THIẾT KẾ XE ĐẠP ĐỊA HÌNH BẰNG SỢI CARBON TÙY CHỈNH VỚI PHẦN MỀM NX CỦA SIEMENS

Siemens không chỉ cung cấp sản phẩm cho các doanh nghiệp lớn mà còn đáp ứng cả các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Thậm chí cả khách hàng cá nhân cũng có thể đăng ký sử dụng và hưởng lợi từ danh mục phần mềm và dịch vụ Xcelerator của Siemens. Để chứng minh cho điều này, chúng tôi mời bạn đón đọc câu chuyện dưới đây về một khách hàng cá nhân sử dụng phần mềm NX của Siemens để thiết kế xe đạp địa hình bằng sợi carbon tuỳ chỉnh.

Chúng tôi đã tìm hiểu về dự án được thực hiện bởi một người đàn ông đam mê xe đạp leo núi ở Đức, người tự xưng mình là Chú Bob. Cuộc hành trình của anh ấy bắt đầu với một màn hình trống và kết thúc bằng một chiếc xe đạp leo núi sợi carbon tùy chỉnh do anh tự chế tạo.

Hành trình thực hiện dự án của Chú Bob

Bản thân là một người có niềm đam mê rất lớn với xe đạp địa hình, ‘‘chú Bob’’ muốn tạo ra một chiếc xe đạp mới bởi chính mình để thoả mãn sở thích đó. Anh ấy là người sáng lập của một công ty tư vấn kỹ thuật, đó là lý do tại sao anh ấy sở hữu và biết sử dụng phần mềm NX CAD của Siemens. Để đạt được mục tiêu này, trong thời gian rảnh rỗi, anh bắt đầu từng nét vẽ nguyệch ngoạc trên phần mềm NX của Siemen. Sau nhiều tuần vẽ sai và chỉnh sửa, ý tưởng của anh đã trở thành một concept cụ thể.

Bob rất hào hứng với các tùy chọn hình ảnh 3D phong phú và cụ thể mà NX cung cấp, chúng cho phép anh làm việc sáng tạo hơn và xem kết quả thực tế của thiết kế trước khi đi đến bước chế tạo.

Trong quá trình thiết kế, chú Bob đã áp dụng phương pháp tiếp cận chức năng theo hình thức: “Trong các cuộc thử nghiệm, nếu bạn cảm thấy một thứ gì đó không thể tồn tại thì chắc chắn nó sẽ không thể tồn tại”.

Tại sao lại là NX ?

Ngoài khía cạnh thiết kế, anh ấy thực sự đánh giá cao khả năng kiểm tra và xác minh dữ liệu thiết kế CAD của công cụ mô phỏng FEA trong phần mềm NX mà anh ấy sử dụng đối với công việc thiết kế chuyên nghiệp hàng ngày cũng như với chiếc xe đạp này.

Bob chia sẻ rằng: “Tôi không hối hận khi đầu tư vào Siemens NX vì nó xứng đáng với những gì tôi bỏ ra và giúp tôi giảm bớt các bước không cần thiết trong quy trình thiết kế. Trước khi sử dụng NX, tôi phải sao chép dữ liệu theo cách thủ công từ chương trình này sang chương trình khác. Giờ đây, việc triển khai NX tại Daimler khiến tôi bắt đầu tìm ra các giải pháp tốt hơn.”

FEA đã thực hiện một cuộc nghiên cứu để kiểm tra ứng suất của khung và cấu trúc xe. Kết quả là, những chiếc xe đạp leo núi như này cần phải chịu được lực lớn khi thực hiện những cú nhảy cao, chịu được những khu vực có nền đất không chắc chắn và tốc độ cao. Và chiếc xe đạp của anh ấy đã làm được điều này!

