Software 3D

L’ETH di Zurigo mostra il framework DfAM automatizzato con ugelli personalizzati

Non c’è dubbio sulla capacità della manifattura additiva di produrre geometrie complesse e altamente integrate: questa capacità è infatti uno dei principali vantaggi della tecnologia. Nonostante ciò, uno degli ostacoli all’ampia implementazione di AM è stata la creazione di questi progetti complessi in primo luogo. Cioè, molte parti con complesse strutture stampate in 3D sono realizzate grazie alla profonda conoscenza specifica dell’applicazione degli ingegneri e comportano un processo di modellazione abbastanza lungo. Negli ultimi anni abbiamo assistito all’emergere di software di ottimizzazione topologica, che genera strutture in base ai requisiti inseriti dall’utente. Tuttavia, anche questo approccio richiede spesso un certo grado di interpretazione manuale.

Recentemente, un team di ricercatori dell’ETH di Zurigo ha deciso di affrontare questa sfida con l’obiettivo di creare un approccio di progettazione automatizzato che potrebbe consentire la rapida generazione di concetti di design, nonché modifiche di iterazione e personalizzazione con il minimo sforzo. In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Additive Manufacturing, il team presenta un “framework di sintesi del design computazionale per automatizzare la progettazione di ugelli multi-flusso di forma complessa”.

Progettazione automatizzata dell'ETH di Zurigo

Il framework innovativo ideato dai ricercatori fornisce agli utenti AM una serie di strumenti di progettazione, che vengono utilizzati come elementi costitutivi per generare strutture finite per parti stampate in 3D. Ogni elemento di progettazione è organizzato all’interno di un’architettura gerarchica e viene implementato utilizzando la programmazione orientata agli oggetti, il tutto presentato all’interno di un’interfaccia visiva accessibile agli utenti non esperti.

In una prova di concetto, il team dell’ETH di Zurigo ha generato con successo progetti per una gamma di ugelli AM personalizzati utilizzati per l’estrusione dell’argilla utilizzando la struttura. Scrive: “Dato il concetto di un ugello che include ingressi e uscite, un utente specifica il design del layout di una parte, ovvero la disposizione degli elementi di design. Il layout serve come input per la casella degli strumenti che lo traduce automaticamente nella corrispondente geometria dell’ugello. Per analizzare le limitazioni di produzione AM, la casella degli strumenti fornisce funzioni per controllare i valori di spessore delle pareti e gli angoli di sporgenza critici. Questi consentono di rilevare ed escludere progetti AM non producibili. Inoltre, un ugello può essere valutato per le sue prestazioni utilizzando l’analisi fluidodinamica computazionale (CFD)”.

In definitiva, il caso di studio dimostra la fattibilità del framework di blocchi di costruzione orientato agli oggetti di alto livello del gruppo, che consente agli utenti AM di tradurre in modo efficiente un progetto di layout in una geometria 3D, in questo caso, per una serie di ugelli di coestrusione personalizzati. In futuro, il team con sede a Zurigo integrerà elementi di progettazione che “si adattano dinamicamente alle restrizioni AM invece di essere esclusi durante un’ottimizzazione parametrica” ​​e cercheranno di adattare il framework di progettazione ad altre aree di applicazione AM. Lo studio completo può essere trovato qui.

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