3 keuntungan pengoptimalan topologi yang tidak boleh dilewatkan oleh tim produk Anda

Optimisasi topologi (TO atau TopOp) adalah metode matematika yang mengoptimalkan tata letak material dalam ruang tertentu, dengan mempertimbangkan batasan beban atau batas yang diberikan. Optimalisasi topologi memungkinkan desainer untuk mengoptimalkan komponen atau bagian mekanis, biasanya melalui pengurangan material.

Optimalisasi topologi adalah bentuk desain generatif, yang mengacu pada kombinasi tiga disiplin ilmu yang berbeda — desain, simulasi, dan pengoptimalan — untuk membuat simulasi yang mempertimbangkan ribuan juta derajat kebebasan untuk membuat solusi optimal.

Optimalisasi topologi memungkinkan desainer untuk mencapai keseimbangan yang cermat antara kekuatan dan keterjangkauan, menentukan cara membuat bagian yang cukup kuat menggunakan bahan sesedikit mungkin. Ia melakukannya dengan cara yang akan sangat sulit dicapai tanpa bantuan komputer. Ini terkadang dapat menghasilkan beberapa bentuk yang aneh, itulah sebabnya optimasi topologi berjalan seiring dengan manufaktur aditif; Pencetakan 3D adalah alat paling efektif untuk membuat bagian yang rumit ini.

Perangkat lunak pengoptimalan topologi pada akhirnya memungkinkan perancang untuk memanfaatkan kebebasan yang ditawarkan oleh manufaktur aditif. Namun, sampai saat ini, itu sangat mahal bagi banyak tim produk. Hanya dalam beberapa tahun terakhir pengoptimalan topologi telah menjadi fitur bawaan di banyak program CAD populer, membuatnya jauh lebih mudah diakses. Inilah yang perlu diketahui tim produk tentang alat canggih ini.

Cara kerja optimasi topologi

Metode optimasi topologi yang paling populer dan praktis adalah berbasis elemen hingga (FE). FE mengacu pada metode desain yang mengandalkan simulasi untuk menentukan area objek mana yang tidak kritis secara struktural dan oleh karena itu berpotensi dihilangkan.

Langkah pertama untuk optimasi topologi berbasis FE adalah mendefinisikan beban, perlengkapan, kendala, dan “ruang desain”, atau volume maksimum yang berpotensi ditempati oleh bagian tertentu. Perangkat lunak kemudian akan menganalisis batasan spesifik untuk menawarkan beberapa opsi desain bagian dan memandu desainer ke arah desain terbaik. Saat desain dipilih, perangkat lunak akan mengulangi proses untuk menyempurnakan geometri

Umumnya, bagian yang dirancang menggunakan optimasi topologi menggunakan lebih sedikit bahan untuk mencapai hasil yang sama atau lebih baik, yang berarti penghematan biaya langsung dan produk yang ditingkatkan. Karena optimasi topologi dapat mengurangi kelebihan berat dari banyak desain, teknologi ini sangat populer untuk komponen logam di industri kedirgantaraan dan otomotif, yang keduanya mendapat manfaat dari peningkatan efisiensi bahan bakar ketika volume atau berat bahan bagian dikurangi. Terlebih lagi, karena pengoptimalan topologi dan manufaktur aditif memungkinkan desainer untuk meniru bentuk organik secara dekat, teknologi ini semakin dimanfaatkan untuk aplikasi medis.

Manfaat optimasi topologi

Keuntungan dari optimasi topologi melampaui pengurangan material. Beberapa manfaat lainnya termasuk:

• Proses desain yang dipersingkat: Optimalisasi topologi dapat secara drastis mengurangi jadwal pengembangan produk — yang berarti pengurangan biaya. Proses otomatis umumnya menghasilkan komponen yang berkinerja lebih baik dalam waktu yang jauh lebih singkat daripada yang dibutuhkan untuk metode desain tradisional.
• Kinerja yang lebih baik: Desain terbaik untuk bagian tertentu tidak selalu intuitif, dan mungkin saja tim desain tidak akan pernah membuatnya tanpa bantuan komputer. Algoritme pengoptimalan topologi tidak memiliki bias seperti yang dimiliki manusia, sehingga cenderung mengabaikan estetika dan aturan desain umum demi peningkatan kinerja.

Efisiensi energi dan biaya yang lebih besar. Optimalisasi topologi menghilangkan fitur atau material yang tidak perlu, mengurangi pemborosan dan biaya. Terlebih lagi, karena bagian ini lebih ringan, mereka juga cenderung mengurangi permintaan energi dalam aplikasi penggunaan akhir.

Perangkat lunak pengoptimalan topologi populer

Perangkat lunak pengoptimalan topologi dapat dibeli sebagai alat mandiri atau modul terintegrasi CAD. Dua pemain utama dalam optimasi topologi adalah Altair dan Dassault System. Altair pertama kali merilis alat OptiStruct pada tahun 1994, dan General Motors adalah pelanggan pertamanya. Dassault Systèmes bertanggung jawab atas beberapa modul TopOp populer, termasuk Tosca dan ATOM.

Beberapa program CAD populer, termasuk Solidworks dan Creo, dilengkapi dengan alat pengoptimalan topologi bawaan. Perhatikan bahwa alat-alat ini cenderung kurang kuat dan fitur-berat daripada perangkat lunak TO mandiri. Meskipun demikian, mereka mampu memberikan wawasan berharga selama proses desain.

nTop Platform adalah perangkat lunak CAD jenis baru yang modul TopOp terintegrasinya memungkinkan keluaran data simulasi untuk secara langsung mendorong parameter desain seperti ketebalan dinding variabel atau ketebalan balok kisi, menghadirkan fungsionalitas baru ke lanskap perangkat lunak.

Memulai optimasi topologi

Baik bisnis modern maupun konsumen menuntut solusi yang lebih cepat, lebih efisien, lebih efektif, dan lebih ramah lingkungan daripada sebelumnya. Optimalisasi topologi dapat memberikan manfaat ini dan lebih banyak lagi kepada tim produk. Untungnya, teknologi ini juga menjadi lebih dapat diakses secara luas. Namun, memanfaatkan perangkat lunak TO sebaik-baiknya dan mengoptimalkan proses pengembangan produk mengharuskan tim memiliki pengetahuan fungsional yang mendalam tentang cara menggunakan teknologi secara efektif.

Tim produk dari segala bentuk dan ukuran yang tertarik untuk memanfaatkan pengoptimalan topologi untuk membuat suku cadang yang berkinerja lebih baik dan lebih murah dengan kecepatan dapat berkonsultasi dengan para ahli di Fast Radius. Tim desainer, insinyur, teknolog, dan manajer proyek berpengalaman kami ahli dalam desain digital, simulasi, dan pengoptimalan kinerja. Misi kami adalah membantu pelanggan kami mewujudkan hal-hal baru.

Hubungi kami hari ini untuk mempelajari lebih lanjut, dan lihat pusat pembelajaran kami untuk informasi tentang teknologi manufaktur terbaru.