Sử dụng CAD như một công cụ tối ưu hóa

12.11.17, 7:00 GMT+7

CAD đã phát triển từ vai trò thiết kế truyền thống của mình tới một trình điều khiển bền vững trong sản xuất bởi VR Srivatsan, MD ASEAN, Autodesk. Thế giới kinh doanh đang trải qua một sự thay đổi vĩnh viễn, và điều này đặc biệt rõ ràng trong ngành công nghiệp sản xuất. Chi phí cho các vật liệu như thiếc, đồng, thép ngày càng tăng, giá năng lượng tiếp tực leo thang bất kể loại và nguồn và các vấn đề toàn cầu về vấn để chất thải ngày càng trở nên gay gắt hơn.

KL_Su dung CAD nhu mot cong cu toi uu hoa_01

Phát triển bền vững trong bối cảnh sản xuất
Trong môi trường cạnh tranh ngày nay, các nhà sản xuất lớn thường phải đối mặt với sự lựa chọn phải hành động sớm với các dữ liệu môi trường ít tin cậy, hoặc chờ đợi thông tin tin cậy hơn để giảm thiểu nguy cơ làm hoạt động kinh doanh của họ thay đổi không thích hợp

Hai yếu tố giúp làm giảm yêu cầu của việc hiện đại hóa quy trình sản xuất để nâng cao tính bền vững của nó – một là sử dụng phương pháp đã được chứng minh và một cách khác là sử dụng môt công nghệ đã được chứng minh.

Lean Manufacturing và SixSigma là các phương pháp cải thiện quy trình nổi tiếng mà hướng tới và loại bỏ chất thải để tạo ra lợi nhuận, họ thường cùng lúc cải thiện hiệu suất môi trường của quy trình sản xuất.

Một cách khác để giảm thiểu rủi ro là để tận dụng lợi thế của công nghệ phần mềm mới nhất. Doanh nghiệp sử dụng phần nền tảng thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD) với khả năng tạo mẫu kĩ thuật số có thể xây dựng một mô hình 3D duy nhất phát triển từ khái niệm thông qua sản xuất.

Mô hình này cho phép các nhà thiết kế để đánh giá cơ hội giảm tác động môi trường trong suốt quá trình sản xuất – ví dụ, bằng cách giảm năng lượng mối hàn thông qua tối ưu hóa độ dày vật liệu khi lắp ráp.

Tối ưu hóa kết quả trước ki sản xuất với CAD
Ngày nay, phần mềm CAD giúp các nhà thiết kế hiểu tác động của sự lựa chọn vật liệu và quy trình sản xuất trên sự bền vững tổng thể và kết quả của sản phẩm mà thúc đẩy ưu tiên hoặc chiếm lĩnh thị phần từ đối thủ cạnh tranh.

Một khi đã lựa chọn kết quả mong muốn (như giảm sử dụng 20 phần trăm năng lượng trong quá trình sản xuất), nhóm thiết kế có thể chọn một chiến lược (giảm hoạt động xử lý nhiệt) và sử dụng các công cụ phần mềm để phân tích các yếu tố đầu vào và bước thực hiện để hiểu được tác động của mỗi kết quả.

Sau đó nhóm có thể tích hợp tất cả các dữ liệu thiết kế thành một mô hình kĩ thuật số duy nhất, sắp xếp quá trình thiết kế và cải thiện thông tin liên lạc. Khi mô hình phát triển nó trở thành một nguyên mẫu kĩ thuật số chính xác hơn về sản phẩm, phản ánh các thuộc tính vật liệu như trọng lượng, sức bền và hàm lượng tái chế, và thuộc tính quá trình như cường độ năng lượng và mức tiêu thụ nước.

Nhóm nghiên cứu có thể thử nghiệm các biện pháp thay thế để đạt được mục tiêu mong muốn. Trong ví dụ này, nhóm nghiên cứu có thể xem xét việc sử dụng các thiết kế có thể tận dụng lợi thế của quá trình làm cứng chọn lọc hơn là xử lý nhiệt khối lớn. Thử nghiệm với các kịch bản khác nhau sẽ tiết lộ các giải pháp khả thi và kinh tế.

Với thiết kế sản phẩm phát triển từ khái niệm thông qua thiết kế tới sản xuất, nó có thể được thử nghiệm, điều chỉnh và tối ưu hóa kỹ thuật số để đạt được kết quả mong muốn, trước khi nguyên mẫu đầu tiên được sản xuất.

Kết quả và chiến lược sản phẩm sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại hình kinh doanh, các hạn chế và cơ hội thị trường. Ví  dụ có thể bao gồm:

– Tạo điều kiện tháo gỡ và tái chế nhanh chóng bằng cách sử dụng một bu – long duy nhất để lắp ráp phần sau với phần khung ghế văn phòng;

– Thay thế kim loại tái chế và nhựa cho gỗ nguyên trong thiết bị sân chơi;

– Giảm sử dụng 50 phần trăm năng lượng và loại bỏ nhu cầu dầu và chất bôi trơn bằng cách tạo ra một thang máy không hộp số, và

– Đảm bảo tái sản xuất nhanh, kinh tế bằng cách chỉ sử dụng các bộ phận tiêu chuẩn và có thể thay thế cho nhau.

