Ngành năng lượng hạt nhân cần những chiếc máy gia tốc hạt. Cùng xem ứng dụng SOLIDWORKS trong thiết kế máy gia tốc hạt tại phòng thí nghiệm National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL), Mỹ.
Phòng thí nghiệm khoa học hạt nhân
National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL) làm việc với các nhà khoa học trên toàn thế giới để tiến hành những nghiên cứu tiên tiến về khoa học hạt nhân cơ bản, vật lý thiên văn hạt nhân và vật lý gia tốc. Nằm trong khuôn viên của Đại học bang Michigan, NSCL có một đội ngũ kỹ sư lành nghề làm việc với các nhà nghiên cứu để thiết kế và phát triển nhiều thiết bị cho một loạt các thành phần máy gia tốc và máy dò để hỗ trợ các thí nghiệm khoa học hạt nhân tiên tiến. Cho đến năm 2004, cơ sở nghiên cứu đã sử dụng gói CAD từ một nhà cung cấp khác. Vào thời điểm đó, các kỹ sư của NSCL nhận ra rằng họ cần một nền tảng phát triển với sự nhấn mạnh hơn vào thiết kế cơ khí, theo Jack Ottarson, kỹ sư cao cấp.
Nhà cung cấp phần mềm CAD trước đây của chúng tôi chủ yếu tập trung vào kỹ thuật dân dụng và thiết kế kiến trúc, và gói mô hình không cung cấp loại khả năng thiết kế cơ học mà chúng tôi cần để phát triển thiết bị cho các thí nghiệm, theo Ott Ottarson. Chúng tôi thiết kế các bộ lắp ráp từ hai phần đến hàng ngàn thành phần. Vì vậy, chúng tôi cần một gói CAD 3D cho phép chúng tôi tạo ra thiết bị hiệu quả hơn, thay đổi thiết kế dễ dàng hơn và tương tác với cửa hàng máy của chúng tôi hiệu quả hơn.
Các kỹ sư của NSCL đã đánh giá một số gói CAD và cuối cùng đã chọn SOLIDWORKS Research làm nền tảng phát triển chính của họ. Ban đầu, phòng thí nghiệm đã chọn cài đặt 18 license, bản quyền phần mềm SOLIDWORKS, vì nó dễ sử dụng, giao diện tốt với phần mềm gia công CAM và bao gồm khả năng lắp ráp lớn. Các kỹ sư của NSCL cũng đánh giá cao các công cụ mô phỏng tích hợp, khả năng cấu hình và ứng dụng truyền thông SOLIDWORKS eDrawings®. NSCL hiện có hơn 100 license – bản quyền phần mềm SOLIDWORKS cho thiết kế máy gia tốc hạt và các hoạt động khác.
“Chúng tôi cần một gói không chỉ đáp ứng yêu cầu của chúng tôi mà còn yêu cầu một thời gian học ngắn”, ông Ott Ottarson nhớ lại. “Phần mềm SOLIDWORKS đã được chứng minh là gói phù hợp với chúng tôi.”
Cải tiến chu kỳ thiết kế máy gia tốc hạn ngắn hạn
Kể từ khi triển khai phần mềm SOLIDWORKS, NSCL đã giảm các chu kỳ phát triển và tăng khả năng xem xét nhiều giải pháp kỹ thuật cho các vấn đề kỹ thuật. Trong khi sự thúc đẩy của quy trình công việc nhanh nhẹn và sản xuất tinh gọn đã hợp lý hóa hoạt động, Ottarson cho rằng tiết kiệm thời gian để dễ dàng thay đổi thiết kế cho các tổ hợp lớn trong phần mềm SOLIDWORKS và phần mềm tương tác được cải thiện giữa các kỹ sư NSCL và cơ sở chế tạo của phòng thí nghiệm .
“Không có vấn đề gì về loại thiết bị và chi tiết mà chúng tôi thiết kế cho các loại máy gia tốc hạt khác nhau, khả năng thay đổi thiết kế của chúng tôi mà không có nhiều thay đổi chi tiết bổ sung đã được cải thiện.” – Ottarson lưu ý. “Chúng tôi thực hiện hầu hết việc chế tạo nội bộ với phần mềm SOLIDWORKS. Các kỹ sư lập trình của chúng tôi có quyền truy cập vào mô hình rắn, giúp loại bỏ các câu hỏi và hiểu lầm. Vì các chi tiết của chúng tôi xuất hiện nhanh hơn, chúng tôi đã có thể mở rộng hoạt động của mình.
Tích hợp các công cụ mô phỏng để đánh giá chất lượng thiết kế máy gia tốc hạt
Việc chuyển sang phần mềm SOLIDWORKS cũng đã cho phép các kỹ sư của NSCL cải thiện chất lượng thiết kế và đạt được độ chính xác cao hơn bằng cách sử dụng các công cụ mô phỏng, cấu hình và xác thực tích hợp. Ví dụ, nhiều thiết kế của phòng thí nghiệm liên quan đến việc di chuyển các cơ chế khác nhau vào và ra khỏi đường đi của một chùm ion được gia tốc trong không gian rất nhỏ.
“Một số hộp dò của chúng tôi phải di chuyển một số thiết bị khác nhau, một số trong đó chiếm cùng một không gian vật lý, vào và ra khỏi chùm theo một cách rất chính xác, theo Ott Ottarson. Các công cụ phát hiện va chạm trong phần mềm SOLIDWORKS giúp chúng tôi đảm bảo rằng các máy dò không can thiệp lẫn nhau. Chúng tôi cũng sử dụng các khả năng thiết kế của phần mềm SOLIDWORKS để mô hình hóa các thiết bị của mình ở cả trạng thái được triển khai và rút lại, giúp chúng tôi nâng cao hiểu biết về động lực học của các tổ hợp.”
NSCL cũng sử dụng giải pháp phân tích động lực học chất lỏng (CFD) tích hợp SOLIDWORKS để phân tích hiệu suất nhiệt của các hệ thống làm mát nước mở rộng của nó và nghiên cứu các dòng khí trong chân không cho các thí nghiệm nhất định.
Hợp tác truyền thông tốt hơn
Bởi vì SOLIDWORKS có thể đọc và xuất ra nhiều loại dữ liệu CAD khác nhau và bao gồm cả ứng dụng truyền thông SOLIDWORKS eDrawings®, NSCL đã nhận ra mức độ hợp tác lớn hơn với các đối tác nghiên cứu của mình, bao gồm các nhà vật lý hạt nhân bị hạn chế hoặc không có kinh nghiệm CAD cơ học trước đây. “Chúng tôi hợp tác với các nhà khoa học gửi cho chúng tôi kế hoạch cho các thí nghiệm”, ông Ottarson nói. “Chúng tôi nhận được ý tưởng của họ ở nhiều định dạng CAD khác nhau và đôi khi phải lập mô hình thiết bị từ đầu.”
“Các tập tin eDrawings cũng là một trợ giúp lớn”, ông nói thêm. “Có thể đi đến một cuộc họp với một nhóm các nhà vật lý và cho họ thấy một hình ảnh 3D thực tế giúp cải thiện đáng kể thông tin liên lạc thiết kế.”
ViHoth Corporation
Đại lý phân phối ủy quyền SOLIDWORKS Việt Nam
Điện thoại: +84-24-3797 0256 – Hotline: 0982 018 497 – Email: Media@vihoth.com
