3 преимущества оптимизации топологии, которые ваша команда разработчиков не может позволить себе упустить

Оптимизация топологии (TO или TopOp) — это математический метод, оптимизирующий расположение материалов в заданном пространстве с учетом заданной нагрузки или граничных ограничений. Оптимизация топологии позволяет разработчикам оптимизировать механический компонент или деталь, как правило, за счет уменьшения материала.

Оптимизация топологии – это форма генеративного проектирования, которая представляет собой сочетание трех различных дисциплин – проектирования, моделирования и оптимизации – для создания моделирования, учитывающего тысячи миллионов степеней свободы для создания оптимального решения.

Оптимизация топологии позволяет разработчикам достичь тщательного баланса между прочностью и доступностью, определяя, как создать достаточно прочную деталь с использованием минимально возможного материала. Он делает это таким образом, что было бы невероятно сложно достичь без помощи компьютера. Иногда это может приводить к странным формам, поэтому оптимизация топологии идет рука об руку с аддитивным производством; 3D-печать — наиболее эффективный инструмент для изготовления этих сложных деталей.

Программное обеспечение для оптимизации топологии в конечном итоге позволяет разработчикам воспользоваться свободой, предлагаемой аддитивным производством. Однако до недавнего времени это было непомерно дорого для многих продуктовых команд. Только в последние несколько лет оптимизация топологии стала встроенной функцией многих популярных программ САПР, что сделало ее гораздо более доступной. Вот что нужно знать продуктовым командам об этом мощном инструменте.

Как работает оптимизация топологии

Наиболее популярные и практичные методы оптимизации топологии основаны на конечных элементах (КЭ). FE — это метод проектирования, основанный на моделировании, чтобы определить, какие области объекта не являются структурно критическими и, следовательно, потенциально могут быть удалены.

Первым шагом к оптимизации топологии на основе КЭ является определение нагрузок, креплений, ограничений и «проектного пространства» или максимального объема, который потенциально может занимать данная деталь. Затем программное обеспечение проанализирует конкретные ограничения, чтобы предложить несколько вариантов дизайна детали и направить проектировщика в направлении наилучшего возможного дизайна. Когда дизайн выбран, программа повторяет процесс для уточнения геометрии

Как правило, детали, разработанные с использованием оптимизации топологии, требуют меньше материала для достижения тех же или лучших результатов, что приводит к прямой экономии средств и улучшению продукта. Поскольку оптимизация топологии может уменьшить лишний вес многих конструкций, эта технология особенно популярна для металлических компонентов в аэрокосмической и автомобильной промышленности, которые выигрывают от повышения эффективности использования топлива при уменьшении объема или веса материалов деталей. Более того, поскольку оптимизация топологии и аддитивное производство позволяют разработчикам точно имитировать органические формы, эта технология все чаще используется в медицинских целях.

Преимущества оптимизации топологии

Преимущества оптимизации топологии не ограничиваются сокращением количества материалов. Некоторые из его других преимуществ включают в себя:

• Сокращенный процесс проектирования: Оптимизация топологии может значительно сократить сроки разработки продукта, что приводит к снижению затрат. Автоматизированный процесс обычно приводит к созданию более качественных деталей за гораздо меньшее время, чем при использовании традиционных методов проектирования.
• Повышение производительности: Лучший дизайн для данной детали не всегда интуитивно понятен, и возможно, команда дизайнеров никогда бы не придумала его без помощи компьютера. Алгоритмы оптимизации топологии не имеют предвзятости, как люди, поэтому они, как правило, игнорируют эстетику и общие правила проектирования в пользу повышения производительности.

Повышенная энергоэффективность и экономичность. Оптимизация топологии устраняет любые ненужные функции или материалы, сокращая как потери, так и затраты. Более того, поскольку эти детали легче, они также имеют тенденцию снижать энергопотребление в своих конечных приложениях.

Популярное программное обеспечение для оптимизации топологии

Программное обеспечение для оптимизации топологии можно приобрести как отдельный инструмент или модуль, интегрированный в САПР. Двумя основными игроками в области оптимизации топологии являются Altair и Dassault Systèmes. Компания Altair впервые выпустила инструмент OptiStruct в 1994 году, и General Motors стала его первым заказчиком. Dassault Systèmes отвечает за несколько популярных модулей TopOp, включая Tosca и ATOM.

Несколько популярных программ САПР, включая Solidworks и Creo, поставляются со встроенными инструментами оптимизации топологии. Обратите внимание, что эти инструменты, как правило, менее мощные и многофункциональные, чем отдельное программное обеспечение TO. Тем не менее, они способны предоставить ценную информацию в процессе проектирования.

nTop Platform — это новый тип программного обеспечения САПР, в котором встроенные модули TopOp позволяют выводить данные моделирования для непосредственного управления параметрами конструкции, такими как переменная толщина стенки или толщина решетчатой ​​балки, привнося новые функциональные возможности в программный ландшафт.

Начало работы с оптимизацией топологии

Как современному бизнесу, так и потребителям требуются решения, которые быстрее, эффективнее, эффективнее и экологичнее, чем когда-либо прежде. Оптимизация топологии может предоставить эти и другие преимущества продуктовым командам. К счастью, технология становится все более доступной. Однако для того, чтобы максимально эффективно использовать программное обеспечение TO и оптимизировать процесс разработки продукта, необходимо, чтобы команды обладали глубокими функциональными знаниями о том, как эффективно использовать технологию.

Производственные группы всех форм и размеров, которые заинтересованы в оптимизации топологии для создания более производительных и менее дорогих деталей с высокой скоростью, могут проконсультироваться со специалистами Fast Radius. Наша команда опытных дизайнеров, инженеров, технологов и руководителей проектов является экспертом в области цифрового проектирования, моделирования и оптимизации производительности. Наша миссия – помочь нашим клиентам сделать новые вещи возможными.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше, и посетите наш учебный центр для получения информации о новейших производственных технологиях.