Field Optimization aplicado al soporte EXCITE de la NASA, se optimizó simultáneamente el peso y la rigidez vibratoria ajustando la pared local y el grosor giroide en toda la pieza.
La manufactura aditiva ha desatado un mundo completamente nuevo de libertad de diseño, hace posible producir piezas sofisticadas que ofrecen altos niveles de rendimiento.
Pero esta complejidad crea cuellos de botella en todo el proceso de desarrollo del producto hasta la manufactura. nTop ha trabajado con la industria del sector aeroespacial, energía, movilidad y médico para desarrollar nuevas capacidades que les permitan lograr innovaciones e impulsar sus aplicaciones de manufactura aditiva hasta la producción. nTop 4, es la próxima versión importante del software, especialmente diseñada para aprovechar las opciones de diseño habilitadas por la manufactura aditiva. nTop 4 permite llevar más rápido una nueva generación de productos al mercado.
Field Optimization - Convierta la complejidad del diseño en una ventaja competitiva
A medida que la tecnología manufactura aditiva madura, también lo ha hecho la sofisticación de los problemas que los ingenieros están tratando de resolver. Es fácil crear geometría compleja, pero convertirla con éxito en piezas de alta ingeniería y calidad de producción exige mucho más. La libertad de diseño habilitada por manufactura aditiva junto con los requisitos de ingeniería hace que sea poco práctico o incluso imposible diseñar este tipo de piezas manualmente. Sin poder utilizar completamente el espacio de diseño, los ingenieros están dejando a un lado rendimiento en las aplicaciones donde el este es más importante. En el CAD tradicional, el enfoque podría ser hacer un boceto paramétrico de algunas variables de diseño clave, pero ¿Cómo parametrizar la geometría donde se puede optimizar cada punto en el espacio?
nTop 4 incluye una nueva función llamada Field Optimization, para optimizaciones multiobjetivo, multiescala y de circuito cerrado, una forma más efectiva y eficiente de diseñar piezas para alto desempeño. El método se basa en una combinación de la tecnología de modelado implícita, el diseño impulsado por el campo y una generalización de la optimización de topología existente. Esta nueva capacidad permite a los ingenieros centrarse en la intención de diseño y los requerimientos de la pieza, y deja al software determine automáticamente los detalles geométricos complejos, como diseños reticulares, espesores de pared, patrones de costillas y otros parámetros a variar.
El uso de la optimización de campos o Field Optimization es similar al de la optimización de topología tradicional. La diferencia más notable es que el modelo de material utilizado para calcular las propiedades de la estructura es una función de cualquier número de parámetros de diseño geométrico, en lugar de un solo valor, como la densidad del material.
Por ejemplo, para optimizar un soporte de satélite para el proyecto EXCITE de la NASA, comenzamos utilizando una optimización de topología tradicional para obtener la forma global y luego aplicamos una optimización de carcasa y relleno para optimizar aún más el peso y la rigidez de la pieza. Esto dio como resultado una pieza que era dos veces más duradera en condiciones de carga por vibración y un 6% más ligera que las alternativas usadas hasta ese momento.
Otra aplicación de Field Optimization es el diseño de un implante de cadera diseñado para fusionarse con el hueso. Para generar un implante que sea cómodo y que dure mucho tiempo, necesita que las propiedades mecánicas en la superficie del implante coincidan con las del hueso para reducir los efectos de protección contra esfuerzos. Aquí utilizamos la homogeneización numérica para derivar una relación analítica entre múltiples parámetros de diseño para la estructura celular variable y sus propiedades mecánicas esperadas (por ejemplo, rigidez, densidad relativa, etc.). Usando una metodología que describe los efectos de protección contra el esfuerzo, tomó aproximadamente una hora construir el trabajo de optimización de campo en nTop 4, y lograr un implante más liviano con un mejor perfil de biocompatible que resulta en una reducción de la fatiga y una mayor longevidad.
Field Optimization aplicado a un implante de cadera, se optimizó simultáneamente la resistencia, el peso y las propiedades similares a las óseas al optimizar localmente el tamaño y el espesor de las células de Voronoi.
En nTop 4, se presenta una forma de trabajo de optimización fácil de usar para aplicaciones de ingeniería en aligeramientos, materiales y diseño industrial. Además, la arquitectura abierta permite desarrollar modelos de materiales personalizados hechos sobre sus propios datos numéricos, experimentales y analíticos. Se exploran nuevas aplicaciones en termo mecánica, flujo de fluidos, acústica y electromagnetismo. La optimización de campo es el futuro del diseño generativo y será relevante para optimizar cualquier pieza high performance en el futuro, sea cual sea el método de fabricación.
