Проведення топологічної оптимізації кронштейна та підготовлення до 3d-друку

Анотація

Актуальність теми дослідження. Зниження маси та збільшення питомої міцності конструкцій, що використовуються в різних галузях машинобудування – на сьогодні найважливіші завдання конструкторів всього світу. Рішення цих проблем безпосередньо пов’язане із завданням пошуку оптимальних геометричних параметрів проєктова-
ного виробу. Застосування топологічної оптимізації дозволить зменшити вагу виробу зі збереженням вимог до міцності деталі.
Постановка проблеми. Отримати топологічно оптимізовану деталь, зменшивши масу на 30–50 %. Зберегти статичні характеристики та конструктивну міцність деталі.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Опираючись на досвід та роботу спеціалістів у цьому напрямі, проблема, яка зазначена вище, може бути вирішена за допомогою топологічної оптимізації та адитивних технологій.
Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Нині малодослідженим питанням залишається параметризація фізичної моделі для вирішення завдань топологічної оптимізації.
Постановка завдання. Зробити дослідження топології з метою отримання найкращого відношення міцності до маси кронштейна, зменшивши при цьому масу на 50 %. Зробити порівняння результатів досліджень у різних програмних пакетах. Підготувати вихідні моделі для швидкого прототипування за допомогою 3D-друку.
Виклад основного матеріалу. У цій роботі проводиться топологічна оптимізація кронштейна. Зменшуємо його масу на 50 %, зберігаючи всі статичні характеристики та параметри. Проєктуємо деталь у програмному пакеті SolidWorks. Проводимо оптимізацію у двох програмних пакетах: SolidWorks та Fusion 360, порівнюємо отримані результати. Друкуємо оптимізовану деталь на 3D-принтері, використовуючи програмний пакет Simplify 3D.
Висновки відповідно до статті. Оптимізовано конструкцію кронштейна в програмних пакетах SolidWorks і Fusion 360, зменшивши його масу на 50 %. Кронштейн, оптимізований в SolidWorks, виглядає естетично краще. Коефіцієнт запасу міцності кронштейна, оптимізованого в SolidWorks, дорівнює 12, а в Fusion 360 – 15. Це свідчить про те, що необхідно виконувати нове дослідження топології, видаляючи 60–65 % матеріалу. При підготовці до прототипування методом 3D-друку на виході отримали текстовий документ з g-кодом.