Desenho Generativo e Otimização Topológica
O Desenho Generativo é uma ferramenta que permite uma nova forma de criar e construir à nossa volta – e que, sobretudo, tem vindo a ganhar destaque na área de Engenharia.
No fundo, é uma forma de abordar a Natureza no âmbito de projeto e melhorar detalhes e configurações de desenho.
Por outro lado, a Otimização Topológica baseia-se na análise mecânica dos componentes ou estruturas de um projeto 3D. Em concreto, o principal objetivo é a redução do peso da estrutura do desenho, assegurando a sua qualidade e mantendo o desempenho.
Os desafios atuais de engenheiros e projetistas
Hoje em dia, engenheiros e projetistas de componentes mecânicos são confrontados com desafios cada vez mais exigentes.
No fundo, já não é suficiente conceber um projeto 3D fabricável e que cumpra as especificações de segurança e de material.
Além do mais, um produto tem de ter o mínimo de peso possível para otimizar não só o custo de material, como também o custo energético de utilização durante a sua vida útil. E, inclusivamente, mantendo a rigidez necessária para cumprir as especificações de atividade a que será submetido.
A história da Otimização Topológica
Historicamente, os sistemas de validação virtual de projetos (método de elementos finitos) disponibilizaram diferentes ferramentas para otimizar os desenhos 3D.
As ferramentas de visualização de tensões permitiam ver em que áreas da geometria a tensão é muito baixa – possibilitando, assim, a redução de material utilizado. Tratava-se de um processo iterativo bastante manual, uma vez que o utilizador tinha de modificar a geometria e voltar a efetuar cálculos até conseguir alcançar a tão desejada otimização topológica.
Mais tarde, surgiram ferramentas de otimização de geometria, com base em iterações automáticas, que permitem variar os parâmetros da geometria dentro de certos limites estabelecidos pelo utilizador e definir alguns objetivos – como a minimização da massa, da tensão ou do deslocamento em determinadas condições de carga.
Este tipo de ferramenta facilita significativamente o bom desenvolvimento do trabalho, mas exige uma geometria inicial totalmente parametrizada para ser possível otimizar.
No entanto, com o advento da nova geração de ferramentas de otimização topológica e desenho generativo, já não é necessário partir de um modelo totalmente parametrizado.
Assim sendo, com este novo tipo de ferramentas, passa a ser possível, a partir de uma geometria inicial, gerar uma geometria completamente diferente, dando resposta a uma série de objetivos e mantendo as restrições e controlos de fabrico.
Qual a principal diferença entre Otimização Topológica e Desenho Generativo?
A principal diferença entre Otimização Topológica e Desenho Generativo é que, neste último, é possível adicionar material. Ou seja, é possível, partir de uma geometria totalmente vazia ou de uma geometria inicial, o sistema gerar a geometria necessária para cumprir os parâmetros necessários.
Em contrapartida, uma semelhança que devemos destacar é que ambas as ferramentas funcionam na cloud – em concreto, na plataforma 3DEXPERIENCE. E, assim sendo, o acesso efetua-se através de um qualquer browser – a qualquer hora, lugar ou dispositivo.
Desenho Generativo na prática
Para que tenha uma ideia mais concreta de como tudo funciona, mostramos em seguida o desenvolvimento de um processo de desenho generativo na plataforma 3DEXPERIENCE.
Inicialmente, partimos de uma geometria muito simples, relativamente à qual colocámos algumas restrições e cargas.
Após o cálculo inicial, o sistema propõe uma geometria.
Na geometria proposta, é possível efetuar cálculos de elementos finitos sem necessidade de qualquer modificação – uma vez que o sistema calcula uma malha de elementos suficientemente suavizados para efetuar o cálculo.
E, ainda, na plataforma 3DEXPERIENCE, é possível criar, comparar e combinar múltiplas variações com diferentes controlos de fabrico ou com cargas aplicadas em diferentes direções.
Em concreto, com as diferentes variações e restrições, é possível obter a forma combinada ideal.
Este tipo de formas orgânicas é especialmente adequado para fabrico aditivo.
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