Ottimizzazione topologica e stampa 3d: componenti leggeri per l’industria

Eos ottimizzazione topologica e stampa 3d metalli - airbus

Siamo stati abituati a progettare secondo una visione booleana, sostenuta da tecnologie di produzione sottrattive o da tecniche di forgiatura, stampaggio a iniezione, o colata. La stampa 3D ha stravolto queste “regole”, conferendo ai progettisti l’opportunità di realizzare geometrie del tutto nuove ed in molti casi impossibili da produrre con le tecnologie “del passato”. Siamo convinti che il diffondersi dei sistemi di manifattura additiva in ambito industriale, spingerà al massimo il potenziale dell’ottimizzazione topologica.

Ottimizzazione topologica: cos’è

L’ottimizzazione topologica si basa su un algoritmo in grado di eliminare gli elementi ridondanti all’interno di un elemento finito, in base a criteri di carico assegnati e a vincoli geometrici. Un modello matematico al servizio di una nuova distribuzione delle masse, per la realizzazione di modelli più leggeri e performanti.

 

Ottimizzazione topologica e additive manufacturing

ottimizzazione topologica e stampa 3d - EOS_Aerospace_Ruag_AltairMolti progettisti fino ad ora sono stati spesso costretti ad arrovellarsi il cervello davanti all’elaboratore per trovar il modo di realizzare modelli particolarmente complessi. Lo studio delle geometrie, in alcuni casi, ha avuto un ruolo addirittura marginale rispetto alla progettazione dei dispositivi utili alla realizzazione delle geometrie stesse. Le tecnologie di produzione hanno infatti sempre avuto, fin ora, un ruolo decisivo nelle scelte progettuali. La stampa 3d e le tecnologie di additive manufacturing hanno letteralmente cambiato le regole. Oggi è possibile passare dallo schermo al modello fisico attraverso un semplice passaggio di file. La stampa 3d contempla cicli di realizzazione brevi e la quasi totale assenza di limiti per i progettisti. Una nuova tecnologia di produzione al servizio delle idee e di un nuovo metodo di progettazione focalizzato su ciò che si vuole realizzare, piuttosto che sul ‘come realizzarlo’.

 

Vantaggi dell’ottimizzazione topologica

Principali vantaggi dell’utilizzo dei sistemi di ottimizzazione topologica e stampa 3d:

  • Miglioramento delle caratteristiche meccaniche e fisiche dei componenti
  • Minori costi di produzione e minor utilizzo di materie prime
  • Riduzione dei componenti dei sistemi
  • Riduzione dei tempi di assemblaggio dei sistemi
  • Maggiore velocità di produzione ed immissione sul mercato dei prodotti (time to market)

 

Ottimizzazione topologica e lightweight design

I nuovi software di progettazione aprono a nuove frontiere legate prima di tutto alla riduzione del peso dei componenti. Eliminare il superfluo è infatti alla base dei sistemi di ottimizzazione topologica. I vantaggi della leggerezza non sono solo a vantaggio di chi produce ed utilizza un minor quantitativo di materia prima. Componenti più leggeri richiedono meno dispendio di energie e quindi costi minori, legati al trasporto o al movimento degli stessi. Nell’immagine sottostante abbiamo riportano un esempio di ottimizzazione topologica in campo aerospaziale. Il progetto è stato realizzato con software di ottimizzazione topologica Altair e con una stampante 3d Eos M 400. L’antenna del satellite SENTINEL-1B dopo essere stata processata attraverso il software di ottimizzazione topologica, ha ridotto il suo peso del 40% (da1.6kg a 0.94 kg). La stampante 3d professionale per metalli di EOS ha prodotto il modello in alluminio EOS Aluminium AlSi10M. ottimizzazione topologica - Altair software e stampante 3d professionale metallo eos Con l’utilizzo di sistemi di additive manufacturing e di stampanti 3D, è stato possibile sfruttare al meglio in nuovi metodi di progettazione per la realizzazione di nuove geometrie ottimizzate. Da questo punto di vista l’industria e soprattutto i progettisti, farebbero bene ad acquisire dimestichezza con i nuovi sistemi di ottimizzazione topologica a di additive manufacturing. Il mondo può essere ridisegnato completamente. Di sotto il video del processo di ottimizzazione topologica in capo Aerospaziale. Software di ottimizzazione topologica prodotto da Altair.

 

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