I. Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong thiết kế cơ khí
Đề tài nghiên cứu tập trung vào ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong thiết kế cơ khí, cụ thể là việc ứng dụng các mô đun tối ưu hóa trong phần mềm Autodesk Inventor 2018, Fusion 360 và Solid Edge 2020. AI được sử dụng để tối ưu hóa hình dạng và khối lượng của các chi tiết máy, giúp tiết kiệm vật liệu và tạo ra các thiết kế độc đáo. Nghiên cứu bao gồm phần lý thuyết về tối ưu hóa cấu trúc, tối ưu hóa hình dạng (Shape Optimization), tối ưu hóa kích thước (Sizing Optimization) và tối ưu hóa cấu trúc liên kết (Topology Optimization). Các phương pháp này được áp dụng thực tế qua các case studies, ví dụ như tối ưu hóa thiết kế cánh máy bay, dầm chữ I, giá đỡ. Kết quả cho thấy khả năng giảm chi phí thiết kế và nâng cao hiệu quả thiết kế. Ứng dụng AI trong sản xuất cơ khí cũng được đề cập đến, nhấn mạnh xu hướng thiết kế hiện đại và công nghệ in 3D.
1.1 Cơ sở lý thuyết tối ưu hóa
Phần này trình bày khái niệm tối ưu hóa cấu trúc. Tối ưu hóa cấu trúc bao gồm việc xác định phân bố vật liệu tốt nhất để truyền hoặc hỗ trợ tải trọng, đồng thời tuân thủ các ràng buộc sản xuất và sử dụng. Ba phương pháp chính được đề cập: Sizing Optimization (SiO), Shape Optimization (ShO) và Topology Optimization (TO). SiO tập trung vào việc tối ưu hóa kích thước các thành phần cấu trúc. ShO tối ưu hóa hình dạng và đường biên của cấu trúc. TO tìm kiếm mô hình bố trí vật liệu tối ưu trên miền thiết kế. Các ưu điểm của tối ưu hóa bao gồm khả năng tăng khả năng chịu tải, đơn giản hóa thiết kế, tiết kiệm thời gian và chi phí. Tuy nhiên, một số hạn chế cũng được nêu ra, chẳng hạn như khó khăn trong sản xuất đối với một số hình dạng được tối ưu hóa. Nghiên cứu đề cập đến ứng dụng trong lĩnh vực hàng không với ví dụ về tối ưu hóa cánh máy bay và khung sườn. Ứng dụng AI trong thiết kế cơ khí tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng hiệu quả các phương pháp này.
1.2 Thực tiễn ứng dụng AI tại HCMUTE
Đề tài thực hiện các case studies để minh họa việc áp dụng các mô đun tối ưu hóa trong các phần mềm thiết kế. AI trong thiết kế cơ khí HCMUTE được thể hiện rõ qua việc sử dụng Autodesk Inventor 2018, Fusion 360 và Solid Edge 2020. Các ví dụ cụ thể bao gồm thiết kế bracket, tấm đỡ, và thành phần Front Upper Arm trong hệ thống treo. Quá trình tối ưu hóa bao gồm các bước: thêm vật liệu, ràng buộc, tải trọng, điều chỉnh cài đặt, và phân tích phần tử hữu hạn. Kết quả được phân tích và so sánh, cho thấy giảm khối lượng và tối ưu hóa độ bền của các chi tiết. Nghiên cứu nhấn mạnh nghiên cứu AI tại HCMUTE tập trung vào việc ứng dụng thực tiễn, kết hợp lý thuyết với thực hành để đào tạo sinh viên. Học máy trong thiết kế cơ khí được tích hợp thông qua việc sử dụng các phần mềm tối ưu hóa. Việc in 3D sản phẩm đã được tối ưu hóa cũng được đề cập, chứng minh tính khả thi của phương pháp này. Thiết kế cơ khí hiện đại được định hình bởi việc kết hợp AI và các phần mềm tiên tiến.
1.3 Kết luận và định hướng phát triển
Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của ứng dụng AI trong thiết kế cơ khí. Việc sử dụng các phần mềm tối ưu hóa kết hợp với AI cho phép tối ưu hóa hình dạng và khối lượng các chi tiết máy, dẫn đến giảm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất. Nghiên cứu cũng góp phần vào giáo dục AI trong thiết kế cơ khí tại HCMUTE, trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng cần thiết. Tuy nhiên, nghiên cứu cần được mở rộng để xem xét các yếu tố khác như độ tin cậy, khả năng sản xuất, và chi phí sản xuất. Nghiên cứu khoa học về AI và thiết kế cơ khí tại HCMUTE nên tập trung vào việc phát triển các thuật toán AI tiên tiến và ứng dụng chúng vào các lĩnh vực thiết kế cơ khí phức tạp hơn. Phần mềm thiết kế cơ khí sử dụng AI cần được phát triển và cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp. Xu hướng AI trong thiết kế cơ khí hướng tới việc tạo ra các thiết kế thông minh, tự động hóa và tối ưu hóa quy trình thiết kế.
