Trong lĩnh vực kỹ thuật và thiết kế không ngừng thay đổi, tối ưu hóa hiệu suất sản phẩm trong khi giảm thiểu sử dụng vật liệu đã trở thành một nhiệm vụ then chốt. Đạt được sự cân bằng giữa độ bền, trọng lượng và tính toàn vẹn của cấu trúc có thể là một thách thức khi sử dụng các phương pháp thiết kế truyền thống. Tuy nhiên, sự phát triển của tối ưu hóa dạng lưới đã hoàn toàn thay đổi cách các kỹ sư tiếp cận các vấn đề thiết kế. Bài viết này sẽ giới thiệu khái niệm tối ưu hóa dạng lưới và giải thích cách phần mềm Altair Inspire cho phép các nhà thiết kế tạo ra các cấu trúc nhẹ nhưng bền vững.

Cấu trúc dạng lưới: Kỳ quan kỹ thuật

Cấu trúc dạng lưới, đôi khi được gọi là hình học dạng lưới hoặc lưới, là các mẫu phức tạp của các bộ phận kết nối tạo thành một khung cấu trúc lặp. Những cấu trúc này lấy cảm hứng từ thiên nhiên, có nhiều dạng khác nhau, chẳng hạn như mạng nhện phức tạp hoặc cấu trúc vi mô của xương. Cấu trúc dạng lưới có khả năng cải thiện các đặc tính cơ học của vật liệu, tạo ra các thành phần bền hơn, nhẹ hơn và hiệu quả hơn. Cấu trúc dạng lưới được sử dụng cho nhiều ứng dụng thiết kế (hàng không vũ trụ, kỹ thuật sinh học, kỹ thuật cơ khí, v.v.) vì các đặc tính tuyệt vời bao gồm giảm trọng lượng, độ bền và độ cứng riêng cao, khả năng tản nhiệt, v.v…

Tối ưu hóa dạng lưới

Tối ưu hóa dạng lưới là việc lấp đầy không gian thiết kế bằng một cấu trúc dạng lưới được tối ưu hóa. Về cơ bản, nó là phương pháp tối ưu hóa cấu trúc dạng tôpô truyền thống, thay thế các khối rắn bằng các cấu trúc dạng lưới. Tối ưu hóa dạng lưới, nhờ vào các phần mềm thân thiện với người dùng như Altair Inspire, đã mở ra những chân trời mới trong thiết kế và kỹ thuật. Với Altair Inspire, bạn có thể tối ưu hóa từng dầm riêng lẻ, tạo ra một cấu trúc dạng lưới vừa khít với không gian thiết kế của bạn mà không cần lặp đi lặp lại cùng một mẫu. Cấu trúc dạng lưới chủ yếu được sử dụng trong in 3D và mang lại một số lợi ích cho việc thiết kế sản phẩm.

Ưu điểm của cấu trúc dạng lưới

• Nhờ có nhiều bộ phận kết nối, các thiết kế dạng lưới được tối ưu hóa có xu hướng ổn định hơn và chịu nhiệt tốt hơn.

• Chúng nhẹ và có thể giúp giảm trọng lượng tổng thể của đối tượng bạn đang thiết kế.

• Các cấu trúc dạng lưới dạng bề mặt đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng y tế như implant, vì cấu trúc xốp của chúng khuyến khích sự phát triển của xương và mô.

• Một ưu điểm quan trọng khác của cấu trúc dạng lưới là khả năng hấp thụ năng lượng hiệu quả. Điều này làm cho chúng phù hợp với các vật dụng như mũ bảo hiểm và áo giáp cần hấp thụ năng lượng va chạm. Bằng cách phân tán lực tác động, cấu trúc dạng lưới giúp giảm nguy cơ chấn thương nghiêm trọng.

• Ngoài ra, cấu trúc dạng lưới có thể giúp giảm rung động và tiếng ồn trong các tình huống khác nhau.

Thực hiện Tối ưu hóa dạng lưới bằng phần mềm Altair Inspire

Bạn có thể xem thêm hướng dẫn chi tiết (Tối ưu hóa dạng lưới bằng Altair Inspire) tại đây

Với sự trợ giúp của Altair, các nhà thiết kế có thể tận dụng sản xuất bằng phương pháp bồi đắp (Additive Manufacturing) để khám phá tiềm năng vô hạn của các cấu trúc dạng lưới, tạo ra các bộ phận được tối ưu hóa cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm quản lý nhiệt, hấp thụ năng lượng, giảm trọng lượng và sản xuất implant y tế.