3 vantagens da otimização de topologia que sua equipe de produto não pode perder

A otimização de topologia (TO ou TopOp) é um método matemático que otimiza o layout do material dentro de um determinado espaço, levando em consideração determinadas restrições de carga ou limite. A otimização de topologia permite que os projetistas otimizem um componente ou peça mecânica, normalmente por meio da redução de material.

A otimização de topologia é uma forma de projeto generativo, que se refere à combinação de três disciplinas diferentes – projeto, simulação e otimização – para criar uma simulação que considera milhares de milhões de graus de liberdade para criar uma solução ideal.

A otimização da topologia permite que os projetistas alcancem um equilíbrio cuidadoso entre resistência e acessibilidade, determinando como criar uma peça suficientemente forte usando o mínimo de material possível. Ele faz isso de uma maneira que seria incrivelmente difícil de conseguir sem a ajuda de um computador. Isso às vezes pode resultar em algumas formas estranhas, e é por isso que a otimização da topologia anda de mãos dadas com a manufatura aditiva; A impressão 3D é a ferramenta mais eficaz para fabricar essas peças complexas.

O software de otimização de topologia permite que os projetistas aproveitem a liberdade oferecida pela manufatura aditiva. No entanto, até recentemente, era proibitivamente caro para muitas equipes de produtos. Foi apenas nos últimos anos que a otimização de topologia se tornou um recurso integrado em muitos programas CAD populares, tornando-o muito mais acessível. Veja o que as equipes de produto precisam saber sobre essa ferramenta poderosa.

Como funciona a otimização de topologia

Os métodos de otimização de topologia mais populares e práticos são baseados em elementos finitos (FE). FE refere-se a um método de projeto que se baseia em simulações para determinar quais áreas de um objeto não são estruturalmente críticas e, portanto, podem ser potencialmente removidas.

O primeiro passo para a otimização da topologia baseada em FE é definir as cargas, acessórios, restrições e “espaço de projeto”, ou o volume máximo que uma determinada peça pode ocupar. O software analisará as restrições específicas para oferecer várias opções de design de peças e orientar o projetista na direção do melhor design possível. Quando um projeto é selecionado, o software repetirá o processo para refinar a geometria

Geralmente, as peças projetadas usando otimização de topologia usam menos material para obter os mesmos ou melhores resultados, traduzindo-se em economia direta de custos e um produto aprimorado. Como a otimização da topologia pode reduzir o excesso de peso de muitos projetos, a tecnologia é especialmente popular para componentes metálicos nas indústrias aeroespacial e automotiva, ambas beneficiando-se de maior eficiência de combustível quando o volume ou peso dos materiais das peças são reduzidos. Além disso, como a otimização da topologia e a fabricação aditiva permitem que os designers imitem de perto as formas orgânicas, a tecnologia está sendo cada vez mais aproveitada para aplicações médicas.

Benefícios da otimização de topologia

As vantagens da otimização de topologia vão além da redução de material. Alguns de seus outros benefícios incluem:

• Um processo de design abreviado: A otimização da topologia pode reduzir drasticamente os prazos de desenvolvimento de produtos — o que se traduz em custos reduzidos. O processo automatizado geralmente leva a peças com melhor desempenho em muito menos tempo do que seria necessário para os métodos tradicionais de projeto.
• Melhor desempenho: O melhor design para uma determinada peça nem sempre é intuitivo, e é possível que uma equipe de design nunca o tenha criado sem a ajuda de um computador. Os algoritmos de otimização de topologia não têm os preconceitos que os humanos têm, por isso tendem a desconsiderar a estética e as regras comuns de design em favor de um desempenho aprimorado.

Maior eficiência energética e de custo. A otimização da topologia elimina quaisquer recursos ou materiais desnecessários, reduzindo o desperdício e o custo. Além disso, como essas peças são mais leves, elas também tendem a reduzir a demanda de energia em suas aplicações de uso final.

Software de otimização de topologia popular

O software de otimização de topologia pode ser adquirido como uma ferramenta independente ou como um módulo integrado ao CAD. Dois grandes players na otimização de topologia são Altair e Dassault Systèmes. A Altair lançou a ferramenta OptiStruct pela primeira vez em 1994, e a General Motors foi seu primeiro cliente. A Dassault Systèmes é responsável por vários módulos TopOp populares, incluindo Tosca e ATOM.

Um punhado de programas CAD populares, incluindo Solidworks e Creo, vêm com ferramentas de otimização de topologia integradas. Observe que essas ferramentas tendem a ser menos poderosas e cheias de recursos do que o software TO autônomo. Dito isso, eles são capazes de fornecer informações valiosas durante o processo de design.

O nTop Platform é um novo tipo de software CAD cujos módulos TopOp integrados permitem a saída de dados de simulações para direcionar diretamente parâmetros de projeto, como espessura de parede variável ou espessura de viga treliçada, trazendo novas funcionalidades para o cenário do software.

Introdução à otimização de topologia

Tanto as empresas modernas quanto os consumidores exigem soluções mais rápidas, mais eficientes, mais eficazes e mais ecológicas do que nunca. A otimização de topologia pode oferecer esses benefícios e muito mais às equipes de produto. Felizmente, a tecnologia também está se tornando mais amplamente acessível. No entanto, aproveitar ao máximo o software TO e otimizar o processo de desenvolvimento de produtos exige que as equipes tenham um profundo conhecimento funcional de como usar a tecnologia de forma eficaz.

Equipes de produtos de todas as formas e tamanhos que estejam interessadas em aproveitar a otimização de topologia para criar peças de melhor desempenho e menos dispendiosas em velocidade podem consultar os especialistas da Fast Radius. Nossa equipe de designers, engenheiros, tecnólogos e gerentes de projeto experientes são especialistas em design digital, simulação e otimização de desempenho. Nossa missão é ajudar nossos clientes a tornarem coisas novas possíveis.

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