Optimització topològica experimental per etapes de peces obtingudes per fabricació additiva tipus DLP

Abstract

Aquest projecte és la continuació directa d’un treball de final de grau i ambdós formen part a la família de projectes basats en l’optimització topològica. La idea principal és fins a quin punt es pot aprofitar la tècnica de fabricació de Direct Light Processing, no només per les comoditats i varietat de formes que pot produir, sinó també per estudiar les maneres possibles d’optimitzar una peça determinada amb una geometria de prisma rectangular. Anteriorment s’havia definit un mètode d’optimització a partir de l’obtenció dels valors de desplaçaments de la peça mitjançant la tècnica de Digital Image Correlation (DIC), la problemàtica era que per poder optimitzar en Ansys Workbench, es necessiten els valors de les forces envers els desplaçaments, fet que es va solucionar amb l’obtenció de les reaccions amb signe canviat a la peça. Tanmateix, els resultats no eren coherents, per això en aquest projecte s’ha decidit aplicar uns filtres a les forces de reacció i només considerar les forces properes a l’element d’aplicació de la càrrega que deforma la peça per tal d’obtenir una càrrega repartida a tota una regió. Aquesta proposta d’optimització resulta ser vàlida després de la comparativa amb un model de forces puntuals bàsic i un de contactes. Com l’extracció de material realitzada en tots els models són molt semblants, s’acaba verificant la metodologia i es conclou que és possible obtenir amb Ansys Workbench l’optimització topològica d’una peça de la qual el camp de desplaçaments és conegut experimentalment. A l’últim apartat es fa un estudi d’optimització de la mateixa peça mitjançant un mètode anomenat Evolutionary Structural Optimization (ESO), una metodologia aparentment molt bàsica però efectiva. Si més no, serveix per fer una idea general de com seran els forats l’optimitzar la peça del problema, a banda de ser una manera molt fàcil de programar. Per això s’ha creat una macro en Ansys 19.0 que servirà per poder obtenir tots els resultats i fer comparatives amb la versió de la peça optimitzada en Workbench. No obstant això, els resultats d’aquest mètode depenen de dos paràmetres inicials, anomenats ràtio de rebuig inicial (RR0) i ràtio evolutiva (ER), que dificulten la verificació i consistència dels mateixos. Finalment s’arriba a la conclusió que per aquest problema, la configuració ideal és RR0=6% i ER=1% i es comprova com en altres simulacions el mètode segueix sent eficaç si s’escullen els valors apropiats dels paràmetres fonamentals.