SolidWorks Simulation 2018 presenta un nuevo tipo de estudio, el estudio de Topología, que permite a los diseñadores e ingenieros desarrollar componentes innovadores de masa mínima. En función de las cargas y restricciones estáticas lineales, el estudio de topología "eliminará" elementos de la malla de elementos finitos hasta alcanzar la masa objetivo o la mejor relación entre la rigidez y el peso. Este proceso iterativo de eliminación de elementos está limitado por las restricciones del estudio, como la deflexión máxima permitida y los controles de fabricación.

Analicemos este nuevo estudio considerando un ejemplo simple. El modelo, que se muestra a continuación, es un simple mecanismo de elevación de bisagra asistido por gas, y la tarea es refinar el diseño del componente azul para reducir su masa y mantener su rigidez.

El primer paso del proceso de refinamiento del diseño es determinar las cargas que experimentará el enlace durante la operación de la bisagra. La versión actual del estudio de topología sólo se puede aplicar a partes que contienen un solo cuerpo, pero las cargas experimentadas por el enlace se deben al movimiento de ensamblaje. Al realizar un análisis de movimiento en el conjunto, las cargas en los puntos de conexión del enlace se pueden calcular y transferir a la pieza para el análisis. Las cargas en el enlace azul se muestran por el tamaño de las flechas amarillas en la imagen a continuación y la carga máxima en el puntal de gas.

Fuerzas calculadas por Análisis de Movimiento

Es una buena práctica realizar un estudio estático de su parte antes de ejecutar un estudio de topología para asegurarse de que las cargas aplicadas no den como resultado una solución que viole los supuestos lineales estáticos de pequeñas deformaciones y tensiones que están por debajo del límite elástico de los componentes.

Crear un estudio de topología no es diferente de un estudio estático; los materiales, cargas y restricciones son iguales. Lo que es diferente son dos nuevas entradas: Metas y Restricciones y Controles de Fabricación.

El objetivo del estudio de topología puede ser minimizar la masa o el desplazamiento de su pieza o maximizar su rigidez (la mejor relación rigidez / peso). Es una buena práctica comenzar con la mejor opción de relación rigidez / peso (Maximizar la rigidez).

En un caso en el que tendrá un desplazamiento máximo del componente que no desea exceder durante el estudio de topología, usa el objetivo para minimizar el desplazamiento máximo o minimizar la masa con una opción de restricción de desplazamiento. Notarás que los tres objetivos siempre minimizan la masa. El efecto de alterar la reducción de peso objetivo se muestra en las imágenes a continuación.

El último paso en la configuración del estudio es agregar cualquier control de fabricación. Este es un paso opcional y no es necesario para que se ejecute el estudio, pero te permite tener control sobre la forma resultante y también considerar los métodos de fabricación posteriores. Los controles de fabricación son muy rígidos, y te permiten excluir áreas del modelo del proceso de topología, Control de grosor, para establecer grosores mínimos de características, así como Simetría de modelo y definición de una Dirección de extracción de molde.

Solidworks Simulation incluye Load Case Manager, que es ideal para esta simulación porque puede determinar el componente de masa mínimo que cumple con todas las cargas durante la operación de la bisagra.

Una vez que tenga los resultados de tu topología, ¿qué hacer con ellos? Para aquellos con acceso a una impresora 3D, el resultado de un estudio de topología puede exportarse como una malla suavizada. Esta malla se puede enviar directamente a una impresora 3D para su fabricación, pero es esencial una mayor validación de su componente en función de los materiales de la impresora.

Pero eso no quiere decir que el estudio de topología no tenga ningún uso para los procesos de fabricación tradicionales. Los resultados de un estudio de topología pueden superponerse a la geometría original y usarse como una guía para crear recortes y bolsillos para soluciones CAM tradicionales.

La topología, la impresión 3D y otras soluciones emergentes están cambiando nuestras expectativas de diseño de productos. Con el lanzamiento de SolidWorks 2018, nuestros clientes pueden aprovechar estas nuevas tecnologías y procesos de fabricación para ofrecer productos innovadores al mercado. El uso del estudio de topología junto con Fabricación Aditiva permite a las empresas rediseñar una pieza existente para reducir el peso y mejorar el rendimiento (mejor relación resistencia-peso) de las piezas, así como reducir el número de piezas combinando muchas partes conectadas en una sola parte.

Ve la introducción al video de optimización de topología a continuación

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