Se você já acompanha o nosso blog, já sabe dos principais benefícios da simulação. Em síntese, simulação na engenharia é sobre como prever a performance do produto através do gêmeo digital e com isso melhorar o projeto inicial. Mas a partir deste ponto onde você encontra o resultado, dois questionamentos principais surgem, onde a otimização topológica contribui de forma significativa:
- o que mudar na geometria para tornar o produto melhor?
- quando parar de simular o produto porque ele já está bom o suficiente?
São nessas dificuldades que a otimização topológica fornece o melhor caminho.
Inteligência artificial como aliada da otimização topológica
Numa abordagem clássica, sem a otimização topológica, após avaliar os resultados da simulação, o engenheiro irá usar conceitos de engenharia para alterar a geometria e melhorar a performance do produto. Porém, saber qual é a geometria ideal para o produto é humanamente impossível. Nesse sentido, mesmo o engenheiro mais experiente precisa realizar vários ciclos de simulação para ir melhorando aos poucos o produto.
Como resultado, a primeira pergunta do início do texto é respondida com o processo iterativo de tentativa e erro. Quanto a segunda pergunta, geralmente o engenheiro vai melhorando a geometria até que acabe o prazo do projeto ou até que suas alterações não surtam mais efeito positivo no produto. Todavia, esse processo é demorado e não temos garantia que seguimos o melhor caminho e encontramos a geometria ótima.
Por outro lado, a otimização topológica faz esse trabalho iterativo de maneira automática, avaliando os resultados de cada design e decidindo qual caminho seguir para o melhor projeto através de inteligência artificial. Portanto, essa tecnologia permite encontrar a geometria ótima para o produto de maneira rápida, onde o próprio software decide o melhor caminho e faz as alterações na geometria.
Como preparar uma simulação de otimização topológica?
O primeiro passo para realizar a otimização topológica é definir o volume de controle que o software modificará para encontrar a geometria ótima. Este volume pode ser bloco ou uma casca. A partir deste ponto, precisamos também definir as propriedades do material deste bloco e como esta geometria interage com o meio e com outras peças, ou seja, precisamos definir as condições de contorno que pode envolver forças, restrições e contatos.
Após esta etapa, precisamos definir quais serão as restrições do nosso projeto. Essas restrições podem ser uma tensão máxima permitida, frequências naturais a serem evitadas, deformação máxima, entre outros resultados da simulação do produto.
Além destas restrições de performance que o próprio Simcenter 3D irá avaliar, podemos definir restrições de fabricação. Por exemplo, podemos definir que a peça será fabricada por fundição, definindo um plano médio e os ângulos de extração. Bem como podemos delimitar um perfil constante para um processo de extrusão ou até definir um plano de simetria para a peça.
Por fim devemos dizer ao Simcenter 3D quais serão os objetivos da nossa otimização topológica, ou seja, o que a inteligência artificial irá buscar maximizar ou minimizar. Por exemplo, podemos pedir ao software que encontre a menor massa possível. Ao mesmo tempo, podemos pedir uma mínima deformação da peça ou até reduzir a tensão em um ponto específico.
Com tudo corretamente definido no Simcenter 3D, o processamento envolve a realização de dezenas ou até milhares de simulações, de acordo com o set up definido pelo usuário, com o próprio otimizador do software fazendo a avaliação dos resultados e buscando a solução ideal que contemple todas as restrições impostas e os objetivos definidos. O resultado é um componente com a melhor geometria possível.
Benefícios da simulação de otimização topológica com o Simcenter 3D
Os benefícios da simulação topológica durante a fase de projeto no Simcenter 3D incluem:
- Redução do tempo de projeto e permitindo a inovação mais rápido;
- Redução de matéria prima, o que implica redução de custo e maior sustentabilidade ambiental;
- Integração do Simcenter 3D com o CAD NX, permitindo todo fluxo de trabalho da otimização integrado;
- Possibilidade de trabalho com diversas físicas e soluções integrado com outros softwares, resolvendo o complexo;
- Possibilidade de inovação com geometrias não convencionais, disruptivas;
- Integração com o módulo de manufatura aditiva, fornecendo uma nova solução de fabricação para o componente otimizado.
Otimização Topológica: inove mais rápido
As soluções de otimização topológica do Simcenter 3D são aliadas no processo de melhoria de projeto. Ou seja, automatizando o processo iterativo de desenvolvimento e reduzindo o time to market de um produto. O Simcenter 3D permite comparar o desempenho do projeto em relação às especificações. Por exemplo, permite identificar a melhor configuração de forma mais rápida, independente de um engenheiro experiente do outro lado da tela. Além disso, permite avaliar centenas de configurações, o que seria inviável em um processo manual.
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