Materialise 3-matic İle Topoloji Optimizasyonu Daha Cazip Hale Geliyor*

Üniversite mezunu bir öğrenci, bir uçak motoru braketinin hacmini ve ağırlığını en aza indirmek için topoloji optimizasyonunu kullanmak istedi. Ancak, optimize edilmiş dosyaları yeniden CAD biçimine dönüştürmek çok uzun sürüyordu: öğrenci Materialise 3-matic’i deneyene kadar.

General Electric (GE) kısa süre önce bir motor braketi oluşturma yarışmasına ev sahipliği yaptı ve ileri teknoloji ekipman ve havacılık endüstrisi için tedarikçi ve ortak olan KMWE, bu meydan okumayı kabul etti. Hollanda’daki Delft Teknoloji Üniversitesi’nde yüksek lisans öğrencisi olan Max van der Kolk, KMWE’den bu vaka üzerine bir proje hazırladı ve araştırmayı TNO’da (Hollanda Uygulamalı Bilimsel Araştırma Kurumu) yaptı. Amacı; mevcut bir uçak motoru braketini, komponent hacmini en aza indirmek ve ağırlığını önemli ölçüde azaltmak için optimize etmekti.

Max bunu, ağırlığı azaltan ancak mukavemeti koruyan bir teknik olan topoloji optimizasyonunu kullanarak başarmak istedi. Topoloji optimizasyonu ile geliştirilen kavramsal tasarımları, ardıl işlemden geçirmeyi sağlayan, verimli bir iş akışının gelişimini araştırdı. Materialise’in yazılımı sayesinde, araştırmasında bazı sorunları çözmeyi başardı.

Temel Darboğaz

Topoloji optimizasyonunu kullanmak isteyen mühendislerin bugün karşılaştığı temel sorun, optimize edilmiş dosyaları bilgisayar destekli tasarım (CAD) formatına geri dönüştürmenin çok zaman almasıdır. Bu, konsept oluşturma ve geliştirme aşaması arasında doğrudan bir geçişi imkansız hale getirmektedir. Sonuç olarak, topoloji için optimize edilmiş sonuçları, manuel olarak uygun bir CAD dosyasına dönüştürmek önemli miktarda çaba gerekir. Bu etkisiz yöntem, başlangıç, optimal çözüm ve sonuç arasında bir tutarsızlık yaratır. Max, kararlılıkla, endüstriyel uygulamalarda topoloji optimizasyonunun etkin bir şekilde uygulanmasına izin veren çözümleri aradı.

İdeal Çözümü Hayal Etmek

Esas amaç, topoloji için optimize edilmiş sonuçları, CAD gruplarına aktarmanın bir yolunu bulmaktı.

Max, “Konsept geliştirme genellikle, en fazla problemin oluştuğu ve iş akışının durma noktasına geldiği, elde edilen kavramsal çözümün manuel olarak yorumlanması veya yeniden modellenmesiyle sonuçlandığı aşamadır” diyor.

Bu nedenle, temel yazılım gereksinimlerinin bir listesini yaptı:

• Topoloji optimizasyonu kullanılarak elde edilen dosyalar birçok pürüzlü yüzey içerir, bu nedenle değişikliklerin doğrudan STL seviyesinde yapılması gerekir. Pürüzlü yüzeyin düzgünleştirilmesi, onarılması ve değiştirilmesi, çok daha iyi bir yüzey kalitesi ve tasarımın imal edilebilirliğiyle sonuçlanır. Bu, aynı zamanda karmaşık yüzey tanımlarının CAD’e aktarılırken dayanırlık analizi (FEA-Sonlu Elemanlar Analizi) için olası karışıklık ve stres konsantrasyonlarını önler.
• Yazılım paketi CAD uyumlu dosyalar oluşturabilmelidir. Bunun için STL dosyalarında belirli değişiklikler yapılması gerekmektedir.
• Son olarak, yazılım paketi STL formatını yorumlayabilmeli ve hem bir düzey hem de bir hacim yüzeyi yaratabilmelidir. Yeterli bir yüzey oluşturmak için nesnenin pürüzsüzleştirilmesi gerekir.

