Porovnání a ověření SW pro topologickou optimalizaci aditivně vyráběných dílů

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá problematikou využití topologické optimalizace v aditivní výrobě. Cílem je ověřit a porovnat několik softwarů na topologickou optimalizaci. Rešeršní část práce se zabývá aditivními technologiemi, je zde rozebrán kovový 3D tisk, rozdělení dle normy ISO/ASTM 52900, je popsána metoda Powder Bed Fusion a metoda Direct Metal Laser Melting. Dále je rešeršní část věnována problematice topologické optimalizace. Jsou popsány metody výpočtu, využití v průmyslu, a jsou rozebrány studie zabývající se topologickou optimalizací konkrétních dílů. V praktické části se práce zabývá testováním jak na SW úrovní, tak i reálnými zkouškami topologicky optimalizovaných těles z vybraných SW. Nejprve je popsána metodika optimalizace, poté vytištění vzorků, příprava pro mechanické zkoušky a samotné testování. Testovány byly vzorky napodobující zkoušku tříbodovým ohybem a zkoušku tlakem. Vyhodnocovaly se hodnoty posunutí při zatížení 5000 N. Zkoušky zatížení probíhaly na stroji LabTest 5.100SP1. Na závěr byly vzorky testovány na stroji Instron 3000kN SAPEC, kde se vyhodnocovalo maximální zatížení a posunutí. Závěrem jsou porovnány výsledky z reálných zkoušek s hodnotami získanými ze simulačních procesů.

This thesis deals with the use of topology optimization in additive manufacturing. The aim is to validate and compare several topological optimization software. The review part of the thesis deals with additive technologies, the metal 3D printing is discussed, the division according to ISO/ASTM 52900, the Powder Bed Fusion method and the Direct Metal Laser Melting method are described. Furthermore, the research part is devoted to topological optimization. Calculation methods, applications in industry, and studies dealing with topological optimization of specific parts are described. In the practical part, the thesis deals with testing at the SW level as well as real tests of topologically optimized solids from selected SW. First, the optimization methodology is described, followed by the printing of samples, preparation for mechanical testing and the actual testing. Samples simulating the three-point bending test and the compression test were tested. The displacement values were evaluated at a load of 5000 N. The load tests were performed on a LabTest 5.100SP1 machine. Finally, the specimens were tested on an Instron 3000kN SAPEC machine to evaluate the maximum load and displacement. Finally, the results from the real tests are compared with the values obtained from the simulation processes.