Predator Cycling sử dụng mô phỏng tối ưu hóa trải nghiệm đạp xe

Khi Aram Goganian còn là một tay đua xe đạp 14 tuổi đầy đam mê, anh ấy đã trở nên thiếu kiên nhẫn với một công ty mà anh ấy cảm thấy mất quá nhiều thời gian để sản xuất một chiếc xe đạp đua mới.

“Tôi đã nói với họ rằng nó không phức tạp như vậy,” Goganian nhớ lại. “Họ nên làm điều đó nhanh lên. Chủ sở hữu công ty nói, "Nếu nó đơn giản như vậy, bạn nên làm nó."

22 năm sau, anh ấy vẫn đang thiết kế những chiếc xe đạp và phụ kiện độc đáo tại công ty Predator Cycling của mình, chỉ là bây giờ anh ấy đang sử dụng Ansys Discovery, Ansys Mechanical, tối ưu hóa cấu trúc liên kết (topology optimization) và Ansys Composite PrepPost để sản xuất mọi thứ, từ chiếc xe đạp làm từ sợi carbon mới nhất của mình, chiếc RF20, đến những chiếc lồng chai nước được in 3D giúp giữ cố định chai nước một cách an toàn ngay cả trong những chuyến đạp xe leo núi hoang dã nhất.

Predator Bicycle đã sử dụng Ansys Discovery trong việc thiết kế chiếc xe đạp RF20

Anh ấy sử dụng Lenovo ThinkStation P620 mới được trang bị GPU NVIDIA RTX A6000 và bộ xử lý Threadripper Pro 64 lõi được xây dựng trên kiến ​​trúc Ampere mới để chạy mô phỏng với thời gian kỷ lục. Goganian bắt đầu sử dụng các giải pháp mô phỏng Ansys với tư cách là thành viên của chương trình Khởi nghiệp Ansys vào đầu năm 2020, ngay khi anh ấy đang gặp một số rắc rối với thiết kế của RF20.

“Chúng tôi đã bắt đầu sử dụng mô phỏng Ansys và đó là một công cụ đã thay đổi rất lớn cuộc chơi vì chúng tôi thực sự có thể mô phỏng rất nhiều thứ trước khi bắt đầu tạo mẫu,” anh nói. “Chúng tôi đã tiết kiệm được ít nhất bảy hoặc tám tháng R & D bằng cách sử dụng mô phỏng rất sớm trong quá trình thiết kế.”

 

Chiến thắng với mô phỏng của mẫu xe đạp RF20

 

Goganian chỉ mới 15 tuổi khi anh sản xuất chiếc xe đạp nguyên mẫu đầu tiên và anh ấy mô tả nó là “trông rất tệ”. Những tay đua khác đã nhìn thấy nó và muốn mua một chiếc. Đột nhiên, anh ấy lại làm công việc kinh doanh. Ngay từ đầu, ý tưởng của anh ấy là chế tạo chiếc xe đạp nhanh nhất và giành chiến thắng trong các cuộc đua xe đạp.

“Chiến thắng trong các cuộc đua xe đạp không phải lúc nào cũng có nghĩa là bạn có chiếc xe đạp nhẹ nhất,” anh giải thích. “Đó là việc cân bằng giữa tổng trọng lượng, phân bổ trọng lượng, khí động học, độ cứng của khung, khả năng chịu va đập, độ phù hợp của xe, cơ sinh học, dây xích ngắn nhất và các yếu tố khác.”

Đối với xe đạp đường trường RF20, nhóm Predator Cycling đã thiết kế và chế tạo một sản phẩm hoàn toàn mới từ khung cho đến các thành phần chi tiết nhỏ nhất, bao gồm hệ thống giá đỡ bên dưới được chế tạo theo mục đích - một hình trụ rỗng ở dưới cùng của khung, nơi lắp phần trục khuỷu bàn đạp của xe, cùng với trục và ổ trục.

Họ cũng đã dành rất nhiều thời gian để thiết kế chấu gắn cốt dropout) phía sau - hai móc treo nhỏ có khía ở phía sau xe đạp nơi bánh sau đi qua. Mặc dù việc bỏ qua trông giống như một điều đơn giản, nhưng Goganian đã thiết kế lại nó ba lần - lần cuối cùng bằng cách sử dụng Discovery - để đảm bảo nó sẽ tồn tại trong một thời gian dài. Goganian là một người cầu toàn với các sản phẩm của mình.

Anh ấy cũng đang sử dụng Ansys Composite PrepPost để thiết kế tay lái mới cho RF20. Như bạn có thể mong đợi, anh ấy cũng đang tạo ra một bước đột phát mới ở đây, hợp nhất sợi carbon tẩm trước (theo phương pháp Pre-preg) và vật liệu in 3D nhiệt độ cao lại với nhau thành một chi tiết duy nhất.

 

Mô phỏng lồng chai nước Genius

Từ trái sang phải: Các phiên bản ban đầu, đang trong quá trình hoàn thiện và hoàn thiện của lồng đựng chai nước Genius của Predator Bicycle, được tối ưu hóa với Ansys Discovery.

