Estudo de Topologia – SOLIDWORKS Simulation 2018

O SOLIDWORKS Simulation 2018 introduz um novo tipo de estudo, o Estudo de Topologia, que permite aos projetistas e engenheiros desenvolver componentes inovadores de massa mínima. Com base em cargas estáticas lineares e restrições, o estudo de topologia “removerá” elementos da malha de elementos finitos até que a massa de destino ou a melhor forma de relação rigidez-peso seja alcançada. Este processo iterativo de remoção do elemento é limitado pelas restrições de estudo, por exemplo, a deflexão máxima admissível e quaisquer controles de fabricação.

Para conhecer os detalhes deste novo estudo, vamos usar um exemplo simples que elaborei recentemente. O modelo, mostrado abaixo, é um mecanismo simples de elevação a gás da dobradiça, e a tarefa é refinar o projeto do componente azul para reduzir sua massa mantendo sua rigidez.
O primeiro passo do processo de refinamento do projeto é determinar as cargas que o link experimentará durante a operação da dobradiça. A versão atual do estudo de topologia só pode ser aplicada a partes que contêm um único corpo, mas as cargas experimentadas pelo link são devidas ao movimento do conjunto. Através da realização de uma análise do movimento no conjunto, as cargas nos pontos de conexão do link podem ser calculadas e transferidas à peça para análise. As cargas no link azul são mostradas pelo tamanho das setas amarelas na imagem abaixo e a carga máxima no suporte de gás.

Uma prática recomendada é executar um estudo estático em sua peça antes de executar um estudo de topologia para certificar-se de que as cargas aplicadas não resultam em uma solução que viola as suposições da estática linear de pequenos desvios e tensões que estão abaixo do limite de escoamento dos componentes.

Criar um Estudo de Topologia não é diferente de criar um estudo estático; os materiais, as cargas e as restrições são os mesmos. O que há de diferente são duas novas entradas: Objetivos e restrições e Controles de fabricação.

O objetivo do estudo de topologia pode ser minimizar a massa ou o deslocamento de sua peça, ou maximizar sua rigidez (melhor relação rigidez-peso). É uma boa prática começar com a melhor opção de relação rigidez-peso (Maximizar rigidez).

Em um caso onde você terá um deslocamento máximo do componente que você não deseja ultrapassar durante o estudo de topologia, use o objetivo de minimizar o deslocamento máximo ou minimizar a massa com uma opção de restrição de deslocamento. Você vai notar que todos os três objetivos sempre minimizam a massa. O efeito de alterar a redução de peso do alvo é mostrado nas imagens abaixo.

A última etapa na configuração do estudo é adicionar quaisquer controles de fabricação. Esta é uma etapa opcional e não precisa ser executada para o estudo, mas permite que você tenha controle sobre a forma resultante e também considere os métodos de fabricação subsequentes. Os controles de fabricação são as Regiões Preservadas, permitindo que você exclua áreas de modelo do processo de topologia, Controle de Espessura, para definir espessuras de características mínimas, além da Simetria do Modelo e da definição de uma Direção de Extração de Molde, que é uma restrição de fundição.

O SOLIDWORKS Simulation inclui um Gerenciador de caso de carga, que é ideal para esta simulação porque você pode determinar o componente de massa mínima que atenda a todas as cargas durante toda a operação da dobradiça.

O que você fará assim que tiver seus resultados topológicos? Para aqueles com acesso a uma impressora 3D, o resultado de um estudo de topologia pode ser exportado como uma malha suavizada. Essa malha pode ser enviada diretamente a uma impressora 3D para fabricação, mas a validação do componente baseada em materiais da impressora é essencial.

Mas isso não quer dizer que o estudo da topologia não serve para processos de fabricação tradicionais. Os resultados de um estudo de topologia podem ser sobrepostos na geometria original e usados como guia para criar recortes e bolsos para as soluções tradicionais de CAM.

Topologia, impressão 3D e outras soluções emergentes estão mudando nossas expectativas de projeto do produto. Com o lançamento do SOLIDWORKS 2018, nossos clientes poderão aproveitar essas novas tecnologias e processos de fabricação para oferecer produtos inovadores ao mercado. A utilização do estudo de topologia em conjunto com a Fabricação Aditiva permite que as empresas façam um novo projeto de uma peça existente para reduzir o peso e melhorar o desempenho (melhor relação resistência-peso) das peças, bem como reduzir o número de peças combinando muitas peças conectadas em uma única peça.
Assista ao vídeo de introdução à Otimização de Topologia e, em seguida, visite o site de lançamento do SOLIDWORKS 2018 para saber mais.