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L'optimisation topologique convient aussi à la fonderie
Augmentation de la rigidité et de la première fréquence naturelle des glissières de machines

L'optimisation topologique ouvre de nouvelles possibilités d'amélioration dans la conception des pièces moulées.

Branche : Bureau d’études/prestataire de développementDiscipline: Mécanique des structures

Les gains énormes en termes de rigidité et de réduction de masse offrent des avantages évidents par rapport aux méthodes de conception classiques.

Résumé

Tâche

La fonction d'optimisation topologique trouve automatiquement la répartition optimale des matériaux dans un espace prédéfini. Il s'agit de le démontrer en utilisant une rectifieuse sans centre existante comme exemple, quel est le potentiel d'optimisation des conceptions "classiques" des pièces moulées. L'exigence était de réduire la masse d'un tiers par rapport à la construction existante.

Solution

Dans les deux composants, la masse a pu être réduite d'environ un tiers par rapport aux glissières de conception classique. Néanmoins, l'augmentation de la rigidité (mesurée au niveau des coussinets) se situe entre 82 et 680 %, selon le cas de charge.

Avantages clients

En limitant spécifiquement l'optimisation et en observant les restrictions de fabrication pertinentes, il est possible de produire des structures moulables dont le moule peut être fabriqué sur une fraiseuse CNC, par exemple. Les gains énormes en termes de rigidité et de réduction de masse offrent des avantages évidents par rapport aux méthodes de conception classiques.

Détails du projet

Tâche

 La fonction d'optimisation topologique trouve automatiquement la répartition optimale des matériaux dans un espace prédéfini. Cela ouvre un grand potentiel pour augmenter la rigidité et réduire la masse, autant pour la fabrication additive que les pièces moulées.

Il s'agit de le démontrer en utilisant une rectifieuse sans centre existante comme exemple, quel est le potentiel d'optimisation des conceptions "classiques" des pièces moulées. À cette fin, deux glissières interconnectées ont été sélectionnées dans l'ensemble de la machine et optimisées conjointement.

L'exigence était de réduire la masse d'un tiers par rapport à la construction existante. En même temps, la coulabilité devait être garantie et la séparation des moules devait être possible, avec une épaisseur de paroi d'au moins 40 mm. Les objectifs d'optimisation étaient une rigidité maximale basée sur douze cas de charge réels et une première fréquence propre supérieure d'au moins 20 %.


Avantages clients

L'optimisation topologique ouvre de nouvelles possibilités d'amélioration dans la conception des pièces moulées. En limitant spécifiquement l'optimisation et en observant les restrictions de fabrication pertinentes, il est possible de produire des structures moulables dont le moule peut être fabriqué sur une fraiseuse CNC, par exemple. Les gains énormes en termes de rigidité et de réduction de masse offrent des avantages évidents par rapport aux méthodes de conception classiques.

Dans cet exemple, la machine présente les avantages suivants:

Réduction de masse

  • Économies de matériaux → Un entraînement plus petit des diapositives
  • Réduction des coûts

Augmentation de la rigidité

  • déformations de processus réduite
  • meilleur comportement dynamique
  • processus plus rapide
  • Améliorations techniques

Autres facteurs

  • Des méthodes d'optimisation modernes
  • Image d'efficacité énergétique

Solution

L'optimisation topologique a permis d'obtenir des structures organiques familières dans les différentes diapositives. Cependant, les plans de séparation et les épaisseurs minimales de paroi pertinentes pour la coulée sont clairement visibles.

Dans les deux composants, la masse a pu être réduite d'environ un tiers par rapport aux glissières de conception classique. Néanmoins, l'augmentation de la rigidité (mesurée au niveau des coussinets) se situe entre 82 et 680 %, selon le cas de charge. La première fréquence propre pourrait également être augmentée de 50 %, passant de 138 Hz sur la glissière d'origine à 209 Hz. Cela peut s'expliquer par la combinaison de l'augmentation de la rigidité et de la réduction de la masse.


Application Engineer
Dr. sc. ETH Manfred Maurer

Produits du projet