En Uygun Yazılım Paketinin Seçilmesi

Tez öğrencisi mevcut olan birden fazla yazılım paketini değerlendirdi ve böyle bir yazılım olduğunu ve bu paketin aradığı tüm özelliklere sahip olduğunu keşfetmenin mutluluğunu yaşadı. Materialise, Materialise 3-matic paketinin Max’e göre “Topoloji için optimize edilmiş bu sonuçların, ardıl işlemlerde en uygun ve en verimli yöntem” olduğunu onaylamaktan gurur duyuyordu.

Daha Verimli Bir İş Akışı

• Öncelikle, motor braketi ham bir STL dosyasında bulunuyordu. Formatlar doğrudan topoloji optimizasyon yazılımına aktarıldı ve nesne tasarım alanına yerleştirildi.
• Daha sonra braket topolojik olarak optimize edildi. Detaylı özellikler korunurken yüzey pürüzsüzleştirilmiş ve hatalar onarılmıştı.
• Bir sonraki adım, yapıyı bir NURBS veya CAD dosyasına aktarmaktı. Max, CAD formatları yönünde atılan adımların her zaman gerekli olmadığını fark etti. Eklemeli İmalat, tasarımın ana imalat yöntemi olarak kullanıldığında, CAD dosyasına dönüşüm yapılmayabilir. NURBS dosyasında, nesnenin dayanırlığını analiz etmek için bir FEA yapılır. Max, araştırması için, NURBS tasvirlerini Materialise 3-matic ile CAD’e dışa aktardı ve sonuçlar tam bir uyumluluk gösteriyor.
• Materialise 3-matik Remesh Modülü, yapının yüzey gözeneklerini hacimsel gözeneklere dönüştürme yeteneği sağlar. Elde edilen hacim gözeneklerinin tasarıma karşılık geldiği doğrulanmıştır. Gelecek planlayıcıları “Yapının gözenekleri Materialise 3-matic ile tamamen hazırlanabilir” diye açıklıyorlar. Yapısal analiz gerçekleştiğinde, Materialise 3-matic içindeki tasarım, doğrudan CAM ile basılmak üzere gönderilebilir. Modülün, Eklemeli İmalat ile uyumluluğu, motor braketinin iki küçük ölçekli modelinin 3B baskısı ile kanıtlanmıştır.

Büyük Bir Başarı

Max’in araştırması, Materialise 3-matic paketinin belirlenen iş akışında, tanımlanan tüm ardıl işlemleri gerçekleştirebildiğini göstermiştir. Taranan ölçümleri CAD dosyalarına dönüştürebilir ve FEM analizi için hacim gözenekleri geliştirebilir.

Max, “Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında, bahsedilen braket için önerilen iş akışı, işlem sonrası gerekli olan ardıl-işlem süresini günlerden saatlere azaltabilir” diye açıklıyor. “Materialise, Materialise 3-matic, diğer yazılım paketlerinden daha detay düzeltme ve onarım fonksiyonları içeriyor. Yüzey işleme ve hacim gözeneklerinin oluşturulması, bu pakete rekabette üstünlük sağlıyor ”diye ekliyor. “Buna ilave olarak, Materialise 3-matic paketinin maliyeti de oldukça düşük.” Materialise 3-matic topoloji optimizasyonu gibi yenilikçi yazılım paketleri sayesinde daha cazip ve değerli zamandan tasarruf edilebilir.

3D baskı yazılımının işinizi geliştirebileceğini düşünüyor musunuz, ancak işinize en uygun seçeneğin ne olduğunu bilmiyor musunuz? Firmamız 3D baskı yazılımı için büyük bir tutku üzerine kurulmuştur. Konuşalım ve işinizi nasıl daha verimli hale getirebileceğimizi görelim.

*Bu makale Materialise web sitesinden tercüme edilmiştir.

https://www.materialise.com/en/cases/materialise-3-matic-makes-topology-optimization-more-attractive