Biodesign, atau metode desain bionik melibatkan penggunaan dalam desain yang dikembangkan dari solusi efektif yang dipinjam di alam. Secara umum, ini adalah garis halus, struktur terdistribusi dari struktur kontinu tipis atau tubular. Biodesign adalah kasus khusus optimasi topologi, sarana untuk mencapai kombinasi optimal dari kekuatan mekanik dan cahaya, dengan distribusi materi yang diperhitungkan dengan baik pada bagian tersebut, biasanya dengan komplikasi strukturnya.
Pada artikel ini, kami mempertimbangkan
perangkat lunak yang dapat menangani tugas-tugas ini.
Bagaimana cara kerjanya
Alat desain modern memungkinkan tidak hanya untuk memprediksi tingkat deformasi bagian, tetapi juga untuk mengoptimalkannya, sesuai dengan kerangka massa dan kekuatan yang diberikan. Secara umum, model kosong disiapkan, dari mana bahan berlebih kemudian dihapus. Proses ini disebut optimasi topologi. Istilah lain yang sering digunakan dalam konteks ini adalah "desain generatif", mengacu pada desain, sebagian dilakukan oleh algoritma perangkat lunak. Hasil optimasi topologi adalah struktur yang kompleks, atas dasar di mana model bagian untuk produksi terbentuk. Bagian seperti itu memiliki kekuatan yang diperlukan dengan bobot minimum, tetapi sulit dibuat dengan metode tradisional, dan produksi aditif akan optimal.
Contoh implementasi
Produk yang dibuat menggunakan desain generatif memiliki tampilan futuristik yang tidak biasa dan sering berfungsi untuk menunjukkan kemampuan teknologi aditif.
BMW S1000RR
Di sini, misalnya, BMW, untuk menunjukkan prospek teknologi, membuat sepeda konsep berdasarkan S1000RR, tetapi dengan bingkai logam cetak 3D yang ringan. Jika kita berbicara tentang aplikasi yang lebih utilitarian - BMW sudah menggunakan pencetakan 3D dalam produksi Rolls-Royces dan i8 roadsters.
Jembatan MX3D
Belanda dari MX3D telah menyelesaikan produksi pangkalan pendukung jembatan, yang rencananya akan dipasang di Amsterdam pada 2019. Dalam pembuatan jembatan, perangkat lunak Autodesk dan teknologi WAAM digunakan - pengendapan batang logam oleh lengan robot industri.
Industri Rusia
Kami belum mencetak jembatan, tetapi di area utilitarian optimasi topologi akan berhasil diterapkan. Misalnya, Pusat Teknik Komputer SPbPU bekerja ke arah ini menggunakan perangkat lunak berpemilik. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang
tugas yang harus diselesaikan di
situs web pusat, di sini kami mencatat bahwa kita berbicara terutama tentang industri dirgantara.
Perangkat Lunak - Sistem Terpadu
Ada sejumlah besar produk perangkat lunak di pasaran, di mana dimungkinkan untuk membuat perhitungan untuk optimasi topologi. Biasanya, fungsi ini disediakan oleh paket yang melakukan pemodelan regangan dan perhitungan kekuatan. Mari kita mulai dengan kompleks "besar" yang digunakan untuk desain dan perhitungan dalam teknik mesin.
NX adalah sistem terintegrasi universal untuk desain, perhitungan teknik, dan persiapan kode kontrol untuk mesin CNC - CAD, CAE dan CAM. Optimalisasi topologis dalam modul NX CAE difokuskan pada interaksi bagian-bagian dalam perakitan CAD.
Bagian yang akan dioptimalkan ditempatkan di ruang kerja, bagian lain yang tidak terpengaruh oleh proses, tetapi berpartisipasi dalam interaksi, melekat padanya. Indikasi pengencang dan beban yang diterapkan dibuat tepat dalam rangka perakitan.
Solid Edge - CAD-sistem pemodelan solid-state dan permukaan, terutama dirancang untuk bekerja dengan bagian-bagian dan rakitan, tetapi dengan modul analisis rekayasa built-in. Pengembang memposisikan Solid Edge sebagai alat desain cepat dan prototyping, "diasah" untuk pembuatan aditif.
Optimalisasi dilakukan dalam beberapa langkah, tanpa perlu fine-tuning: memuat "kosong", menunjukkan lubang dan tempat penerapan beban, mengatur proporsi pengurangan berat dan margin keselamatan yang diperlukan. Bagian yang dihasilkan dapat langsung dikirim untuk dicetak atau diselesaikan menggunakan alat Solid Edge biasa.
Platform 3DEXPERIENCE, pada awal 2018, terdiri dari 104 modul yang disebut peran. Ini adalah solusi untuk berbagai tugas desain, manajemen proses pengembangan, simulasi, visualisasi. Salah satu peran ini adalah Function Driven Generative Designer.
Peran ini memungkinkan tidak hanya untuk mengoptimalkan topologi bagian sesuai dengan persyaratan yang ditentukan, tetapi juga untuk memperbaiki objek yang dihasilkan - untuk menyederhanakan, menghilangkan penyimpangan.
