Optymalizacja topologiczna to jedna z najdynamiczniej rozwijających się dziedzin w obszarze projektowania przemysłowego, w dużej mierze za sprawą możliwości jakie dają technologie przyrostowe. Łącząc te dwie rzeczy w całość, można otrzymać jedyne w swoim rodzaju konstrukcje, które z jednej strony mają specyficzną, niejednorodną strukturę wewnętrzną, dużo lżejszą niż w przypadku tradycyjnych, litych elementów, a z drugiej niejednokrotnie są przez to jeszcze bardziej wytrzymałe. Przykładem skutecznej optymalizacji topologicznej jest projekt włoskiego motocyklu sportowego – Vins Motors Duecinquanta, gdzie znacząco zredukowano wagę pojazdu.
Duetinquanta został zaprojektowany przy pomocy pakietu oprogramowania Asotech i Ansys Mechanical, wykorzystując symulację do iteracji projektu motocykla, ze szczególnym użyciem narzędzi do optymalizacji topologii i analizy zmęczenia.
Asotech i Vins rozpoczęli prace od optymalizacji frontowej części motocykla, ładując jego geometrię do Mechanical i przypisując jej szereg obciążeń przed zdefiniowaniem obszarów części, które musiały pozostać stałe – jak połączenia z innymi elementami. Zespół dodał również cel optymalizacji – zmniejszenie masy motocykla przy jednoczesnym ograniczeniu maksymalnego obciążenia. Na podstawie tych danych wejściowych oprogramowanie pokazało zespołowi, gdzie można usunąć materiał, a ile jest niezbędne do zachowania.
Zespół zbadał, czy można zmniejszyć ciężar modyfikując dane wejściowe i wykorzystując nową część jako kolejny punkt wyjścia do optymalizacji topologii.
Optymalizacja topologii pokazuje ile materiału należy usunąć lub zatrzymać
Gdy zespół uznał wyniki optymalizacji topologii za satysfakcjonujące, przeszedł do etapu analizy zmęczeniowej, ponieważ inżynierowie obawiali się, że żywotność optymalizowanych konstrukcji była na styku granic bezpieczeństwa. Analiza zmęczenia pokazała jedna, że można bezpiecznie wyciąć więcej materiału niż pierwotnie uważano za możliwe.
Ostateczna waga części została zmniejszona o 10 kg
Po kilku kolejnych iteracjach optymalizacji topologii przedni część motocykla została obniżona z początkowych 18 kg do 8 kg. Dzięki temu samemu podejściu zastosowanemu do wszystkich elementów podwozia motocykla, Duecinquanta dysponuje teraz dużo wyższym stosunkiem mocy do masy w przypadku silnika dwusuwowego.
Źródło: www.develop3d.com