Với mục tiêu có một dòng sản phẩm hoàn chỉnh liên quan đến xe đạp mà họ có thể in 3D và bán trực tiếp cho người tiêu dùng, Goganian đã sử dụng chức năng tối ưu hóa cấu trúc liên kết của Discovery để thiết kế một lồng chai mới mang tính cách mạng. Mặc dù một thiết bị gắn vào khung của một chiếc xe đạp để giữ một chai nước có vẻ như không đòi hỏi nhiều về cách thức đổi mới kỹ thuật, nhưng thiết bị này sẽ có hiệu quả nếu bạn làm việc cho Predator Cycling. Goganian muốn nó trở thành lồng chai có hiệu quả, bền và dễ sử dụng nhất trên thị trường.

Goganian nói: “Chai bị đẩy ra khỏi lồng mọi lúc, đặc biệt là khi bạn đạp xe leo núi trên địa hình gồ ghề. "Điều này có thể nguy hiểm và bất tiện, và nó làm bạn chậm lại. Góc vào là một trong những thông số quan trọng. Làm thế nào để chai vào lồng? Ở góc độ nào?

“Theo truyền thống, bạn không thể đi bên cạnh,” anh ấy giải thích. “Bạn phải vào thẳng từ trên xuống. Chúng tôi đã thiết kế lồng của chúng tôi với một cái miệng giống như miệng cá mập đang mở. Ý tưởng là bạn có thể đưa cái chai vào từ một góc gần 45 độ. Bạn có thể đi vào gần như thẳng từ trên xuống. Nó rất dễ dàng. Các đặc tính vật liệu của lồng làm cho nó trở nên siêu linh hoạt. Bạn thực sự có thể uốn cong và xoắn nó và nó sẽ chỉ giữ lấy cái chai”

Goganian đã nảy ra ý tưởng cho lồng chai nước Genius khoảng ba năm trước, nhưng anh ấy đã không thể chế tạo nó cho đến khi anh ấy có tính năng tối ưu hóa cấu trúc liên kết của Discovery trong tầm tay, bắt đầu với một thiết kế tiêu chuẩn và phân tích nơi vật liệu có thể được loại bỏ mà không làm giảm hiệu suất.

Bạn có thể xem hình ảnh động về tự động hóa cấu trúc liên kết lồng chai Genius bằng cách sử dụng Discovery trên trang web Predator Cycling, cho thấy cách tối ưu hóa cấu trúc liên kết tự động loại bỏ vật liệu khỏi thiết kế để đi từ hình dạng ban đầu đến hình dạng gần như cuối cùng.

“Tôi rất thích tối ưu hóa cấu trúc liên kết,” anh ấy nói. “Đó là điều tôi yêu thích nhất từ ​​trước đến nay. Chúng tôi đã có ý tưởng về một chiếc lồng chai hoàn hảo để in 3D, nhưng chúng tôi không thể tìm ra cách thực hiện nó cho đến khi chúng tôi tìm thấy Discovery.”

Lồng chai được làm bằng nhựa hoạt hóa-UV, sau đó được xử lý bằng một lớp phủ sứ mỏng. Goganian thích việc Discovery cho phép anh ta nhập các vật liệu tùy chỉnh của riêng mình để mô phỏng. Bằng cách thêm một lớp phủ gốm, anh ấy đã đánh đổi trọng lượng (lồng chai Genius nặng 20 gam, trong khi chiếc lồng nhẹ nhất trên thị trường nặng khoảng 16 gam) để có độ bền. Lớp phủ gốm bảo vệ lồng khỏi tia UV gây hại và giúp lồng giữ được màu sắc ban đầu.

“Một trong những điều về lồng khiến tôi phát điên là chúng thay đổi màu sắc theo thời gian do việc đưa chai ra vào và cọ xát vào lồng. Lớp phủ gốm mà chúng tôi có thực sự có đặc tính bôi trơn để giúp lồng ra vào. Nó làm cho lồng bền hơn. Ngoài ra, trong quá trình đạp xe, bạn phải đối mặt với rất nhiều mồ hôi và muối, nước tăng lực và đường, những thứ ăn mòn và phá hủy mọi thứ. Gốm ngăn chặn kiểu phá hủy này”.

 

Chương trình khởi nghiệp không giới hạn

Bên cạnh mức giá hấp dẫn của Chương trình khởi nghiệp Ansys, Goganian thích nó vì nó cho phép anh ấy truy cập ngay lập tức vào toàn bộ các sản phẩm của Ansys theo cách tiếp cận mà anh ta mô tả là “Đây là tất cả mọi thứ. Sử dụng bất cứ điều gì bạn muốn và tìm ra. Chúng tôi sẽ giúp bạn nếu bạn cần”. Có một gói sản phẩm hoàn chỉnh có nghĩa là anh ấy không phải lo lắng khi thực hiện được nửa chừng dự án thiết kế và nhận thấy rằng mình không có quyền truy cập vào một số phần mềm và điều đó có thể ngăn cản anh ấy hoàn thành dự án của mình.

Anh ấy cũng thích được trở thành một phần của cộng đồng kỹ sư lớn hơn. “Tôi đang sử dụng cùng một phần mềm mô phỏng để chế tạo xe đạp mà các công ty hàng không vũ trụ đang sử dụng để chế tạo tên lửa,” Goganian nói. "Điều đó khá tuyệt."

 

Bài viết liên quan:

• Mô phỏng kỹ thuật Ansys giúp hiện thực hóa thiết kế xe lăn địa hình AdvenChair