Bất kể kết quả bền vững cụ thể và chiến lược đã lựa chọn, một nguyên mẫu kĩ thuật số sẽ tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho đội ngũ thiết kế vì nó phân tích và kiểm tra các giải pháp thay thế. Trong nhiều trường hợp, các mẫu thử nghiệm kĩ thuật số được tạo ra bởi phần mềm CAD có thể giúp dự đoán tác động của sự thay đổi đã đề xuất với đặc tính của sản phẩm và năng lượng tiêu thụ trong sản xuất, ngay cả trước khi đi vào quá trình sản xuất.

Được trang bị với các dữ liệu như vậy, đội ngũ thiết kế có thể thử nghiệm nhanh chóng và hiệu quả với vật liệu và các quá trình khác nhau cho đến khi phát hiện ra sự kết hợp tối ưu. Nhiều lựa chọn cho các sản phẩm tương tự có thể được lưu lại bất kì lúc nào, từ khái niệm thông qua sản xuất, cho phép nhóm nghiên cứu để theo đuổi nhiều chiến lược song song.

Nếu thị trường hoặc môi trường pháp lý thay đổi, các sản phẩm có thể được tối ưu hóa một cách nhanh chóng để đáp ứng các điều kiện mới nhất. Mô hình CAD giảm rủi ro bằng cách cho phép đội ngũ thiết kế kết hợp chặt chẽ các thay đổi sau này trong quá trình, tăng tính linh hoạt trong quyết định thiết kế để hỗ trợ chiến lược sản phẩm bền vững.

Thay vì xây dựng nguyên mẫu vật lý, hiệu suất thực tế của môt sản phẩm có thể được mô phỏng kỹ thuật số với CAD, do đó có thể tiết kiệm thời gian và tiền bạc cần thiết để xây dựng nhiều nguyên mẫu vật lý. Thiết kế tối ưu – missed có thể được kiểm tra và bị phá vỡ ảo trước khi chi tiêu vào vật liệu lao động.

Nếu một nhà sản xuất lựa chọn để thiết kế sản phẩm của mình để tháo gỡ, CAD sẽ làm đơn giản hóa quá trình phân tích. Sau khi sản phẩm được sản xuất, CAD có thể hỗ trợ thiết lập tài liệu hướng dẫn chính xác vật liệu và các dữ liệu thiết kế quan trọng đối với việc tuân thủ các quy định về môi trường.

CAD và tạo mẫu kĩ thuật số có thể tạo ra sự hứa hẹn lớn hơn cho tương lai, và phần mềm thiết kế sẽ trở thành một công cụ ngày càng quan trọng trong nỗ lực cải thiện tính bền vững cho các nhà sản xuất.

Bằng cách giúp các nhà thiết kế đưa ra các quyết định tốt hơn trong giai đoạn đầu của phát triển sản phẩm, khi mà chúng đều có hiệu quả nhất, khả năng sản xuất các sản phẩm tương lai sẽ dễ dàng hơn và nhanh hơn thì các nhà sản xuất có thể thiết kế các sản phẩm có hiệu quả về tài nguyên, lượng carbon trung tính, không độc hại và an toàn.

Kết luận
Tính bền vững vẫn còn một sự khác biệt hóa, nhưng không lâu – nó sẽ nhanh chóng trở thành một phần đáng mong đợi trong thực hiện kinh doanh trong nền kinh tế toàn cầu.

Một phương pháp thiết kế bền vững và phần mềm CAD, cả hai sẽ là công cụ cần thiết để giúp các nhà thiết kế phát triển sản phẩm đáp ứng một hoặc nhiều định hướng kinh doanh hay tiêu chuẩn môi trường.

Nghiên cứu tình huống: Những khả năng triển vọng trong 3D
Tạo mẫu kỹ thuật số đã được ứng dụng bởi Joy Mining Machinary trong sản xuất của họ về hệ thống khai thác hầm lò và máy móc. Công ty đã sử dụng phần mềm Autodesk Inventor để tạo ra Joy 14ED25, một giải pháp khai thác tích hợp cả chức năng khai thác và sàng để loại trừ nhu cầu cần hai máy riêng biệt dùng cho các nhiệm vụ khác nhau.

Với sự giúp đỡ của phần mềm CAD, công ty đã có thể cung cấp một giải pháp cho khách hàng tạo cho họ một lợi thế cạnh tranh với việc nâng cao nặng suất và giảm chi phí.

KL_Su dung CAD nhu mot cong cu toi uu hoa_02

Ngoài ra, độ chính xác và độ tin cậy của các nguyên mẫu kĩ thuật số 3D có nghĩa là mỗi bộ phận mới của máy có thể được tùy biến và điều chỉnh kỹ thuật số, với đội ngũ làm việc sử dụng các phần mềm để thiết kế, hình dung và mô phỏng mà không cần nguyên mẫu vật lý cho tất cả 40.000 các bộ phận của máy khai thác mỏ – sàng phức hợp với nhau. Khả năng làm được điều này làm giảm lãng phí và tác động tới môi trường, cũng như chi phí nguyên liệu, chi phí hoạt động và thời gian cho thị trường.

(Theo Cẩm nang gia công kim loại Việt Nam)

Ý kiến bạn đọc