3 Keuntungan Utama Optimisasi Topologi yang Harus Diketahui Setiap Tim Produk

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

Optimisasi topologi adalah bentuk desain generatif, yang merujuk pada kombinasi dari tiga disiplin berbeda — desain, simulasi, dan optimisasi — untuk menciptakan simulasi yang mempertimbangkan jutaan derajat kebebasan guna menciptakan solusi optimal.

Optimisasi topologi memungkinkan desainer mencapai keseimbangan yang cermat antara kekuatan dan keterjangkauan, menentukan cara menciptakan bagian yang cukup kuat menggunakan sejumlah material yang sedikit mungkin. Hal ini dilakukan dengan cara yang akan sangat sulit dicapai tanpa bantuan komputer. Ini kadang menghasilkan bentuk-bentuk yang aneh, itulah sebabnya optimisasi topologi berpasangan dengan manufaktur aditif; pencetakan 3D adalah alat paling efektif untuk memproduksi bagian-bagian kompleks ini.

Software optimisasi topologi pada akhirnya memungkinkan desainer untuk memanfaatkan kebebasan yang ditawarkan oleh manufaktur aditif. Namun, hingga waktu terdekat, biayanya terlalu mahal bagi banyak tim produk. Baru dalam beberapa tahun terakhir optimisasi topologi menjadi fitur bawaan dalam banyak program CAD populer, membuatnya jauh lebih mudah diakses. Inilah yang perlu diketahui tim produk tentang alat canggih ini.

Bagaimana optimisasi topologi bekerja

Metode optimisasi topologi yang paling populer dan praktis adalah berbasis elemen hingga (FE). FE merujuk pada metode desain yang bergantung pada simulasi untuk menentukan area mana dalam suatu objek yang tidak struktural krusial dan oleh karena itu dapat potentiel dihapus.

Langkah pertama dalam optimisasi topologi berbasis FE adalah mendefinisikan beban, penahan, batasan, dan "ruang desain," atau volume maksimum yang dapat ditempati oleh suatu bagian. Software kemudian akan menganalisis keterbatasan spesifik untuk menawarkan beberapa opsi desain bagian dan membimbing desainer menuju desain terbaik yang mungkin. Setelah desain dipilih, software akan mengulangi proses untuk merapikan geometri.

Secara umum, bagian yang dirancang menggunakan optimisasi topologi menggunakan lebih sedikit material untuk mencapai hasil yang sama atau lebih baik, yang berterjemah menjadi penghematan biaya langsung dan produk yang ditingkatkan. Karena optimisasi topologi dapat memotong beban berlebih dari banyak desain, teknologi ini sangat populer untuk komponen logam di industri penerbangan dan otomotif, keduanya mendapat manfaat dari efisiensi bahan bakar yang meningkat ketika volume atau bobot material bagian dikurangi. Apalagi, karena optimisasi topologi dan manufaktur aditif memungkinkan desainer untuk menirukan bentuk organik dengan akurat, teknologi ini semakin banyak dimanfaatkan untuk aplikasi medis.

Manfaat optimisasi topologi

Keuntungan optimisasi topologi melampaui pengurangan material. Beberapa manfaat lainnya meliputi:

• Proses desain yang lebih pendek: Optimisasi topologi dapat secara drastis mengurangi waktu pengembangan produk — yang berterjemah menjadi biaya yang lebih rendah. Proses otomatis umumnya menghasilkan bagian dengan performa yang lebih baik dalam waktu yang jauh lebih singkat dibandingkan metode desain tradisional.
• Performa yang lebih baik: Desain terbaik untuk suatu bagian tertentu tidak selalu intuitif, dan mungkin tim desain tidak akan pernah mencarinya tanpa bantuan komputer. Algoritma optimisasi topologi tidak memiliki bias yang dimiliki manusia, jadi mereka cenderung mengabaikan estetika dan aturan desain umum untuk mendukung performa yang ditingkatkan.

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

Software optimisasi topologi populer

Software optimisasi topologi dapat dibeli sebagai alat mandiri atau modul terintegrasi CAD. Dua pemain utama dalam optimisasi topologi adalah Altair dan Dassault Systèmes. Altair pertama kali merilis alat OptiStruct pada tahun 1994, dan General Motors adalah pelanggannya pertama. Dassault Systèmes bertanggung jawab atas beberapa modul TopOp populer, termasuk Tosca dan ATOM.

Beberapa program CAD populer, termasuk Solidworks dan Creo, dilengkapi dengan alat optimisasi topologi bawaan. Perlu diperhatikan bahwa alat-alat ini cenderung lebih kurang canggih dan memiliki lebih sedikit fitur dibandingkan software TO mandiri. Namun, mereka mampu memberikan wawasan yang berharga selama proses desain.

nTop Platform adalah jenis software CAD baru yang memiliki modul TopOp terintegrasi yang memungkinkan output data simulasi untuk langsung menggerakkan parameter desain seperti ketebalan dinding variabel atau keteblan balok latisi, membawa fungsionalitas baru ke lanskap software.

Memulai dengan optimisasi topologi

Baik bisnis modern maupun konsumen saat ini menuntut solusi yang lebih cepat, lebih efisien, lebih efektif, dan lebih ramah lingkungan dari sebelumnya. Optimisasi topologi dapat memberikan manfaat ini dan lebih lagi bagi tim produk. Untungnya, teknologi ini juga semakin mudah diakses. Namun, untuk memanfaatkan software TO seoptimal mungkin dan mengoptimalkan proses pengembangan produk, tim harus memiliki pengetahuan fungsional yang mendalam tentang cara menggunakan teknologi ini secara efektif.

Tim produk segala bentuk dan ukuran yang tertarik untuk memanfaatkan optimisasi topologi guna menciptakan bagian yang berperforma lebih baik, lebih murah, dan cepat dapat berkonsultasi dengan para ahli di Fast Radius. Tim desainer, insinyur, technologist, dan manajer proyek yang berpengalaman kami adalah ahli dalam desain digital, simulasi, dan optimisasi performa. Misi kami adalah membantu pelanggan kami membuat hal-hal baru menjadi mungkin.

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