QU’EST-CE QUE L’OPTIMISATION TOPOLOGIQUE ?
L’optimisation topologique nous permet d’alléger automatiquement les pièces en utilisant la méthode des éléments finis. L’étude topologique part des données de base d’une pièce (volume de conception, charges, montages, contrôles de fabrication et objectifs de l’étude) et exécute un algorithme itératif qui fournit une pièce structurellement optimale.
L’optimisation topologique par éléments finis est un processus qui consiste à trouver la distribution optimale du matériau et des vides dans un espace de conception donné, en fonction de la charge et des imites, de sorte que la structure résultante réponde aux objectifs de performance prescrits.
L’optimisation topologique des pièces sans appliquer de contraintes de fabrication permet d’obtenir des produits d’aspect organique. En effet, le matériau choisit le chemin le plus courtentre la charge et la contrainte, ce qui donne la forme la plus efficace mathématiquement.
Cette méthodologie a été développée en tant que technique de conception structurelle avancée pour générer des configurations innovantes, légères et performantes, difficiles à obtenir avec les idées conventionnelles. En conséquence, elle est devenue une technique de conception structurelle de premier plan pour les structures multifonctionnelles, légères et à haute performance, et a été largement utilisée dans l’aérospatiale,l’ automobile,l’ architecture, etc.
L’OPTIMISATION TOPOLOGIQUE ET LA FABRICATION ADDITIVE
La fabrication additive est une technique de fabrication avancée qui permet de construire des structures selon un modèle en assemblant des matériaux couche par couche. Cela permet d’obtenir des modèles alternatifs pour les composants complexes.
La combinaison de l’optimisation topologique et de la fabrication additive permet d’exploiter pleinement leurs avantages et leur potentiel, avec de vastes perspectives d’application dans la fabrication moderne.
Bien que l’optimisation topologique soit un outil de conception disponible depuis plusieurs décennies, les contraintes imposées par les techniques de fabrication traditionnelles ont fortement limité son utilité. Cette situation est en train de changer avec le développement continu et l’utilisation croissante de la FA dans l’industrie.. Avec la FA, il est possible d’imprimer presque toutes les géométries. Contrairement à l’optimisation de la taille et de la forme, les structures optimisées par l’optimisation topologique peuvent atteindre n’importe quelle forme dans l’espace de conception.
Ainsi, grâce à la fabrication additive, les possibilités sont presque infinies, d’autant plus que la fabrication additive n’impose aucune restriction sur la forme de la pièce, la seule restriction avec la fabrication additive étant l’épaisseur minimale des parois.
L’OPTIMISATION TOPOLOGIQUE ET LA CONCEPTION DE PRODUITS
L‘optimisation topologique est la tâche la plus difficile dans les problèmes d’optimisation de la conception des structures, car la disposition générale de la structure n’est pas connue ; cependant, il a été démontré que son application au stade de la conception permet de réduire les coûts et le temps de développement.
Bien que l’optimisation topologique ait un large éventail d’applications dans la conception de produits techniques, elle est actuellement utilisée principalement au stade de la conception pour optimiser la taille et la forme des pièces.
L’optimisation topologique permet aux concepteurs d’optimiser un composant ou une pièce mécanique, généralement en réduisant la matière. Il s’agit en fait d’une forme de conception générative, qui fait référence à la combinaison de trois disciplines différentes : conception, simulation et optimisation.
APPLICATIONS DE L’OPTIMISATION TOPOLOGIQUE ET DE LA FABRICATION ADDITIVE
Sans besoin d’outils supplémentaires, de moules ou de procédures compliquées, la fabrication additive convient à la fabrication de structures complexes, ce qui permet non seulement de réduire les coûts de production, mais aussi de raccourcir le cycle de fabrication (notamment dans le cadre du prototypage rapide et de la production en petites séries).
En outre, la fabrication additive facilite la conception de structures intégrales qui réduisent le nombre de pièces et de processus d’assemblage. Diverses techniques de fabrication additive ont vu le jour au cours des dernières années, comme le frittage sélectif par laser (Selective Laser Sintering – SLS), la fusion sélective par laser (Selective Laser Melting – SLM) et le modèle de dépôt par fusion (Fused Deposition Modelling – FDM), entre autres.
Les matériaux utilisés vont du métal au polymère, en passant par le composite, le biomatériau, etc. Les pièces fabriquées par AF vont des micro-nano-composants aux grandes structures. Grâce à ses puissantes capacités de fabrication sur mesure, l´AF a rompu avec les techniques de fabrication conventionnelles et a joué un rôle important dans l’industrie de la fabrication avancée, qui offre de vastes perspectives d’application dans l’aérospatiale, la mécatronique, la médecine et le génie civil.
L’AF permet aux ingénieurs de travailler sans les limites des techniques de fabrication conventionnelles et de se concentrer sur la conception de structures légères et performantes.. À son tour, l’optimisation topologique est une approche efficace pour les produits de fabrication additive qui nécessitent une configuration légère et innovante..
L’intégration de l’optimisation topologique et de l’AM est un moyen important de réaliser la correspondance entre la conception structurelle et la fabrication.
CONCLUSION
Grâce à la fabrication additive, les formes organiques de l’optimisation topologique peuvent être fabriquées et sont un symbole d‘innovation.. Sa percée dans le domaine du design industriel est remarquable : elle apporte un grand avantage sur les technologies traditionnelles grâce à la liberté de conception (résultant de la possibilité d’imprimer n’importe quelle forme géométrique).
La conception générative permet de créer de nouvelles formes géométriques à l’aide d’algorithmes et les logiciels d’optimisation topologique permettent de placer les matériaux uniquement là où ils sont nécessaires, ce qui réduit le poids et le coût des pièces.
En bref, l’optimisation topologique et la fabrication additive vont de pair, ce sont des concepts complémentaires.
En Mizar Addditive, como expertos en fabricación aditiva, conocemos la optimización topólogica. Ponte en contacto con nosotros y recibe toda la información que necesites.
