Thiết kế ngược cánh tuabin dễ dàng với Geomagic Design X

29/03/2021

Khi chủ doanh nghiệp Matthew Percival của 3D Rev Eng được Dependable Industries, một cửa hàng bán dụng cụ và khuôn mẫu ở Vancouver, British Columbia, ký hợp đồng để hỗ trợ thiết kế ngược lại quá trình đúc máy phát điện Francis Runner, toàn bộ sức mạnh của Geomagic Design X đã được đưa vào để kiểm nghiệm.

Percival chỉ có thời hạn khoảng một ngày để quét 3D cho bộ phận. Không có bản vẽ để xác nhận, vì vậy ông phải giải quyết công việc nhanh chóng và chính xác nhất có thể. Bộ phận được đưa vào thiết kế ngược này đang ở chu kỳ sửa chữa cuối cùng và cần chuẩn bị sẵn sàng để đúc thay thế sau một năm. Dữ liệu quét được thu thập trong khoảng bốn giờ bằng một máy quét cầm tay.

Các khe nằm sâu trong đường dẫn thủy lực đã hạn chế phạm vi hoạt động của máy quét và khiến việc thu thập dữ liệu hoàn chỉnh là không thể. Với khoảng 85% bộ phận được quét, Percival biết rằng anh có đủ khả năng để tạo ra một mô hình CAD hoàn chỉnh bằng phần mềm của 3D Systems.

Percival quét bộ phận đúc của Francis Runner.

Mô hình CAD sử dụng phần mềm của 3D Systems.

“Đối với tôi, phần mềm Design X là một lựa chọn hiển nhiên. Khả năng dựng hình trực tiếp trên dữ liệu quét là một tính năng tuyệt vời ” – Matthew Percival của 3D Rev Eng

Sử dụng dữ liệu trực tiếp trên trang web, Percival có thể tạo các bản phác thảo và các bề mặt ghép giữa hai mặt của dữ liệu thu được và áp dụng vào quá trình đúc bằng cách sử dụng các phương pháp thực hành trong Geomagic Design X. Việc làm này đã đưa ra một số chi tiết thú vị tới khách hàng:

– Trục trung tâm của cánh quạt không còn vuông với cánh gạt dẫn đến một bộ phận không cân đối và kém hiệu quả

– Các bề mặt đúc bị mài mòn nặng và không còn khả năng chịu đựng thông thường

– Thể tích của mỗi khoang không nhất quán

Design X có thể dễ dàng khắc phục những vấn đề này. Percival đã có thể tạo ra các bản phác thảo trên lưỡi quạt, cũng như bề mặt nhẵn chính xác mà anh ta có thể xoay quanh trục quay được trích xuất. Bề mặt sau đó được cắt để phù hợp với biên dạng và được xoay để có được số lượng lưỡi quạt thích hợp. So sánh dữ liệu này trực tiếp với bản đồ độ lệch màu với dữ liệu quét, Percival có thể đảm bảo rằng độ chính xác đạt được nằm trong yêu cầu của khách hàng.

Dữ liệu quét cánh tuabin trong Geomagic Design X

Vấn đề của chi tiết không nằm trên trục trung tâm đã được khắc phục một cách dễ dàng, vì Design X đã cho phép Percival thiết kế lại theo yêu cầu. Ông có thể dựng hình cho bộ phận bằng cách trích xuất biên dạng, tạo bản phác thảo và điều chỉnh trục quay theo đúng ý định thiết kế. Cuối cùng, ông hợp nhất mô hình và trích xuất bán kính từ dữ liệu quét, áp dụng nó cho mọi lưỡi quạt. Sau khi hoàn thành mô hình trong Design X, ông đã sử dụng công nghệ LiveTransfer của phần mềm để gửi toàn bộ mô hình dựa trên tính năng vào Solidworks và lưu nó dưới định dạng sldprt gốc cho khách hàng.

Sử dụng các công cụ CAD trong Design X và kiến thức về sản phẩm do khách hàng cung cấp, Percival đã có thể dựng lại toàn bộ tuabin dưới dạng mô hình đúng với mục đích thiết kế.

Tiết kiệm chi phí của việc giảm thời gian chờ của nhà máy thuỷ điện: 20.000 đô la mỗi ngày *.
Chi phí trung bình để thiết kế ngược truyền thống một bộ phận: $ 3,800 và 4 ngày
Chi phí 3D Rev Eng: $ 2.500 và 2 ngày.
Chi phí để sản xuất thủ công dụng cụ đúc từ dữ liệu thiết kế ngược truyền thống: $ 35,000 và 5 tuần.
Chi phí cho dụng cụ đúc cắt CNC từ dữ liệu CAD được thực hiện trong Geomagic Design X: $ 22,000 và 3 tuần.
Tiết kiệm chi phí trong gia công hoàn thiện và cân bằng vật đúc được làm từ dụng cụ CNC: $ 3,500.
Tiết kiệm chi phí và hiệu quả phát điện nhờ các đường dẫn thủy lực có độ chính xác cao và cân bằng

Kết luận

Việc hoàn thành xuất sắc dự án Francis Runner đã mở ra cánh cửa cho các dự án cánh tuabin khác cho Percival và 3D Rev Eng. Các dự án này bao gồm cánh tuabin trong nuôi trồng thủy sản, lưỡi tuabin trong khai khoáng và bánh xe Pelton. Geomagic Design X cho phép Percival nhanh chóng sử dụng các hình dạng và bề mặt phức tạp để dựng hình trong vòng vài giờ, nếu không thì phải mất hàng tuần.