Trước áp lực cạnh tranh khốc liệt của thị trường toàn cầu, việc liên tục cải tiến hiệu suất, độ bền và tính an toàn của sản phẩm đang dần trở thành yếu tố cấp thiết đối với các nhà sản xuất.
Điển hình như Haulotte – thương hiệu hàng đầu thế giới về thiết bị nâng hạ – đã tạo ra một bước nhảy vọt khi cải thiện tới 50% năng lực tải trọng cho thế hệ máy mới thông qua việc ứng dụng sức mạnh của phần mềm tính toán và mô phỏng Simcenter.
1. Những rào cản kỹ thuật trong thiết kế thiết bị nâng hạ
Quan sát thực tế tại các dự án thi công, ta có thể dễ dàng bắt gặp hình ảnh hàng loạt thang nâng kiểu cắt kéo đang thực hiện đủ loại công việc. Trải dài từ các hạng mục sơn sửa nội thất cho đến các công trình tu bổ ngoài trời, dòng thiết bị với bệ nâng di động này đòi hỏi phải vận hành trơn tru dưới vô số điều kiện môi trường phức tạp.
Đặc biệt, môi trường làm việc ngoài trời luôn tiềm ẩn những thử thách vô cùng khắc nghiệt đối với thiết bị này. Địa hình thi công thường lún sụt, gồ ghề và rất khó để di chuyển. Việc phải vượt qua những con dốc trơn trượt, ngập bùn lầy đòi hỏi cỗ máy phải có độ bám dính mặt đường cực kỳ tốt để đảm bảo hoàn thành công việc.
Bên cạnh đó, các tiêu chuẩn kiểm soát khí thải và ô nhiễm tiếng ồn cũng là một áp lực không nhỏ. Để bảo vệ sức khỏe cho người điều khiển và cả ekip thi công, nhất là khi làm việc trong không gian kín, thang nâng bắt buộc không được xả thải trực tiếp và tiếng ồn phát ra phải nằm dưới ngưỡng decibel cho phép. Yêu cầu này ép các kỹ sư thiết kế phải tìm cách triệt tiêu tiếng ồn từ cụm động cơ lẫn hệ truyền động, song song với việc tuân thủ các quy định ngày một gắt gao dành cho động cơ đốt trong (ICE).
Ngoài ra, với xu hướng các thành phố lớn liên tục thiết lập vùng hạn chế phát thải, các thương hiệu sản xuất bị hối thúc phải tăng tốc thiết kế ra máy móc chạy bằng năng lượng xanh. Đối với tình huống này, điện thường được xem là hướng đi khả thi nhất.
Cuối cùng, yếu tố an toàn luôn phải đặt lên hàng đầu đối với máy móc thi công nói chung và các thiết bị nâng hạ nói riêng. Do đặc tính vận hành ở độ cao lớn so với mặt đất, khả năng giữ thăng bằng vững chắc luôn trở thành mục tiêu thiết yếu số một mà cả nhà sản xuất lẫn người sử dụng cuối cùng đều hướng tới.
2. Simcenter – Giải pháp toàn diện cho tối ưu hiệu suất và an toàn
Trự sở tại Lorette (Pháp), Haulotte nổi tiếng là một trong những tập đoàn sản xuất và phân phối máy nâng hạ lớn nhất toàn cầu. Doanh nghiệp này đã thành công cho ra mắt Pulseo – dòng thang cắt kéo thuần điện tân tiến, có khả năng chinh phục đa dạng địa hình. Được thiết kế để phục vụ hoàn hảo cho cả thi công nội khu lẫn ngoại khu, các hệ thống Pulseo hoàn toàn chạy điện này mang đến hiệu năng vận hành vượt bậc so với các thế hệ máy dùng động cơ đốt truyền thống.
Nhằm kiến tạo nên thế hệ thiết bị mới này, ông Arnaud Chaigne – Trưởng phòng mô phỏng và kiểm định kỹ thuật số của Haulotte – cùng đội ngũ chuyên gia của mình đã ứng dụng công nghệ mô phỏng để phân tích các phương án thiết kế khả thi và dự báo trước hiệu suất của máy móc.
