Ottimizzazione Topologica e stampa3d

[Pisolino]

Buongiorno a tutti,

Mi chiamo Andrea e sono capitato su questo interessante forum un po' per caso. Mi occupo in linea generale di simulazioni numeriche con metodi FEM/CFD con software opensource. Nell'ultimo periodo mi è capitato di interessarmi all'ottimizzazione topologica di componenti strutturali. L'ottimizzazione topologica, spiego brevemente, consiste nell'utilizzare al meglio il materiale "aggiungendolo solo dove serve". Attraverso svariati algoritmi di ottimizzazione (generalmente avendo il peso come funzione obiettivo) si arriva alla forma geometrica che meglio sopporta dei dati carichi utilizzando meno materiale possibile. Ovviamente le forme che si ricavano sono molto complesse per essere prodotte con i sistemi produttivi classici mentre calzerebbero a pennello per il metodo di deposizione/stampa3d. Qualcuno di voi stampa già componenti utilizzando l'ottimizzazione topologica durante la fase di progettazione?

Mi piacerebbe potermi confrontare con qualcuno che ha già esperienza in questo ambito, personalmente sono riuscito a ottenere risultati interessanti per quanto riguarda l'ottimizzazione con software unicamente opensource, la cui filosofia si sposa con la cultura maker. Sono curioso di capire se questo approccio ha un possibile sbocco e quali possono essere i suoi limiti (es. come convertire la mesh risultante in un solido da stampare).

Vi allego un breve video di come una trave ad incastro, caricata in punta verso il basso, può essere ottimizzata risparmiando molto materiale e mantenendo praticamente la stessa rigidezza a flessione :

 

[i3D]

Buongiorno Pisolino

io no non la uso, in tal senso, io se devo modellare pezzi mi aiuto (come la calcolatrice) per comprendere al meglio il comportamento in determinate situazioni, ma lungi da me fargli modellare il pezzo come dice il computer.

poi tieni presente che da disegno a pezzo finito esistono molte variabili che invaliderebbero la simulazione vedi:

Materiale, temperature di fusione, orientamento di stampa...etc...

Saluti

Marco Capolino

 

 

[Pisolino]

Ciao i3D,

grazie per avermi condiviso la tua impressione, dunque l'algoritmo utilizzato nel video è un SIMP ovvero Solid Isotropic Material with Penalization. Questo prevede che il materiale sia appunto isotropico, cosa che non è assolutamente vera nel caso dell'additive manufacturing, sia per le plastiche che per i metalli come giustamente hai fatto norare. In base a quel poco che conosco riguardo il metodo di deposizione/aggiunta materiale è ovvio che il componente avrà un'anisotropia lungo la direzione di crescita.

Approfitto della tua esperienza per porti una domanda, se si potesse quantificare l'anisotropia (ad esempio per quanto riguarda il modulo elastico / sforzo a rottura nella direzione di stampa) pensi potrebbe essere interessante implementarla nell'algoritmo in modo da avere la geometria ottimizzata in fase progettuale sia rispetto agli sforzi sia rispetto al processo produttivo?

Inoltre immagino che la temperatura di deposizione sia un parametro che resta costante per tutto il processo quindi, una volta che io fornisco le corrette caratteristiche materiale per la data T di processo, finchè questa non varia, la simulazione non dovrebbe scostarsi molto dalla realtà.

Andrea

 

[i3D]

Ti rispondo come direbbe Corrado Guzzanti:

"Nono sò cosa hai fatto....ma credo sia meglio che ti trovi un buon avvocato...."

tralasciando le battute..

"Approfitto della tua esperienza per porti una domanda, se si potesse quantificare l'anisotropia (ad esempio per quanto riguarda il modulo elastico / sforzo a rottura nella direzione di stampa) pensi potrebbe essere interessante implementarla nell'algoritmo in modo da avere la geometria ottimizzata in fase progettuale sia rispetto agli sforzi sia rispetto al processo produttivo? "

no, se lavori con simulazioni ogni singola variabile conta pesantemente, quindi, la stampa deve essere "estremamente accurata" più possibile tendente all'idealità della simulazione ovvero Corretta fusione, Corretta estrusione, etc...senza anisotropia che ti introduce altre variabili difficilmente controllabili.

"Inoltre immagino che la temperatura di deposizione sia un parametro che resta costante per tutto il processo quindi, una volta che io fornisco le corrette caratteristiche materiale per la data T di processo, finchè questa non varia, la simulazione non dovrebbe scostarsi molto dalla realtà."

è vero, se il modello è, "elementare".

ma come mai si eseguono simulazioni "teoriche" che si traducono in prove a campione per affinare la fase produttiva? ....per trovare una ripetitività efficacie più attinente alla simulazione ovvero "quello che desidero.

è molto interessate questo processo, ma bisogna capire se ti interessa il lato simulazione o "la quadratura del cerchio produttivo".

ps.

una volta ho trovato questa scritta divertente che mi ritorna spesso in testa, te la riposto per farsi due risate.

Differenza tra teoria e Pratica:

La teoria è quando si sà tutto ma non funziona niente

La pratica è quando funziona tutto ma nessuno sà perchè

qui

Teoria e pratica si fondono insieme 

Non funziona niente e nessuno sà perchè

Saluti

Marco Capolino

[Aldebaran94]

@Pisolino Ti porgo i miei complimenti, ci vuole una laurea in ingegneria meccanica per riadattare gli oggetti mantenendo le stesse geometrie. Per caso sai usare Grasshoper? È un plug-in parametrico per Rhinoceros utilissimo per fare disegni complessi. Un mio amico, grazie a grasshoper, ha rappresentato le superfici nella complessità orografica della provincia di Bergamo, è laureato in ingegneria edile-architettura.