Il compito di questo blog è di rendere ciò che è complesso, semplice. Non ti avvicinerai mai ad una nuova tecnologia, come l’additive manufacturing, finché i termini tecnici rimarranno nebulosi e oscuri.
Oggi voglio parlarti di una grande differenza fra il Generative Design e l’ottimizzazione topologica.
Oltre a conoscere i benefici della stampa 3D sulla tua produzione, come la possibilità di personalizzazione, la produzione on demand e la realizzazione delle geometrie impossibili, è importante che tu conosca anche le basi tecniche di questa tecnologia.
Non preoccuparti, oltre al corso di formazione, 3D4STEEL mette sempre a disposizione il team tecnico per aiutare gli imprenditori, specialmente quelli italiani, con un’assistenza personalizzata e in loco.
Quello che posso fare da lontano, intanto, è informarti e formarti sulla stampa 3D per la meccanica, perché il mio settore di specializzazione è questo. Le informazioni che imparerai oggi valgono per tutti i settori, ma, ovviamente, ogni settore richiede delle competenze diverse.
L’ottimizzazione topologica di un componente aerospaziale non può essere uguale a quella per un componente meccanico
Ogni settore ha le sue regole e io ti parlo sempre del settore meccanico, che conosco da ben venticinque anni.
Andiamo per gradi, cos’è il generative design? Chi lavora in un’azienda meccanica sa di cosa sto parlando. Il generative design è un processo di esplorazione tecnologica di design dei componenti.
Quando il progettista meccanico deve progettare il disegno per un componente, con il generative design si può affidare alla tecnologia. Il software, basato sul generative design, genera simulatamente diverse soluzioni CAD, basandosi sui reali vincoli della produzione e sui requisiti di performance del componente, ovvero sulla sua applicazione finale.
Non pensare che il software faccia il lavoro al posto dell’uomo, perché non è così: il progettista deve prima impostare i vincoli per la creazione del componente, considerando quindi la sua applicazione finale, il peso, le forze in gioco, le resistenze e il materiale.
Una volta posto l’obiettivo, si possono sfruttare gli infiniti algoritmi del software per arrivare a creare varie soluzioni diverse, sulle quali vengono fatte delle analisi di performance.
Pensa ad un componente che deve essere inserito in un macchinario: i vincoli e gli ostacoli saranno tutte le parti che dovranno intersecarsi in quel componente da stampare.
Come vedrai fra poco, il gerative design viene molto spesso usato nella creazione di parti organiche, come la realizzazione di ossa in 3D. In questo caso il componente non va ridotto, ma si deve pensare a come cambiare la forma, la densità o l’orientamento per sostituire l’osso precedente; il pezzo quindi non si riduce, ma si adatta.
Per capire qual è la soluzione migliore, il progettista deve mettere insieme più conoscenze. Nel caso di un generative design per un componente meccanico, ci vogliono sia conoscenza di additive manufacturing, sia di meccanica. Fra tutte possibilità di design fornite dal software, viene scelta la soluzione migliore a seconda dell’applicazione finale del componente.
Il design per l’additive manufacturing va oltre la creazione di un CAD con componenti che potrebbero essere stampati in 3D;
serve una nuova mentalità e un nuovo modo di vedere il mondo e gli oggetti
Nel generative design, come nell’ottimizzazione, l’operatore ha il compito e la responsabilità di selezionare i vincoli e gli obiettivi del progetto. L’intuito umano e l’intelligenza artificiale collaborano insieme per trovare la soluzione migliore.
Cos’è l’ottimizzazione topologica? E perché renderà i tuoi componenti meccanici più leggeri?
L’ottimizzazione topologica è un metodo matematico che ottimizza il layout di un materiale all’interno di un determinato spazio di progettazione, per uno specifico insieme di carichi, di condizioni, di vincoli e di obiettivi.
In poche parole, l’ottimizzatore topologico toglie dall’attuale componente le parti che sono superflue per renderlo più leggero possibile e minimizzare la quantità di materiale.
Come ti dicevo parlando delle ossa: il generative design non toglie la densità, ma si concentra sulla realizzazione di un componete migliore e che si adatti meglio al sistema nel quale si deve inserire.
L’ottimizzazione topologica punta ad ottimizzare lo spazio, riducendo il peso del pezzo.
Il componente, una volta controllato dove e se ci sono oscillazioni, viene ridotto, si diminuisce la sua rigidità e la sua densità, evitando ovviamente di creare dei pori, che renderebbero il componente instabile.
