Besedi lahka in nosilna konstrukcija sta bili pogosto razumljeni kot ločeni in ju je bilo v praksi težko združiti. To je morda nekoč res veljalo, danes pa imamo na voljo vedno boljše materiale in tehnologije, s katerimi jih je mogoče izdelati. Poleg večje nosilnosti samih materialov lahko optimiziramo tudi razporeditev materiala.
Aditivne tehnologije niso več novost – najdemo jih povsod, obenem pa postajajo vedno zmogljivejše. V okolju 3DEXPERIENCE je na voljo vloga z zmogljivostjo, da izdelke, ustvarjene z aditivno tehnologijo, najprej oblikujemo virtualno ter jih preizkusimo v simulacijah.
Vljudno vabljeni na kratek pregled zmogljivosti vloge Lattice Designer in povezane aplikacije Lattice Design.
Priprava modela
Abastraction Shape
Kot je značilno za delo s platformo 3DEXPERIENCE, bomo izkoristili možnost pretvorbe izvorne geometrije v Abstraction Shape. Delo se začne v Assembly Design, kjer ustvarimo dvojnik predhodno pripravljene geometrije.
Ustvarjeni Abstraction Shape bo imel neposredno povezavo z originalno geometrijo, kar pomeni, da se bo ob njeni posodobitvi ali spremembi samodejno posodobil, brez dodatnih posegov.
Lattice Design
Priprava volumnov
V naslednjem koraku odpremo našo geometrijo oziroma Abstraction Shape v aplikaciji Lattice Design, ki je namenjena predpripravi in ustvarjanju rešetkaste strukture. Model že vsebuje en izrez, pripravljen v SOLIDWORKS za rešetkasto strukturo, vendar smo prejeli navodila, da pripravimo še en izrez na sprednjem delu. Da modela ne bi bilo treba spreminjati, lahko to enostavno izvedemo kar v trenutni aplikaciji.
Najprej ustvarimo Sketch na obstoječi strukturi, nato pa z orodjem Natural Shape izberemo začetno telo in skico ter ju prenesemo v novo telo z lastnostjo Natural Shape. Končni rezultat je novo telo z dodatnim izrezom.
Priprava rešetkaste strukture
Kot je že ustaljena praksa v drugih aplikacijah, integriranih v platformo 3DEXPERIENCE, je tudi tukaj na voljo asistent, ki uporabnika vodi skozi postopek kreiranja strukture. Na ta način se izognemo skrbi, da bi pri uporabi pozabili na kakšen korak. Postopek obsega naslednje korake:
- Poimenovanje strukture – ime je lahko poljubno ali pa določeno v skladu s standardom, ki ga uporablja podjetje.
- Izbira telesa, na katerem bo potekalo kreiranje rešetk. V našem primeru gre za novo ustvarjeno telo Body.6.
- Določanje volumnov za rešetke – opredelimo, kje se bodo rešetke pojavile. Na voljo je več načinov določanja, za naš primer pa je najprimernejša izbira mejnih ploskev.
- Določanje oblike rešetk po posameznih volumnih, kjer:
- izberemo način oblikovanja (pravokotno, koncentrično, prosto po strukturi),
- določimo, ali gre za rešetkasto strukturo ali površinske ojačitve (Bars ali TPMS),
- določimo obliko rešetk (npr. BCC – Body Centric Cubic, Cube, Diamond ipd.),
- nastavimo dolžino rešetk,
- določimo radij podpor oziroma relativno gostoto razporeditve v prostoru,
- opredelimo položaj in način prikaza.
Za večje praznine izberemo cirkularno razporeditev, za manjše pa pravokotno. V obeh primerih uporabimo obliko BCC, pri čemer so rešetke dolge 3 mm in imajo radij 0,3 mm.
- Preverjanje statistike o prihranku materiala.
- Generiranje 3D oblike.
Priprva simulacije
Ker želimo potrditi ustvarjeni model, nadaljujemo delo v Structural Model Creation. Ta modul vključuje orodja, namenjena mreženju tovrstnih struktur, med katerimi je tudi Lattice Finite Element Model.
Ob izbiri Lattice Design set lahko določimo lastnosti mreže. Na voljo so naslednje možnosti:
- določitev reda elementov,
- število elementov na posamezno rešetko,
- Threshold – minimalna velikost mreže,
- natančnost pozicioniranja povezav.
Poleg tega lahko nastavimo tudi velikost globalne mreže za preostali volumen.
Robni pogoji
Za simulacijo bomo določili dva robna pogoja. Prvi je Remote Force, ki deluje na sprednjem delu v globalni smeri Y in povzroča tako torzijo kot upogib. Drugi je fiksna podpora v zadnjem priključnem delu, kjer je gonilka pritrjena na kolo.
Rezultati
Kot pri vseh drugih analizah je tudi tukaj na voljo celoten spekter prikazov, grafov, prerezov in drugih orodij, ki jih ponuja platforma 3DEXPERIENCE. Uporabnik lahko podrobno spremlja napetostne in deformacijske karakteristike strukture, analizira obremenitve po posameznih elementih rešetke ter preverja kritične točke.
Na voljo so različni tipi vizualizacij, kot so konturni prikazi, vektorski diagrami sil, lokalni prerezi in animacije deformacij, ki omogočajo podroben vpogled v delovanje strukture pod obremenitvijo. Poleg tega lahko generiramo statistične izračune, kot so prihranki materiala, razmerja togosti ali maksimalne sile, kar olajša optimizacijo dizajna in sprejemanje informiranih odločitev.
Iz rezultatov je razvidno, da je rešetkasta struktura precej močno obremenjena. Priporočljivo bi bilo razmisliti o njeni ojačitvi, spremembi velikosti izrezov, prilagoditvi oblike rešetke ali drugih ukrepih za izboljšanje zmogljivosti. Takšne spremembe je mogoče izvesti v kateremkoli koraku procesa, pri čemer se bo model samodejno posodobil, potrebna pa bo le ponovna izvedba simulacije.
Za več informacij o rešetkastih strukturah se lahko obrnete na IB-CADDY preko telefona 01 566 12 55 ali elektronske pošte info@ib-caddy.com.