Simulacije v CAD-u poganjajo inovacije
Orodja za simulacijo, vgrajena v CAD, kot je SOLIDWORKS Simulacija, omogočajo oblikovalcem in inženirjem, da uporabljajo navidezno prototipiranje že zgodaj v postopku oblikovanja. Z izvajanjem navideznih testov ali ‘simulacij’ na svojem modelu, ko je le-ta še v fazi razvoja, lahko oblikovalske skupine vplivajo in izboljšajo končno obliko, preden “stroški spremembe dizajna” postanejo pretirani. SOLIDWORKS Simulacija omogoča oblikovalcem, da samozavestno in z nižjimi stroški zagotavljajo močne novosti za svoj dizajn, saj jim ni treba čakati do konca razvojnega cikla izdelka, da bodo lahko izvajali preizkuse virtualnih in fizičnih prototipov.
Optimizacija topologije oz. Topology study (vključeno v SOLIDWORKS Simulation Professional in SOLIDWORKS Simulation Premium) vam pomaga določiti najboljšo obliko za določene robne pogoje. Novost v SOLIDWORKS 2019 verziji so »zahtevane omejitve«, ki vam olajšajo pot do končnega rezultata. V optimizacijo topologije sta sedaj dodani dve zahtevani omejitvi: frekvenčna zahteva in zahteva po napetosti oz. faktorju varnosti.
Uporabniki, ki imajo od simulacijskih modulov Simulation Professional ali Simulation Premium, so lahko pri nadgradnji na verzijo SOLIDWORKS 2018 lahko opazili novo vrsto strukturne analize. Ta se imenuje optimizacija topologije.
Kaj, pravzaprav, pa je optimizacija topologije? Optimizacija topologije je analiza, ki uporabnikom omogoča neparametrično optimizacijo njihove geometrije. To pomeni, da uporabnik izdela neko začetno obliko, nato pa računalnik sam preračuna kje se lahko odstrani material. Do sedaj je bila v simulacijah omogočena le parametrična optimizacija, kjer smo spreminjali določene parametre, sedaj pa nam program oblikuje geometrijo sam.
Oglejmo si optimizacijo topologije na primeru nosilca.
Nosilec je obremenjen na vrhu, na spodnjih posnetih delih pa je vpet v prostor. Postopek definicije vpetja in zunanjih sil je identičen tistemu v navadni statični analizi. Za preračun pa moramo definirati še cilj. Trenutno so v programu 3 vrste ciljev (trenutna verzija programa je SOLIDWORKS 2018).
V našem primeru smo izbrali prvo možnost – Best Stiffness to Weight ratio. Nato lahko že poženemo preračun. Kos se zmreži in začne se iterativni postopek optimizacije topologije.
Rezultat zgornjega preračuna je prikazan na spodnji sliki,
Iz oblike je hitro razvidno, da take oblike z določenimi tehnikami izdelave (litje na primer) nebi mogli narediti. Zaradi tega si lahko pomagamo z ukazi »Manufacturing controls«, ki vodijo algoritem do oblik, ki jih lahko naredimo z različnimi proizvodnimi tehnikami. Ti ukazi so:
Če ponovimo preračun in uporabimo simetrijo ter De-mold ukaz, dobimo sledeči rezultat.
V sledeči analizi smo povečali odstotek odstranjenega materiala iz 70% na 80%.
V primeru, da naredimo bolj fino mrežo, pa ima algoritem več možnosti pri temu kaj odstrani in kaj ohrani. Z izboljšano mrežo dobimo sledeči rezultat.
Takšno preračunano geometrijo lahko izvozimo v novo datoteko ali v novo konfiguracijo. Izvoz je primeren za 3d tiskanje, saj lahko izvozimo STL. datoteko. Lahko pa nam nova geometrija služi kot opora pri izdelavi novega parametričnega modela.
