Ý nghĩa của mô phỏng dòng chảy và 3D trong sản xuất thủy tinh

Sản xuất thủy tinh là một trong những ngành sản xuất có truyền thống lâu năm nhất. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ kỹ thuật, những phần mềm phân tích và mô phỏng dòng chảy như SOLIDWORKS Flow Simulation đang giúp ngành công nghiệp này phát triển thêm một bước vượt bậc mới, kết hợp những tinh hoa mỹ thuật với những phân tích chính xác về kỹ thuật.

World Kitchen thương hiệu nổi tiếng thế giới về sản xuất các thiết bị nhà bếp bằng thủy tinh

World Kitchen, LLC, sản xuất dụng cụ nướng Pyrex chịu nhiệt trong một cơ sở sản xuất các sản phẩm thủy tinh từ năm 1889. Công ty cũng sản xuất các thương hiệu nổi tiếng khác về đồ ăn, đồ nấu nướng, dao kéo và dụng cụ gia đình như: CorningWare®, Corelle® , Revere®, EKCO®, Baker's Secret®, Magnalite®, Chicago Cutlery®, OLFA® và OLO®.
Cho đến năm 2006, nhà máy Pyrex đã sử dụng các công cụ thiết kế 2D để phát triển sản phẩm của mình kết hợp phương pháp thử-sai đối với quy trình sản xuất nhiệt luyện của nó. Ở nhiệt độ 1150°C, thủy tinh nóng chảy trước khi rơi vào khuôn, tại đây máy ép sẽ tạo hình thủy tinh thành nhiều hình dạng đồ nướng khác nhau. Quá trình tạo hình nhiệt này chạy 24 giờ một ngày, bảy ngày một tuần, với tốc độ từ 20 đến 50 tấm mỗi phút, tùy thuộc vào kích thước sản phẩm.

Theo nhà thiết kế khuôn mẫu cấp cao Mark Cooley, việc sử dụng kỹ thuật 2D đòi hỏi một quy trình thử-và-sai phức tạp để đạt được sự cân bằng nhiệt tối ưu và vận hành sản xuất trơn tru. “Nếu thiết bị tạo hình quá nguội, thủy tinh sẽ bị nhăn. Nếu thiết bị tạo hình quá nóng, thủy tinh sẽ tự hợp nhất với kim loại, khiến nó không thể lấy ra khỏi khuôn”, Cooley giải thích. “Đây là lý do tại sao điều quan trọng là phải có dòng nước chính xác và làm mát. Việc tìm ra sự cân bằng nhiệt này tạo ra thủy tinh chất lượng cao và ngăn thủy tinh làm tan chảy các thành phần đúc kim loại mà chúng tôi sử dụng trong sản xuất ”.
Khi các nhà thiết kế của World Kitchen bắt đầu sử dụng phần mềm thiết kế SOLIDWORKS® 3D tại trụ sở chính của công ty, các nhà thiết kế tại nhà máy Pyrex đã xác định rằng công nghệ 3D cũng có thể giúp họ tận dụng các công cụ mô phỏng dòng chảy chất lỏng để hợp lý hóa quy trình tạo hình nhiệt.
Cooley nói: “Chúng tôi đã nhảy vào cuộc đua vì tiềm năng mà chúng tôi thấy khi sử dụng phần mềm SOLIDWORKS Flow Simulation để dự đoán nhiệt độ của dòng thủy tinh nóng chảy,” Cooley nói. “Chúng tôi chấp nhận SOLIDWORKS vì nó dễ sử dụng hơn, cho phép chúng tôi hình dung rõ hơn các chuyển đổi hình dạng và mở ra một cửa sổ về nhiệt độ mà chúng tôi sẽ gặp phải trong quá trình tạo hình nhiệt.”

Ý nghĩa của mô phỏng dòng chảy trong hoạt động sản xuất thủy tinh của World Kitchen

Kể từ khi triển khai phần mềm phân tích lưu lượng chất lỏng SOLIDWORKS Flow Simulation, World Kitchen đã hợp lý hóa đáng kể quy trình thiết kế và sản xuất của mình tại nhà máy Pyrex, giảm 40% thời gian thiết kế và cắt giảm chi phí liên quan đến máy móc, máy ép và thời gian ngừng hoạt động.
“Với quy trình trước đây của chúng tôi, chúng tôi phải chịu thêm chi phí khi ngừng hoạt động để thực hiện các thay đổi,” Cooley chỉ ra. “SOLIDWORKS Flow Simulation cho phép chúng tôi xác định các điểm nóng và lạnh trước thời hạn. Trên lô 11 sản phẩm mới cuối cùng, chúng tôi đã có thể đạt được cân bằng nhiệt trong phần mềm chỉ trong vài lần lặp lại, giúp tiết kiệm 12.000 đô la tiền máy và thời gian ép cho mỗi mặt hàng (tổng thể là 132.000 đô la). Với SOLIDWORKS Flow Simulation, chúng tôi có thể tạo ra các thành phần nhiệt cao và các sản phẩm chất lượng mà không gặp vấn đề về nhiệt, thời gian ngừng hoạt động hoặc chi phí bổ sung”.

Lợi ích từ việc áp dụng SOLIDWORKS 3D CAD trong thiết kế sản phẩm thủy tinh.

SOLIDWORKS 3D CAD với phương pháp thiết kế theo mô hình tham số đã giúp World Kitchen tạo được các sản phẩm có chất lượng cao hơn. “Nhiều mặt hàng thủy tinh của chúng tôi có sự chuyển đổi và độ cong rất phức tạp trong suốt hình dạng của đồ dùng. Trước đây, việc thiết kế những hình dạng này chỉ có thể đạt được thông qua mô hình bề mặt”, Cooley nói.
“SOLIDWORKS đã cho phép tôi tạo ra những hình dạng này như các mô hình rắn tham số thực sự, giúp cuộc sống dễ dàng hơn nhiều khi cần thay đổi,” anh nói thêm. “Chúng tôi đã không thể đạt được những chuyển đổi phức tạp này với giải pháp trước đó của chúng tôi, vì vậy kết quả cuối cùng không bao giờ giống như họ nên làm. SOLIDWORKS cung cấp cho chúng tôi một biểu diễn hình học thực sự của đồ dùng của chúng tôi, vì vậy các sản phẩm cuối cùng của chúng tôi ra đời như chúng tôi dự định. Điều này cho phép chúng tôi sử dụng phần mềm dựng hình ảnh thực tế PhotoWorks™ để tạo tác phẩm nghệ thuật cho nhóm bán hàng của chúng tôi để sử dụng cho các khách hàng lớn hơn.”
Cooley cũng lưu ý: “Việc dễ dàng tạo ra các thành phần 3D phức tạp, xây dựng các tổ hợp và tạo các bản vẽ chi tiết trong SOLIDWORKS cho phép tôi làm được nhiều việc hơn. “Trong các dự án lớn hơn, chúng tôi đã từng thuê bốn nhà khai thác CAD tạm thời trong bốn hoặc năm tháng chỉ để tạo bản vẽ với chi phí hơn 100.000 USD. SOLIDWORKS giúp tôi làm việc hiệu quả hơn rất nhiều, giờ đây tôi có thể tự mình lo liệu. Nó giúp tôi làm việc thông minh hơn và hiệu quả hơn.”
Ann Pham
Nguồn: blogs.solidworks