Le sollecitazioni sono le forze che agiscono su un componente, tipo la flessione, la contrazione o la compressione.
nell’ottimizzazione topologica si va a togliere le parti superflue del componente, mantenendolo comunque stabile e resistente
È grazie all’ottimizzazione topologica che con la stampa 3D puoi ottenere dei componenti più leggeri.
Non solo, l’ottimizzazione ti permette di passare dall’avere tre pezzi separati, ad uno solo, come vedrai nel caso studio a fine articolo. Questo metodo matematico tiene conto delle resistenze, delle vibrazioni e dell’applicazione finale per poter ottenere un componente ben fatto e che funzioni.
Un pezzo ottimizzato alla fine può risultare molto diverso da quello di partenza, ma questo non significa che le sue caratteristiche e la sua funzionalità siano state alterate, anzi l’ottimizzazione ha come obiettivo il mantenimento delle caratteristiche meccaniche del componente. La diversità che vedi, quindi, è solo nella forma, non nella funzione.
L’ottimizzazione di un componente, quindi, cambia le funzionalità del tuo pezzo?
Assolutamente no, anzi lo migliora, altrimenti non sarebbe un’ottimizzazione.
Il problema è che sul mercato i grandi BIG dell’additive manfacturing sfruttano queste conoscenze per settori molto lontani da quello meccanico, settori che hanno sostanziosi budget e che possono permettersi di fare simulazioni e ricerca. L’Airbus ha sfruttato il generative design per realizzare il nuovo divisorio per la cabina del suo A320. Come puoi immaginare, il lavoro fatto su quel componente non è lo stesso che si dovrebbe fare sui tuoi pezzi meccanici, proprio perché i vincoli da considerare e l’applicazione finale sono molto diversi.
Queste competenze devono essere messe insieme alle conoscenze di meccanica per poter ottenere dei componenti adatti alla loro applicazione finale.
Quando mi sono introdotto nel mondo dell’additive manufacturing ben sette anni fa, ero solo, nel senso che non esistevano queste conoscenze applicate al settore meccanico. Per farmi l’esperienza che ho acquisito oggi, ho preso molte cantonate, ho fatto degli errori e ho buttato via molti soldi. Qui puoi leggere uno dei tanti vicoli ciechi che mi hanno fatto perdere tempo e denaro.
Io voglio guidarti nell’inferno dell’additive manufacturing prendendoti per mano e dandoti le sicurezze e le conoscenze che io ho dovuto sudare per trovare
Ad oggi 3D4STEEL è l’unica azienda al mondo focalizzata sull’ambito meccanico e specializzata in un unico materiale, l’acciaio.
I grandi colossi dell’additive manufacturing, invece, preferiscono investire in settori più redditizi come l’aerospaziale e l’esercito.
Anch’io vorrei poter impegnarmi in quei progetti per la NASA, ma non ho le conoscenze necessarie in quel campo: mio padre mi ha insegnato tutto su pialla, tornio e brugola, quindi non so quali caratteristiche debba avere un componente per un veicolo che deve partire per lo spazio.
Quello che posso darti io, quindi, è la mia esperienza nell’additive per il settore meccanico, ecco perché oggi ti do la possibilità di scaricare un caso studio su componente meccanico.
Questo piegatore è stato ottimizzato a mano, significa che non sono stati usati software per arrivare a pensare alla soluzione finale: il progettista ci ha messo il suo ingegno ed è stato sufficiente.
Come potrai vedere dal caso studio, da tre pezzi se ne ottiene solo uno.
Cosa c’è di diverso in questo caso studio da tutti gli altri che puoi scaricare online?
1) è basato su un progetto meccanico;
2) ti dà i costi i tempi di produzione, mettendo in comparazione proprio la stampa 3D con i metodi tradizionali;
3) potrai finalmente rispondere alla domanda:
Ma la stampa 3D è una soluzione conveniente per produrre i componenti meccanici?
Scarica il caso studio, cliccando sul bottone rosso sottostante.
P.S: se vuoi sapere come poter ottenere un caso studio simile, ma molto più approfondito, su un tuo componente meccanico e conoscere i costi e i tempi di produzione, allora scarica il caso studio e leggilo fino alla fine.
You can’t do today’s job with yesterday’s methods and be in business tomorrow.
Ivano Corsini
