Airbus đang cải tiến cho máy bay nhẹ hơn bằng công nghệ thiết kế "ma thuật" của Autodesk

Airbus A320 là một cỗ máy trên không cồng kềnh, nặng tới 83 tấn khi đạt tải trọng toàn phần, phải đủ cứng cáp để chống đỡ được sức mạnh của gió nhưng vẫn phải đủ nhẹ nhõm để người ta vẫn có thể vận hành nó mà sinh lãi. Bất kỳ thứ gì xuất hiện trên máy bay đều là yếu tố tiêu hao nhiên liệu: theo tính toán, laptop bạn mang theo mình sẽ “nặng” tương đương hơn 33 cent nhiên liệu, tương đương 7.600 VNĐ. Một quyển tạp chí đặt sẵn trên máy bay, một cái khay đựng đồ ăn cũng đều tiêu tiền xăng của hãng.

Kỹ nghệ hàng không vẫn chưa đạt nhiều đột phá kể từ khi ta bắt đầu bay yên ổn trên cao, đó chính là lý do tại sao Airbus bắt tay với Autodesk - công ty chuyên về thiết kế và kỹ thuật để tìm ra chiếc máy bay của tương lai. Họ sử dụng công cụ có tên “thiết kế tạo sinh” - về cơ bản, là một phần mềm lập trình với một loạt giới hạn vật lý đời thực, mọi thiết kế sinh ra bởi phần mềm này đều phải tuân thủ những quy luật đó.

Thiết kế tạo sinh có thể hình dung ra một thiết kế ghế đơn giản nhưng cực kỳ cứng cáp, hay chế tạo nên những thiết kế của bộ phận máy bay có thể nhẹ mà rắn chắc vô cùng, ở một tỷ lệ chính xác mà não bộ con người không thể tính toán ra được.

Tính tới giờ, Airbus đã lợi dụng thiết kế tạo sinh để phát triển được “vách ngăn sinh học” cho khoang hành khách, nhẹ hơn 45%s so với bất kỳ thiết kế nào được sử dụng trước đây trước đây mà lại cứng cáp hơn tới 8%. Thế nhưng Airbus không muốn dừng lại tại đó, họ đang ứng dụng thiết kế tạo sinh vào để làm ra những bộ phận khác của máy bay nữa.

Phần dọc của cánh đuôi máy bay, hay tên chính xác là thiết bị ổn định dọc - vertical stabilizer đã nhẹ hơn 20% so với trước, lớp bọc bên trong khoang hành khách đã được thiết kế lại. Thậm chí thiết kế tạo sinh ảnh hưởng đến cả … cách xây dựng xưởng sản xuất sao cho hiệu quả về cả hiệu năng và chi phí.

Đây là cách thiết kế tạo sinh thay đổi kết cấu “con chim sắt”:

Một người kỹ sư có thể chỉ rõ ra rằng một bộ phận mới của máy bay sẽ phải là cầu nối giữa hai cấu trúc khác theo một cách cụ thể, và phải chịu được lượng lực là bao nhiêu. Với những thông tin đó, phần mềm có thể tính toán MỌI cách để thỏa mãn các yêu cầu cho trước, ví dụ như một cấu trúc vi lưới đặc biệt hay những cấu trúc rất nhỏ có thể được in lên bề mặt của vật liệu.

“Một nhà thiết kế sẽ thêm thắt các chi tiết, đưa vào thiết kế thêm khả năng đỡ hay độn cho dày thêm nếu họ thấy cần thiết. Với thiết kế tạo sinh, bạn có thể tạo ra được một loại thuật toán hình học,” David Benjamin, giám đốc nghiên cứu tại Autodesk cho hay. “Thay vì bắt đầu bằng một hình khối lớn, rồi cho thêm các yếu tố đỡ vào cho ổn định, bạn có thể dần dần phát triển để có được hình dáng cuối cùng. Đây là một lối tư duy hoàn toàn mới.”

Rồi trí tuệ nhân tạo sẽ cho ra hàng trăm thiết kế với đủ thông số khác nhau, các con số đều được liệt kê chi tiết. Người kỹ sư sẽ chọn ra những thiết kế nào có thông số cân bằng nhất, và trong quá trình này, AI cũng sẽ học được đâu là thông số phù hợp nhất để hoàn thiện bản thân trong các thiết kế tương lai.

Đôi khi, việc chỉnh sửa đơn giản bất ngờ; với phần mềm của Autodesk (đã được chỉnh sửa suốt 4-5 năm qua), một kỹ sư có toàn quyền điều khiển cân nặng hay cấu trúc của một thiết kế. Khi cộng tác với Airbus, Autodesk thử nghiệm thêm một bước nữa: đưa vào quá trình thiết kế những biến số độc nhất và phức tạp. Càng nói, càng thấy toàn bộ “dây chuyền sản xuất” này giống một cỗ máy tự động, hơn là có bàn tay can thiệp của kỹ sư.

“Với việc lắp ra một chiếc máy bay, bạn phải tính tới cả sự thoải mái của người ngồi bên trong, lượng năng lượng cần có để tạo ra các vật liệu lắp ráp, lượng tài sản đổ vào để sản xuất nó,” giám đốc Benjamin nói. “Thiết kế tạo sinh là cách tốt nhất để vận hành toàn bộ quá trình phức tạp ấy. Giá trị của hệ thống sẽ ngày một cao khi quá trình sản xuất ngày một phức tạp.”

Airbus dự định xây dựng một nhà máy sản xuất động cơ nữa ở Hamburg, Đức, dự kiến sẽ khởi công trong năm 2020 này. Với Autodesk trợ sức, Airbus đang ứng dụng thiết kế tạo sinh vào việc thiết kế nhà máy sản xuất; họ đặt ra khoảng 10 tiêu chí, từ những thứ đơn giản như cấu trúc cơ bản, dòng người qua lại trong nhà máy cho tới những yếu tố phức tạp như việc sử dụng năng lượng hiệu quả, vận chuyển người và hàng hóa trong khuôn viên nhà máy hay thậm chí là nhiệt độ trong nhà máy sao cho công nhân thoải mái nhất.

Autodesk tốn rất nhiều thời gian để tạo ra một công cụ thiết kế tạo sinh phù hợp với những yêu cầu phức tạp từ phía Airbus. Nhưng thời gian đầu tư tinh chỉnh công cụ sẽ cho ra kết quả lâu dài: thiết kế tạo sinh sẽ tăng tính tự động hóa, và rồi sẽ đặt chân được sang những ngành khác, những khía cạnh thiết kế khác.

Ngày hôm nay, thuật toán thiết kế nên các bộ phận của máy bay - nó đã hiệu quả trong cơ khí chính xác. Ngày mai, thuật toán vẽ nên kết cấu một xưởng sản xuất khổng lồ, có thể để mắt tới từng tiểu tiết nhỏ như nhiệt độ trong xưởng hay phức tạp như lượng điện đầu vào bao nhiêu thì đủ. Ai mà biết nó sẽ còn làm được gì trong thập kỷ mới.

Theo FastCompany