Pengoptimalan topologi ditambahkan dalam SOLIDWORKS 2018. Tersedia dalam modul Simulasi SOLIDWORKS edisi Profesional dan Premium. Insinyur menunjukkan beban, kondisi optimasi - misalnya, rasio kekakuan terhadap massa terbaik, dan memulai studi topologi. Pada akhir proses, dalam persiapan untuk produksi, mesh dari bagian yang dioptimalkan dihaluskan.
Platform cloud untuk desain, perhitungan teknik, dan persiapan untuk produksi pada mesin CNC - CAD / CAE / CAM. Dalam langganan maksimum yang disebut Ultimate, modul Simulasi Lanjutan tersedia. Dia bertanggung jawab untuk memodelkan deformasi, bekerja dengan bahan anisotropik dan mengoptimalkan topologi - Optimalisasi bentuk.
Kemungkinan untuk pengoptimalan tuning tidak terlalu luas, tetapi untuk tugas utama - membuat bagian dengan bobot minimum dan kekuatan yang diperlukan - sudah cukup.
Fungsi utama dari produk perangkat lunak ini:
- perhitungan statis;
- analisis dinamis;
- perhitungan termal;
- perhitungan akustik.
ANSYS Mechanical memungkinkan Anda untuk mensimulasikan deformasi struktur di bawah beban, untuk menghitung efek getaran dan terjadinya resonansi. Untuk melakukan optimasi topologi otomatis, perlu mengimpor model benda kerja untuk bagian tersebut, menunjukkan titik lampiran dan aplikasi beban, dan mengatur kondisi batas, seperti ketebalan minimum. Dimungkinkan untuk mensimulasikan bahan tradisional dan anisotropik - komposit, bagian cetak 3D.
Perangkat lunak yang lebih sederhana dan lebih terjangkau
Mari kita beralih dari perangkat lunak industri “berat” ke solusi dengan fungsi yang lebih sedikit, ambang masuk yang lebih rendah dan biaya yang relatif terjangkau.
Sebagai perbandingan, misalnya, dengan Ansys Mechanical, ini adalah perangkat lunak yang lebih ramah pengguna yang dirancang untuk memecahkan beberapa masalah sempit - memodelkan interaksi bagian-bagian dalam rakitan, desain garis sederhana, optimasi topologi. Objek yang perlu Anda kerjakan dapat dibuat di Inspire atau diimpor dari sistem CAD lainnya.
Setelah "memotong kelebihan," bagian yang dioptimalkan disederhanakan dan dihaluskan, yang sangat meningkatkan penampilan dan memungkinkan Anda untuk segera mengirimkannya ke produksi.
Selain pengoptimalan topologi, Inspire dapat membentuk pengisian jala alih-alih yang kontinu, fungsi ini berguna jika perlu untuk mengurangi berat bagian lebih lanjut.
Program ini dikenal banyak pengguna printer 3D sebagai alat yang mudah untuk memperbaiki grid dan membagi model menjadi beberapa bagian. Fungsi Netfabb 2018 jauh lebih luas - misalnya, ada penciptaan struktur pendukung percabangan untuk pencetakan FDM, pemodelan deformasi bagian logam untuk SLS dan SLM, dan dalam edisi Ultimate, optimasi topologi dan generasi pengisian mesh ditambahkan.
Untuk apa dan untuk siapa
Sekarang alat optimasi topologi, terutama komponen paket CAD / CAM / CAE besar yang dikembangkan oleh Siemens, Dassault Systèmes, Autodesk. Dan teknologi ini digunakan, jika tidak untuk berbicara tentang tujuan demonstrasi murni, terutama dalam pencetakan 3D dengan paduan logam. Desain generatif, dikombinasikan dengan analisis kekuatan, memecahkan masalah mengurangi massa produk sambil mempertahankan kekuatan, yang penting tidak hanya di industri kedirgantaraan. Dalam produksi apa pun, penghematan bahan akan mengarah pada biaya yang lebih rendah, terutama ketika menyangkut serbuk logam yang mahal.
Sulit untuk menyebut sebagian besar produk perangkat lunak yang dijelaskan mudah dipelajari dan terjangkau secara finansial. Tetapi ada solusi yang lebih sederhana, misalnya - solidThinking Inspire. Dapat diasumsikan bahwa, dengan pengurangan biaya peralatan dan persediaan untuk pencetakan dengan logam dan plastik teknik, alat optimisasi topologi yang relatif sederhana akan menjadi lebih luas.
Untuk saran dalam memilih perangkat lunak dan membeli perangkat lunak untuk CAD / CAM / CAE, hubungi
Top 3D Shop . Kami akan membantu dengan pemilihan produk dan peralatan perangkat lunak untuk menyelesaikan masalah prototipe dan produksi.
Ingin lebih banyak berita menarik dari dunia teknologi 3D?
Berlangganan kami di sosial. jaringan:
