Thiết kế nhẹ nhàng nhưng mạnh mẽ với Lattice Designer

Nhiều nhà thiết kế lấy cảm hứng từ những “thiết kế” trong tự nhiên – đã trải qua hàng triệu năm tiến hoá để đạt được hiệu suất tốt nhất. Một trong những giải pháp của thiên nhiên cho các vấn đề về tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng là sử dụng các cấu trúc dạng lưới, trong đó một mô hình lặp lại tạo ra một cấu trúc ô mở vừa chắc chắn vừa nhẹ.

Từ những họa tiết lưới nhỏ trên bông tuyết, trên vảy cá, tổ ong hoặc bên trong xương, nhiều nhà thiết kế đã lấy cảm hứng từ thiên nhiên để phát triển các sản phẩm tận dụng cấu trúc lưới, nhằm cải thiện hiệu quả sản phẩm. Các thiết kế như cầu và tháp thép, cổng, hàng rào, đồ nội thất và thậm chí cả thực phẩm, chẳng hạn như vỏ bánh anh đào là những cấu trúc lưới đặc trưng.

Sử dụng các cấu trúc lấy cảm hứng từ thiên nhiên không phải là điều mới mẻ, ngành hàng không vũ trụ đã sử dụng lõi tổ ong giữa các lớp vỏ cấu trúc trong nhiều năm. Lấy cảm hứng từ loài ong, những con ong xây tổ theo mô hình mạng lưới tổ ong, các cấu trúc tổ ong này cho phép giảm thiểu vật liệu, giảm trọng lượng và chi phí trong khi vẫn rất chắc chắn.

Nhưng điều đã thay đổi trong vài năm trở lại đây là việc áp dụng và sử dụng rộng rãi phương pháp sản xuất bồi đắp – in 3D. Việc áp dụng các phương pháp sản xuất bồi đắp có nghĩa là chúng ta có thể tạo ra các cấu trúc rất phức tạp như lưới mà trước đây không thể thực hiện được bằng các quy trình sản xuất truyền thống.

Để đáp ứng nhu cầu của các nhà thiết kế lưới, chúng tôi mới giới thiệu Lattice Designer, một giải pháp kết nối đám mây cho phép bạn tạo các cấu trúc lưới trực tiếp trong mô hình CAD của mình mà không cần phải xuất và nhập các hoạt động. Thật dễ dàng để học và sử dụng với Lattice Design Assistant, một trình hướng dẫn hướng dẫn bạn qua các bước. Ưu điểm chính là cấu trúc lưới được liên kết với mô hình tham số CAD, vì vậy khi bạn thực hiện thay đổi thiết kế trong mô hình CAD của mình, cấu trúc lưới sẽ tự động cập nhật.

Bạn có thể dễ dàng tìm kiếm, sửa đổi và chia sẻ thiết kế lưới của mình trong khi tận dụng khả năng cộng tác và quản lý dữ liệu của nền tảng.

Gần đây chúng tôi đã mở rộng khả năng tương thích với các giải pháp thiết kế dựa trên trình duyệt của mình, chẳng hạn như 3D Creator. Hôm nay tôi muốn tập trung chủ yếu vào quy trình làm việc đó.

Với Lattice Designer, có nhiều loại ô lưới khác nhau, bao gồm ô hình chữ nhật hoặc hình tròn thông thường, TPMS (bề mặt tối thiểu tuần hoàn ba lần) hoặc các loại ô tùy chỉnh. Một trong những ưu điểm của Lattice Designer là ngoài khả năng tạo thiết kế ô lưới, nó còn có liên kết trực tiếp đến các ứng dụng mô phỏng cho phép bạn đánh giá độ bền và độ cứng hoặc nhiệt độ của nhiều loại ô lưới khác nhau để quyết định lựa chọn nào là tốt nhất cho sản phẩm của bạn.

Ví dụ về một số ô đơn vị lưới có sẵn trong Lattice Designer

Lưới gyroid là một loại ô lưới TPMS khá phổ biến trong ngành. Hình dạng khá phức tạp và cấu trúc được tạo ra mang lại nhiều lợi thế về độ bền và độ cứng, trọng lượng và khả năng sản xuất bằng cách sử dụng in 3D. Ngoài ra, nó cung cấp các khoang kín tách biệt bên trong cấu trúc, lý tưởng cho các ứng dụng loại bộ trao đổi nhiệt. TPMS và đặc biệt là gyroid có thể được tạo ra bằng Lattice Designer, cũng có liên kết trực tiếp đến khả năng mô phỏng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để xác thực cấu trúc.

So sánh kết quả ứng suất của các phương án thiết kế lưới khác nhau

Ví dụ, cách thức hoạt động của 3D Creator là bạn có thể lấy mô hình 3D Creator và mở nó trong Lattice Designer để tận dụng khả năng thiết kế dạng lưới và điều tuyệt vời là nếu bạn thực hiện thay đổi trong 3D Creator, thiết kế dạng lưới sẽ tự động cập nhật.

Lặp lại thiết kế nhanh chóng bằng 3D Creator và Lattice Designer

Một điều tuyệt vời nữa về Lattice Designer và các giải pháp 3D EXPERIENCE Works là bạn không cần phải chờ bản phát hành hàng năm để có được các tính năng mới nhất vì các cải tiến được phát hành trong nhiều bản cập nhật trong suốt cả năm. Kể từ bản cập nhật mới nhất, giờ đây bạn có thể mở mô hình CAD 3D Creator trong Lattice Designer, thiết lập và tạo cấu trúc lưới ở đó, sau đó chỉ cần cập nhật mô hình 3D Creator để trực quan hóa và sử dụng lưới trong các hoạt động hạ lưu như đo các thuộc tính khối lượng, cắt các mặt cắt, tạo bản vẽ.

