Čo je topologická optimalizácia?

V skratke je to metóda pre návrh najvhodnejšieho geometrického tvaru telesa alebo zostavy pri známych okrajových podmienkach.

V praxi jej využitím dokážeme navrhnúť tvar výrobku so značnou úsporou objemu a teda aj hmotnosti. Výrobky, ktoré sú takto “optimálne odľahčené” majú obvykle tvar, ktorý je konvečnými metódami výrobami ťažko vyrobiteľný alebo ekonomicky neefektívny. Preto vo veľa prípadoch je vhodnou metódou výroby práve aditívna výroba (3D tlač).

Pre spustenie výpočtu topologickej optimalizácie (metódou konečných prvkov – MKP) je potrebné mať už hrubý 3D návrh tvaru telesa, ktoré sa bude optimalizovať.

Ďalej je potrebné poznať okrajové podmienky:

1. odobratie potrebných stupňov voľnosti v priestore,
2. veľkosť a smer pôsobenia síl a momentov,
3. priradenie materiálových vlastností.

Keď už máme všetky tieto okrajové podmienky správne definované, ešte je nemenej dôležité nastaviť spôsob výpočtu, resp. ciele tejto optimalizácie. Výsledkom výpočtu je teda ideálny tvar telesa alebo zostavy, ktorý spĺňa súčasne mechanické a pevnostné predpoklady a zároveň je maximálne odľahčený (s určitým koeficientom bezpečnosti).

Topologická optimalizácia

Táto metóda je obzvlášť vhodná pre optimalizáciu dielov pre letecký a automobilový priemysel, kde sa hmotnostná úspora dielov dlhodobo prejaví na úspore paliva. V ďalších oblastiach sa začína čoraz viac používať, avšak vzhľadom na ekonomický a časový charakter aditívnej výroby (aditívna výroba je časovo náročnejšia v porovnaní s konvečnými metódami výroby) sa zatiaľ výraznejšie nepresadila.

S pokrokom technologického procesu aditívnej výroby a znižovania cien materiálu sa v nasledujúcich rokoch očakáva jej rastúca tendencia postupne do všetkých oblastí priemyslu.

Viac informácií o ponúkaných službách topologickej optimalizácie nájdete na našej stránke Topologická optimalizácia.

Existuje aj alternatívna výpočtová metóda, tzv. generatívny dizajn.

Podobne ako metóda topologickej optimalizácie, jedná sa metódu pre výpočet najvhodnejšieho geometrického tvaru telesa alebo zostavy pri známych okrajových podmienkach. Oproti topologickej optimalizácií je rozdiel v tom, že objem sa v priestore postupne tvorí a iteruje, pričom pri topologickej optimalizácií sa len odoberá už z existujúceho a vopred zadefinovaného objemu.

Viac informácií o ponúkaných službách generatívneho dizajnu nájdete na našej stránke Generatívny dizajn.

Zdroj titulnej fotografie: Autodesk PowerMill
Zdroj fotografie v článku: padtinc.com