Elimine los cuellos de botella del intercambio de datos con la interoperabilidad implícita
Sabemos que para los ingenieros que usan nTop, el trabajo no se realiza hasta que una pieza física se puede producir de manera confiable y funciona como se espera. El trabajo no termina con el diseño, sino que se extiende a manufactura al garantizar que las piezas diseñadas con nuestros modelos implícitos ligeros y fáciles de manipular se puedan producir.
La industrialización de la manufactura aditiva ya no está limitada por el diseño o la fabricación, sino por la transferencia de datos entre ellos. Por lo general, los diseños se intercambian con impresoras y otras aplicaciones de ingeniería utilizando formatos de archivo de malla discretizados como *. STL. Estos archivos son grandes y difíciles de administrar, tardan mucho tiempo en generarse y comprometen la precisión de la pieza. Para diseños geométricamente complejos, como los de Field Optimization, el engranaje a veces es incluso imposible.
Con nTop 4, se anuncia Implicit Interop para garantizar que los ingenieros que usan el software tengan un camino confiable y factible hacia la producción, incluso para sus diseños más difíciles. Con Implicit Interop, se puede intercambiar directamente la geometría nTop en un formato de archivo compacto (extensión *. implicit), que puede ser leída por otras herramientas utilizando una biblioteca ya disponible. Con la interoperabilidad implícita, el intercambio de datos de diseño se mide en kilobytes a megabytes, no en gigabytes.
Hoy en día, esta capacidad se presenta en forma de dos nuevos productos:
Primero, nos hemos conectado con EOS para lanzar el complemento nTop para EOSPRINT, que permite a nuestros clientes importar, configurar e imprimir directamente diseños nTop en impresoras EOS de forma nativa desde el software EOSPRINT. Este complemento se lanzará en EOSPRINT 2.14, programado para su lanzamiento en junio de 2023.
Con esta nueva capacidad, los diseños que solían tardar días en mallar y rebanar las piezas se harán en EOSPRINT en minutos, lo que permite que el corte se realice bajo demanda durante el proceso de fabricación para lograr la precisión óptima del sistema manufactura aditiva.
Con el complemento nTop para EOSPRINT, puede importar diseños de nTop a EOSPRINT
Además, se presenta nTop Core, una biblioteca para que nuestros socios abran, usen e integren la geometría nativa de nTop en sus propias herramientas y sistemas, lo que permite a nuestros clientes integrar sin problemas nTop en su propio proceso de desarrollo de productos.
Esta biblioteca tiene el poder del complemento nTop para EOSPRINT. La firma Inkbit, incorporó la biblioteca en su software para leer, consultar y fabricar piezas de nTop directamente desde el archivo *.implícit todo sin ningún tipo de malla.
Usando nTop Core, Inkbit pudo demostrar la capacidad de leer, consultar y fabricar piezas de alta calidad directamente a partir de archivos implícitos nTop sin ningún tipo de mallado.
nTop Automate
Se presenta nTop Automate, que permite que los flujos de trabajo de nTop se ejecuten mediante programación para casos de uso como la exploración del espacio de diseño, procesamiento por lotes y la personalización masiva. Los clientes pueden implementar flujos de trabajo nTop en hardware más potente y / o entornos en la nube utilizando una infraestructura más rentable en Windows y Linux
Por ejemplo, la empresa Ocado Technology, automatizó su proceso de diseño y evaluación de piezas, lo que les permitió reducir su ciclo de fabricación de prototipos de meses a un diseño de 3 semanas para el desarrollo de su nuevo 600 Series Bot.
La empresa Lightforce Orthodontics utiliza nTop para automatizar una parte de su proceso de personalización masiva, lo que les permite escalar de manera eficiente un proceso de diseño de producto totalmente digital que requiere geometría personalizada para cada aparato ortopédico.
Implemente nTop Automate para ser más eficiente en su rendimiento de diseño y fabricación.
Implementar nTop Automate es un proceso sencillo, en el se crea un programa programable: simplemente defina sus variables de diseño clave y tendrá un proceso de diseño que está listo para funcionar. Debido a que nTop se modela desde cero en un modelo implícito, el uso de este proceso para explorar un espacio de diseño o automatizar un proceso de personalización masiva será rápido y confiable.
Genera más valor más rápido con los programas de éxito de clientes
nTop 4 permite a los ingenieros aprovechar todo el potencial de la manufactura aditiva, pero comenzar puede llevar tiempo. Por lo que nTop ofrece programas para acelerar la adopción y maximizar el impacto en organizaciones de cualquier tamaño.
Hoy se anuncia nTop Accelerate, una gama de servicios de capacitación individual, talleres personalizados y sprints de diseño, para asistir a su empresa a cumplir mejor los objetivos del programa y ofrecer valor más rápido. Además, el programa nTop Learn como centro de aprendizaje en línea de nTop, garantiza que los ingenieros entreguen valor lo más rápido posible.
Por: Trevor Laughlin VP, Product de nTop
