3 avantages de l'optimisation de la topologie que votre équipe produit ne peut pas se permettre de manquer

L'optimisation de la topologie (TO ou TopOp) est une méthode mathématique qui optimise la disposition des matériaux dans un espace donné, en tenant compte des restrictions de charge ou de limites données. L'optimisation de la topologie permet aux concepteurs d'optimiser un composant ou une pièce mécanique, généralement grâce à la réduction des matériaux.

L'optimisation de la topologie est une forme de conception générative, qui fait référence à la combinaison de trois disciplines différentes (conception, simulation et optimisation) pour créer une simulation prenant en compte des milliers de millions de degrés de liberté pour créer une solution optimale.

L'optimisation de la topologie permet aux concepteurs d'atteindre un équilibre délicat entre résistance et prix abordable, en déterminant comment créer une pièce suffisamment résistante en utilisant le moins de matériau possible. Il le fait d'une manière qui serait incroyablement difficile à réaliser sans l'aide d'un ordinateur. Cela peut parfois entraîner des formes étranges, c'est pourquoi l'optimisation de la topologie va de pair avec la fabrication additive; L'impression 3D est l'outil le plus efficace pour fabriquer ces pièces complexes.

Les logiciels d'optimisation de la topologie permettent finalement aux concepteurs de tirer parti de la liberté offerte par la fabrication additive. Cependant, jusqu'à récemment, il était d'un coût prohibitif pour de nombreuses équipes de produits. Ce n'est qu'au cours des dernières années que l'optimisation de la topologie est devenue une fonctionnalité intégrée dans de nombreux programmes de CAO populaires, ce qui la rend beaucoup plus accessible. Voici ce que les équipes produit doivent savoir sur cet outil puissant.

Fonctionnement de l'optimisation de la topologie

Les méthodes d'optimisation de la topologie les plus populaires et les plus pratiques sont basées sur les éléments finis (FE). EF fait référence à une méthode de conception qui s'appuie sur des simulations pour déterminer quelles zones d'un objet ne sont pas structurellement critiques et peuvent donc être potentiellement supprimées.

La première étape de l'optimisation de la topologie basée sur les éléments finis consiste à définir les charges, les fixations, les contraintes et «l'espace de conception», ou le volume maximal qu'une pièce donnée peut potentiellement occuper. Le logiciel analysera ensuite les contraintes spécifiques pour proposer plusieurs options de conception de pièces et guider le concepteur vers la meilleure conception possible. Lorsqu'un dessin est sélectionné, le logiciel répétera le processus pour affiner la géométrie

En règle générale, les pièces conçues à l'aide de l'optimisation de la topologie utilisent moins de matériau pour obtenir des résultats identiques ou meilleurs, ce qui se traduit par des économies de coûts directes et un produit amélioré. Étant donné que l'optimisation de la topologie peut réduire l'excès de poids de nombreuses conceptions, la technologie est particulièrement populaire pour les composants métalliques dans les industries aérospatiale et automobile, qui bénéficient toutes deux d'une efficacité énergétique accrue lorsque le volume ou le poids des matériaux des pièces sont réduits. De plus, comme l'optimisation de la topologie et la fabrication additive permettent aux concepteurs d'imiter étroitement les formes organiques, la technologie est de plus en plus exploitée pour les applications médicales.

Avantages de l'optimisation de la topologie

Les avantages de l'optimisation de la topologie vont au-delà de la réduction des matériaux. Certains de ses autres avantages incluent :

• Un processus de conception raccourci : L'optimisation de la topologie peut réduire considérablement les délais de développement de produits, ce qui se traduit par une réduction des coûts. Le processus automatisé permet généralement d'obtenir des pièces plus performantes en beaucoup moins de temps qu'il n'en faudrait pour les méthodes de conception traditionnelles.
• Meilleures performances : La meilleure conception pour une pièce donnée n'est pas toujours intuitive, et il est possible qu'une équipe de conception ne l'aurait jamais trouvée sans l'aide d'un ordinateur. Les algorithmes d'optimisation de la topologie n'ont pas les biais que les humains ont, ils ont donc tendance à ignorer l'esthétique et les règles de conception courantes en faveur de performances améliorées.

Meilleure efficacité énergétique et économique. L'optimisation de la topologie élimine toutes les fonctionnalités ou matériaux inutiles, réduisant à la fois les déchets et les coûts. De plus, comme ces pièces sont plus légères, elles ont également tendance à réduire la demande d'énergie dans leurs applications d'utilisation finale.

Logiciel d'optimisation topologique populaire

Le logiciel d'optimisation de la topologie peut être acheté en tant qu'outil autonome ou module intégré à la CAO. Altair et Dassault Systèmes sont deux acteurs majeurs de l'optimisation topologique. Altair a lancé l'outil OptiStruct pour la première fois en 1994 et General Motors a été son premier client. Dassault Systèmes est responsable de plusieurs modules TopOp populaires, dont Tosca et ATOM.

Une poignée de programmes de CAO populaires, dont Solidworks et Creo, sont livrés avec des outils d'optimisation de la topologie intégrés. Notez que ces outils ont tendance à être moins puissants et moins riches en fonctionnalités que les logiciels TO autonomes. Cela dit, ils sont capables de fournir des informations précieuses au cours du processus de conception.

nTop Platform est un nouveau type de logiciel de CAO dont les modules TopOp intégrés permettent la sortie de données de simulations pour piloter directement des paramètres de conception tels que l'épaisseur de paroi variable ou l'épaisseur de poutre en treillis, apportant de nouvelles fonctionnalités au paysage logiciel.

Démarrer avec l'optimisation de la topologie

Les entreprises modernes et les consommateurs exigent des solutions plus rapides, plus efficaces, plus efficaces et plus respectueuses de l'environnement que jamais. L'optimisation de la topologie peut offrir ces avantages et bien plus encore aux équipes produit. Heureusement, la technologie devient également plus largement accessible. Cependant, tirer le meilleur parti des logiciels TO et optimiser le processus de développement de produits nécessite que les équipes aient une connaissance fonctionnelle approfondie de la façon d'utiliser efficacement la technologie.

Les équipes de produits de toutes formes et tailles qui souhaitent tirer parti de l'optimisation de la topologie pour créer rapidement des pièces plus performantes et moins chères peuvent consulter les experts de Fast Radius. Notre équipe de concepteurs, d'ingénieurs, de technologues et de chefs de projet chevronnés est experte en conception numérique, en simulation et en optimisation des performances. Notre mission est d'aider nos clients à rendre de nouvelles choses possibles.

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