Bạn có thể tìm thấy cấu trúc dạng lưới trong nhiều ngành công nghiệp. Ví dụ, các sản phẩm như máy bay không người lái hoặc các vật thể bay khác có thể tận dụng cấu trúc dạng lưới để giảm trọng lượng. Nhiều nhà sản xuất ô tô cũng sử dụng công nghệ in 3D và cấu trúc dạng lưới để giảm trọng lượng và tăng hiệu quả trong khi ít gây ô nhiễm hơn.

Kyle Richardson, 21 tuổi, cựu thực tập sinh tại Dassault Systèmes, đã sử dụng Lattice Designer và 3D Creator để thiết kế và chế tạo một chiếc máy bay không người lái mà anh đã in 3D. “Tôi đã có cơ hội tuyệt vời để thiết kế nó với các hình học lưới phức tạp bằng cách sử dụng vai trò CATIA Lattice Designer. Sự tích hợp giữa 3D Creator và Lattice Designer đã tạo nên trải nghiệm thiết kế tuyệt vời, cho phép tôi tối ưu hóa khung máy để có độ bền và trọng lượng.” 

Cựu thực tập sinh Kyle Richardson đã thiết kế và chế tạo máy bay không người lái bằng 3D Creator và Lattice Designer.
 
Một thị trường nóng khác cho các cấu trúc dạng lưới là trong ngành công nghiệp máy móc công nghiệp. Ví dụ, bộ trao đổi nhiệt được sử dụng trong nhiều ứng dụng kỹ thuật, chẳng hạn như hệ thống làm lạnh, sưởi ấm và điều hòa không khí, nhà máy điện, hệ thống xử lý hóa chất, hệ thống chế biến thực phẩm, bộ tản nhiệt ô tô và các đơn vị thu hồi nhiệt thải.

Bộ trao đổi nhiệt dạng lưới sử dụng các ô gyroid với hai khoang chất lỏng được tạo tự động trong Lattice Designer

Khi nói đến bộ trao đổi nhiệt hoặc thiết kế khuôn ép phun, nhiệt độ làm mát rất quan trọng. Cả thiết kế khuôn ép phun và bộ trao đổi nhiệt đều có thể tận dụng cấu trúc lưới vì nó cung cấp diện tích bề mặt lớn hơn để tăng trao đổi nhiệt và đẩy nhanh quá trình làm mát nhiệt độ. Ví dụ, trong thiết kế khuôn ép phun nhựa, cấu trúc lưới có thể được sử dụng để làm mát khuôn nhanh hơn sau mỗi lần phun.

Lattice Designer cũng cho phép bạn tách các khoang kín bên trong cấu trúc khi thiết kế bộ trao đổi nhiệt.

Cải thiện hiệu quả làm mát thiết kế khuôn bằng cách so sánh mô phỏng nhiệt của hai phương án thiết kế dạng lưới khác nhau.

Trong ngành thiết bị y tế, cấu trúc dạng lưới cũng có lợi ích to lớn khi nói đến cấy ghép y tế vì chúng có thể đẩy nhanh quá trình phát triển xương và đẩy nhanh quá trình phục hồi của bệnh nhân. Tên khoa học của nó là osseointegration.

Cấy ghép y tế cột sống được thiết kế với các loại tế bào lưới khác nhau

Thiết kế dạng lưới cũng phổ biến trong hàng tiêu dùng, chẳng hạn như thị trường xe đạp và giày dép. Ví dụ, trong thị trường giày dép, thiết kế dạng lưới cho phép bạn cải thiện không chỉ tính thẩm mỹ mà còn cải thiện khả năng hấp thụ sốc. Nhìn chung, sử dụng thiết kế dạng lưới có thể tạo ra diện mạo mới và sáng tạo, giúp sản phẩm trở nên cao cấp hơn, độc đáo hơn và hấp dẫn hơn đối với người mua, từ đó mang lại cho công ty bạn lợi thế cạnh tranh.

Khung xe đạp dạng lưới với Lattice Designer

Với 3D Creator và Lattice Designer, bạn sẽ có được quy trình làm việc liên tục từ CAD đến mô phỏng và chuẩn bị bản in để không bị mất tính liên kết, đồng thời toàn bộ quy trình có thể theo dõi được vì có thể lưu trữ trên nền tảng 3D EXPERIENCE.

Chúng tôi luôn tiếp tục cải tiến các giải pháp của mình để bạn có thể tận dụng toàn bộ sức mạnh của danh mục 3DEXPERIENCE Works . Gần đây, để giao tiếp tốt hơn về thiết kế dạng lưới với sản xuất, các bộ phận dạng lưới cũng có thể được thể hiện trong bản vẽ bằng ứng dụng xDrawing trong Manufacturing Definition Creator.

Thành phần dạng lưới của máy bay không người lái được tạo bởi Lattice Designer được chú thích và thể hiện trong bản vẽ được tạo bằng ứng dụng xDrawing

Lattice Designer và 3D Creator hiện có sẵn trong danh mục 3D EXPERIENCE Works. Ngoài ra hãy xem SOLIDWORKS Cloud Offer để có ưu đãi tuyệt vời cho các công cụ được xây dựng như 3D Creator, 3D Sculptor và nhiều công cụ khác nữa. Liên hệ với ViHoth Solutions - Đại lý SOLIDWORKS tại Việt Nam để được tư vấn và dùng thử miễn phí.