Cầu in 3D: Generative Design vs Truyền thống (Bridges, Generative Design and Traditional)

Những mẫu cầu in 3D này được tạo ra cho một dự án Hội chợ Khoa học & Kỹ thuật cấp trung học, nhằm khảo sát cách các kết cấu đỡ theo generative design (tối ưu hoá bằng AI) so sánh với các kết cấu đỡ truyền thống trên những kiểu cầu khác nhau. Các mẫu được thiết kế trong Fusion 360, in bằng PETG, và kiểm tra bằng phép thử tải treo hai điểm (controlled two-point hanging load test).

Tổng cộng có mười thiết kế cầu được dựng mẫu, bao gồm cả phiên bản truyền thống và phiên bản generative design. Tuy nhiên, do giới hạn thời gian và vật liệu, chỉ có sáu cây cầu được đem đi thử nghiệm thực tế. Các loại cầu đã thử gồm:

• Cầu dầm (Beam Bridge) (Truyền thống và Generative Design)

• Cầu giàn Warren (Warren Truss Bridge) (Truyền thống và Generative Design)

• Cầu vòm thật (True Arch Bridge) (Truyền thống và Generative Design)

Mỗi mẫu được tăng tải dần bằng các quả cân đã đo để quan sát độ võng (deflection), nứt (cracking) và hành vi phá huỷ (failure behavior). Mục tiêu không phải mô phỏng y hệt cầu ngoài đời thực, mà là so sánh cách những chiến lược kết cấu đỡ khác nhau phân bố lực và chống biến dạng trong cùng điều kiện.

Các kết cấu đỡ theo generative design được tạo bằng các công cụ tối ưu hoá dựa trên AI, giúp loại bỏ phần vật liệu không cần thiết nhưng vẫn giữ độ bền, nên thường cho ra hình dạng hữu cơ, không theo kiểu truyền thống. Những cấu trúc này được đem so trực tiếp với các thiết kế dạng thanh thẳng, kiểu quy ước vốn hay dùng trong kỹ thuật cầu.

Các mẫu này phục vụ mục đích giáo dục và trình diễn, cho thấy trí tuệ nhân tạo có thể ảnh hưởng tới tương lai của kỹ thuật kết cấu như thế nào. Rất phù hợp để trưng bày lớp học, làm dự án science fair, hoặc cho ai quan tâm tới thiết kế cầu, generative engineering, hay vật lý ứng dụng.