Ví dụ, kết quả tính toán của anh ấy chỉ ra rằng khung xung quanh trục giữa (bottom bracket)⁽¹⁾ của xe có thể chịu được các cú nhảy và tiếp đất với một lực hơn 6.000N. Đối với những chi tiết không đáp ứng yêu cầu trong thử nghiệm, anh ấy sẽ sửa đổi lớp vật liệu composite⁽²⁾ và bổ sung thêm các lớp đệm để gia cố chi tiết, tác vụ này được thực hiện hoàn toàn bằng phần mềm NX của Siemens.

Bắt đầu và triển khai dự án với NX

Từ một ý tưởng hoàn chỉnh có thể thực thi, anh ấy đã thiết kế một khuôn ép nhựa trong phần mềm NX để sản xuất các bộ phận của xe đạp bằng sợi carbon. Với các tính năng 3D mở rộng trong NX, anh ấy có thể sử dụng vật liệu bền và gọn nhẹ nhất có thể để sản xuất khuôn. Sau đó, anh ấy miệt mài làm việc trong nhà để xe (garage) của mình bắt đầu từ một lõi sáp đúc để định hình bên trong của khung carbon.

Tiếp đến, anh quấn sợi carbon xung quanh lõi sáp cho đến khi đầy kín khuôn, sử dụng chân không và áp suất cao để bơm chất rắn vào làm cứng khuôn. Sau một vài giờ làm nguội khuôn, các sợi carbon cứng lại và lõi sáp nóng chảy ra nhờ nhiệt độ cao, bây giờ khung xe đã được hoàn thiện. Anh ấy không sơn phủ khung vì đủ tự tin rằng chiếc xe của mình được chế tạo từ các vật liệu bền và tốt.

Sau đó, anh ấy bắt đầu lắp ráp tất cả các chi tiết khung tùy chỉnh và chi tiết tiêu chuẩn của khung lại với nhau. Trong vài tuần tiếp theo, tất cả đã được hoàn thành, một chiếc xe đạp leo núi hoàn chỉnh đã ra mắt với tổng khối lượng chỉ nặng 17kg và bộ khung carbon tùy chỉnh được chế tạo từ NX chỉ nặng 3kg trên tổng khối lượng. Sau dự án thử nghiệm đầu tiên của mình, Bob vô cùng hào hứng chia sẻ rằng:

“Tôi chỉ có thể nói rằng đây giống như một giấc mơ. Chiếc xe đạp với tôi vừa như in”

Hiện tại, anh ấy có thể lái xe trong 150 giờ đồng hồ mà không gặp bất kỳ vấn đề gì!

Sức mạnh của phần mềm NX

Dự án của Bob là một ví dụ điển hình cho thấy khả năng tiếp cận, khả năng dự đoán và độ chính xác của Siemens NX. Việc chế tạo một đồ vật từ sợi carbon là một nhiệm vụ mà 10 năm trước đây chỉ có các nhà sản xuất lớn mới suy nghĩ đến. Hiện tại, với phần mềm NX của Siemens, ngay cả những nhà thiết kế tài năng cũng có thể lên kế hoạch và thiết kế các cấu trúc carbon ‘’đẹp không tì vết’’ tại nơi ở của họ.

Chú thích:

       (1) bottom bracket (trục giữa): là hệ thống vòng bi mà bàn đạp (và trục giữa) xoay quanh.

     (2) composite material: Vật liệu composite (hay còn có tên gọi khác là composite, vật liệu compozit, vật liệu tổng hợp) là loại nguyên vật liệu được tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu có tính chất vật lý và hóa học khác nhau, loại vật liệu này sẽ mang tính chất và những công dụng vượt trội hơn hẳn so với những vật liệu ban đầu.

Nguồn: Siemens.

Công ty TNHH Công Nghệ Số SDE (SDE TECH) được thành lập năm 2014. Đến năm 2018, chúng tôi vinh dự trở thành Smart Expert Partner – đối tác hàng đầu của Siemens Digital Industries Software tại Khu Vực Đông Nam Á – Thái Bình Dương cho các giải pháp Siemens NX (Unigraphics NX), Simcenter, Solid Edge, Tecnomatix và giải pháp quản lý Teamcenter.