Otimização topológica e Desenho generativo são ferramentas distintas cujo objetivo em geral é a redução de peso de um modelo mantendo a integridade estrutural e estão presentes em várias áreas como design, arquitetura, medicina e engenharia.
Desenho generativo é um conceito que a partir da combinação dos algoritmos e a tecnologia das nuvens cria uma lista de modelos para serem analisados e após a escolha de um modelo que atende os requisitos do design estático e dinâmico possibilita a produção na manufatura aditiva.
Segue o link sobre um estudo de caso sobre Design Generative.
https://academy.autodesk.com/portfolios/modelando-embalagem-para-garrafa-com-generative-design-1
Uma definição simples de otimização topológica é: conseguir distribuir o material de maneira adequada em um perfil “genérico” dentro das limitações do projeto e resultando no modelo considerado ideal.
A partir modelo tridimensional, seleção de material, definição dos pontos de fixação e cargas, preservação de regiões, o modelo será discretizado, ou seja, será gerado uma malha, em que o processo distribuirá o material e em regiões de menor tensão serão considerados como material possível de ser retirado. O resultado pode apresentar uma forma aproximada do modelo considerado ideal, sendo necessário ser analisada e retrabalhada.
https://www.autodesk.com/solutions/topology-optimization
A intenção do estudo preliminar foi comparar o design final de uma embalagem para vinho após a aplicação das ferramentas de Otimização Topológica e Design Generativo.
A figura apresenta o modelo de uma embalagem para 4 garrafas com peso aproximado 1 kg.
O processo iniciou com a análise de elementos finitos para o estudo estático da deformação , tensão e coeficiente de segurança do modelo inicial - os dados não apresentados neste artigo.
O Fusion 360 disponibiliza as ferramentas para Otimização topológica como Shape Optimization em Simulation.
Seguem as etapas para a otimização do modelo.
Na face inferior foi aplicada a restrição de fixação e na face interna foram aplicadas as forças equivalentes a 12,8 N em cada face.
Considerando a alça como região a ser preservada e redução no peso de aproximadamente 50%.
Para realizar o estudo o estudo de otimização topológica ou Shape optimization no Fusion 360 foram necessários 5 créditos.
A figura apresenta o resultado.
Após exportar o modelo para o ambiente Design como malha Mesh, o modelo solido foi retrabalhado com as ferramentas Modify.
A figura apresenta o modelo finalizado com massa = 598. 20 g.
Design generativo
Para o estudo de Design Generativo foi necessário remodelar o modelo para que o sistema compreenda as geometrias que serão preservadas (verde), consideradas obstáculos (vermelho) e aproveitadas (amarelo).
Na face inferior foi aplicada a restrição de fixação e na face interna foram aplicadas a forças equivalente a 38.5N (equivalente a 4 garrafas).
Para realizar o estudo o estudo de desenho generativo no Fusion 360 foram necessários 25 créditos.
O estudo realizado na nuvem, apresentou uma previa dos novos modelos gerados na janela Explore.
O processo iniciou às 15h52 min e finalizou às 17h22min com 4 modelos insatisfatórios.
Apesar do estudo Study 1 apresentar um modelo final considerado insatisfatório , o estudo foi analisado e retornando para a interação fase 3, considerou-se que o modelo apresentou um design aproveitável.
Após exportar o resultado para o ambiente Design como malha Mesh e o modelo solido foi retrabalhado com as ferramentas Modify.
Para realizar o processo da exportação foram necessários 100 créditos.
O retrabalho foi aplicado em ¼ da peça e espelhado as demais partes.
A figura apresenta o modelo retrabalhado com massa = 587.80 g.
Comparando os dois modelos:
Conclusão:
- Ambos os modelos atingiram o objetivo proposto para redução de massa sem comprometer o dimensional.
- O modelo resultante do desenho generativo apresentou um design mais arrojado.
- Para o estudo de desenho generativo, o modelo foi “reconstruído” como geometrias preservadas, consideradas obstáculos e aproveitadas.Para o estudo de otimização topológica , o modelo pode apresentar uma forma básica.
- Após o retrabalho em ambos os modelos foram aplicados a análise de elementos finitos para o estudo estático da deformação , tensão e coeficiente de segurança sendo considerados resultados satisfatórios- os dados não forma apresentados neste artigo.
- No Fusion 360, para o estudo de desenho generativos são necessários 25 créditos e 100 créditos para exportar o modelo para ser retrabalhado. Dependendo da velocidade da internet o processo é demorado.
- O resultado do desenho generativo apresentou vários modelos porem nem todos satisfatórios.
- O estudo de otimização topológica foi aplicado no próprio modelo e o resultado pode ser considerado como um modelo “aperfeiçoado”.
A figura mostra um resumo ilustrativo dos estudos.
No blog tem o estudo de caso do banco infantil. https://rosa-cad.com/category/otimizacao-topologica/
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Um abraço e fique bem!
