thêm ngân sách và chất xám vào đó. Có một chuyện vui như vầy: khi nhận được bản mẫu thử nghiệm đầu tiên của iphone, Steve Jobs đã thả nó vào ly nước, nhìn thấy có bọt khí nổi lên, ông liền yêu cầu chỉnh sửa lại, vì ổng nghĩ CÓ BỌT KHÍ NỔI LÊN đồng nghĩa với việc không gian bên trong vẫn còn thừa, có thể nhồi nhét thêm linh kiện!

Tối ưu thiết kế bằng công nghệ in 3D

Bằng công nghệ in 3D, người thiết kế có thể phóng to thu nhỏ, tùy biến nhiều kiểu mẫu khác nhau. Điều này hết sức thực tế khi xét tới các ví dụ sau đây: VAN TIẾT LƯU, CHUỘT MÁY TÍNH, ĐỒNG HỒ ĐEO TAY…

thiet ke 3D cai tien kieu dang san pham (2)

Thêm một ví dụ để bạn thấy tầm quan trọng của tối ưu thiết kế:

gối đỡ vật liệu titan, được in 3D kim loạiĐây là gối đỡ được in 3D bằng vật liệu titan. Cùng sức bền nhưng hình bên phải sẽ tiết giảm tới 30% khối lượng (từ óó, giảm chi phí vật liệu, hoặc giảm chi liên quan (đối với những vật thể dùng trong không gian vũ trụ)

Có người hỏi: Nếu thiếu kỹ thuật in 3D (in kim loại), thì tối ưu xong có sản xuất được không? hay chỉ để…trưng, chỉ là lý thuyết?

Câu trả lời là có: Những hình thù phức tạp như lóc máy, người ta dùng phương pháp đúc mẫu cháy trong khuôn cát từ hàng thập kỷ nay! Hoặc các đồ trang sức, hình thù phong phú, tinh xảo, vẫn đợc chế tác từ phương pháp đúc mẫu chảy

Xu hướng thiết kế dựa trên thuật toán tối ưu và in 3D

Như đã trình bày ở trên, việc tối ưu được thực hiện thông qua phần mềm/thuật toán đặc biệt. Tất nhiên, yếu tố con người là cần xét tới: cách chúng ta đưa ra bài toán, cách tuyển chọn kết quả sau cùng,.. là rất quan trọng. Thuật toán có thể đưa ra phương án tối ưu nhất về mặt toán học, nhưng lại bất khả thi về mặt sản xuất (quy mô lớn) thì cũng vô nghĩa.

Việc tối ưu hình dáng sản phẩm đi theo 2 hướng chính:

Bắt chước mẹ thiên nhiên (phỏng sinh học)

Nghiên cứu các cấu trúc sinh vật: khung xương, kêt cấu cánh, … để áp dụng vào sản phẩm công nghiệp.

Chẳng hạn như việc tạo kết cấu “infill” bắt chước xương động vật. Cách làm này chỉ có thể thực hiện được với công nghệ in 3D!kiểu dáng, kết cấu khung xương 3D

Generative design (Thiết kế tự sinh)

Phương pháp này đang rất phổ biến, phần mềm sẽ căn cứ trên hình dạng thiết kế nguyên thủy để tạo nên các kết cấu tối ưu (kết quả là: có hàng chục, hàng ngàn kiểu để người dùng chọn) Tham khảo thêm: https://en.wikipedia.org/wiki/Generative_design

thiết kế tự sinh, tạo mẫu phức tạp, generative design
Đây là một trong hàng chục, hàng ngàn phương án mà phần mềm tự động đưa ra, căn cứ trên những yêu cầu về chịu lực, tiết giảm khối lượng
Đây là 1 phần của bộ phận hạ cánh, tàu thăm dò của NASA. Được thiết kế theo phương pháp Generative Design. In 3D bằng chất liệu titan.
Đây là 1 phần của bộ phận hạ cánh, tàu thăm dò của NASA. Được thiết kế theo phương pháp Generative Design. In 3D bằng chất liệu titan. Bài viết được Blogin3D.com trình bày tại: Mô hình Generative Design phức tạp nhất từng được Tạo mẫu nhanh

TỔNG KẾT:

SẼ CÓ RẤT NHIỀU phương án được đưa ra khi thiết kế và phát triển sản phẩm. Một vài trong số chúng thường rất rất đặc biệt, đòi hỏi chế tạo với công nghệ in 3D để kiểm nghiệm tính khả thi… Bởi vậy, việc gắn kết THIẾT KẾ với IN3D, đang là hướng đi hiệu quả trong thời kỳ sản xuất tinh gọn như hiện nay. Điều này đặt ra thêm các yêu cầu mới đối với những kỹ sư, nhà thiết kế,… phải trau dồi và cập nhật công nghệ mới hơn bao giờ hết!

Ở Blogin3D, chúng tôi có đủ kinh nghiệm, công cụ để giúp biến mọi ý tưởng thành bản thiết kế hoàn chỉnh, tối ưu cho đúc khuôn nhựa, gia công cnc, in3d, hoặc các mục đích triển lãm, VR…

Xem dịch vụ thiết kế 3D:

DỊCH VỤ THIẾT KẾ 3D CHUYÊN NGHIỆP

 

 

Bạn cũng có thể thích
avatar
  Subscribe  
Notify of