Аддитивное производство, в отличие от традиционных методов обработки, позволяет изготавливать детали со сложной геометрией, общий вес которых можно оптимизировать, используя численный метод, называемый «оптимизация топологии».
Эта техника буквально состоит в «удалении» материала, когда усилия не проходят с использованием программного обеспечения для оптимизации. Среди наиболее известных — программное обеспечение DesignSpace от Ansys, Tosca из Dassault Systèmes, Autodesk Within Labs и SolidThinking Inspire.
Оптимизация топологии, как это работает?
Оптимизация топологии начинается с создания грубой трехмерной модели во время проектирования или использования уже существующей детали для эволюции, к которой будет прикладываться различная нагрузка и силы, поддерживаемые деталью (например, давление на фиксирующие выступы).
Затем программное обеспечение отвечает за расчет всех примененных ограничений, представленных красным (обязательные элементы детали) и синим (бесполезные элементы).
На этом уровне можно выполнить разрезание детали, чтобы удалить детали, на которые не действуют усилия. Черновик будущей оптимизированной части тогда уже виден.
Окончательная геометрия, отвечающая как механическим, так и конструктивным требованиям, может быть окончательно достигнута после сглаживания заготовки.
Чтобы получить представление о выигрыше, следующий кусок имел начальный вес 2 кг и мог быть оптимизирован так, чтобы весить только 327 г, что составляет 83,4% для механической прочности, соответствующей спецификациям.
Кто использует оптимизацию топологии и для каких целей?
Автомобиль быстро решил эту проблему по причинам сокращения прямых затрат за счет экономии товаров, связанной с размерами серий. Действительно, выигрыш в несколько граммов на транспортное средство при производстве в несколько миллионов единиц означает сэкономленные тонны материала.
Аэронавтика , со своей стороны, заинтересована в сокращении косвенных расходов. Легкий самолет потребляет меньше топлива, что в долгосрочной перспективе создает значительную экономию для авиакомпании.
В автомобильной промышленности литье является преобладающим методом, который позволяет нам приближаться к этому виду сложных профилей. Напротив, с техникой обработки в массе, в основном используемой в аэронавтике, эти формы труднодостижимы. Это ограничение тем более верно, если деталь имеет замкнутый контур, подобно механизму, заключенному в ствол, что предотвращает какие-либо операции обычным способом.
В настоящее время аддитивное производство преодолевает эти проблемы, предоставляя дизайнерам больше свободы в дизайне, одновременно снижая материальные и топливные затраты.