Haulotte đã lựa chọn các phần mềm Simcenter™ chuyên biệt cho tác vụ mô phỏng cơ khí và hệ thống. Simcenter là một giải pháp thuộc hệ sinh thái doanh nghiệp Siemens Xcelerator. Nhờ việc khai thác các công cụ mô phỏng này, đội ngũ kỹ sư Haulotte đã hoàn thiện một nguyên mẫu thang nâng cắt kéo trang bị động cơ điện 12 kilowatt (kW) đạt chuẩn thương mại.
Dòng thang nâng mới này lại mang đến sức mạnh ấn tượng hơn hẳn so với mẫu cũ dùng động cơ đốt trong 23kW. Không dừng lại ở ưu điểm hạn chế tối đa ô nhiễm và vận hành êm ái, máy nâng điện thế hệ mới còn sở hữu các thông số tổng thể xuất sắc hơn: bao gồm việc gia tăng độ cao làm việc kịch trần lên 15 mét (m) thay vì 12m, đồng thời nâng khả năng chịu tải lên mức 750kgso với mốc 500kg ban đầu.
Nhằm tìm ra bộ khung kiến trúc chuẩn nhất cho dòng thang nâng cắt kéo Pulseo đa địa hình trong tương lai, ông Chaigne đã vận dụng phần mềm Simcenter Amesim™ vào việc mô phỏng hệ thống. Một trong những phần khó khăn nhất của dự án này chính là việc tối ưu hóa hiệu suất cho khối động cơ điện. Khác biệt với động cơ ICE thông thường, để đạt được mức công suất yêu cầu từ động cơ điện, nhóm nghiên cứu đã phải đương đầu với nhiều bài toán thiết kế nan giải và các yếu tố mang tính hạn chế hơn.
Bước đầu tiên, ông Chaigne tiến hành khoanh vùng và định lượng mọi hao hụt năng lượng ở tất cả các cấp độ: bắt đầu từ chính động cơ, xuyên suốt qua toàn bộ cấu trúc thân vỏ, bao hàm cả khâu phân phối thủy lực.
Tham khảo thêm: VBTech triển khai giải pháp Simcenter 3D cho phân tích đồ bền kết cấu xe nâng
3. Mở rộng ứng dụng của Simcenter trong nhiều ngành công nghiệp
Các quy chuẩn tại nhiều quốc gia bắt buộc thiết bị nâng hạ phải duy trì được trạng thái ổn định, bất kể lúc chúng đang di chuyển vào vị trí làm việc trên công trường hay khi đang đứng yên; ví dụ, lúc đang có thợ thi công hoặc người vận hành đứng bên trên. Nhằm dự đoán trước tất cả các kịch bản có nguy cơ xảy ra, ông Chaigne cùng đội ngũ đã nhờ đến giải pháp Simcenter 3D Motion để khảo sát kỹ lưỡng các hành vi động học của thang nâng dạng cắt kéo.
Giao diện phần mềm Simcenter
Trong quá trình hoàn thiện dòng sản phẩm điện Pulseo, các chuyên gia kỹ thuật đã tiến hành đồng mô phỏng các mô hình Simcenter 3D. Giải pháp vốn dùng cho việc đánh giá độ bền cấu trúc và tính thăng bằng – cùng với các mô hình hệ thống từ Simcenter Amesim – vốn dùng cho việc phân tích năng lượng và tính toán kích cỡ pin.
Ngoài ra, Simcenter còn cung cấp đa dạng các giải pháp kỹ thuật cho nhiều mảng khác biệt như: tính toán độ bền, tính toán khí động học, phân tích nhiệt học, hay mô phỏng các bài toán đa vật lý. Nhờ vậy, phần mềm này đang được ứng dụng vô cùng rộng rãi trong hàng loạt ngành công nghiệp trọng điểm như hàng không vũ trụ, ô tô hay đóng tàu biển…
Liên hệ với VBTECH để được tư vấn trực tiếp bởi đội ngũ chuyên gia với giải pháp phù hợp cho doanh nghiệp.
