MSC Apex Generative Design offre una vera soluzione end to end per i progettisti che creano componenti in metallo ad alta precisione.

Passa rapidamente dallo schermo del computer alla stampa con intervento umano inferiore rispetto agli altri software.

MSC Apex Generative Design

Design generativo efficiente: progettare direttamente per l'additive manufacturing

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I software di progettazione generativa non sono tutti uguali


MSC Apex Generative Design offre una vera soluzione end to end per i progettisti che progettano componenti industriali ad alta precisione. Ti porta rapidamente dallo schermo alla macchina con intervento umano inferiore rispetto agli altri software.

Il cambiamento è qui. Per la prima volta è possibile innovare, migliorare e convalidare componenti e prodotti in una semplice soluzione end to end. Progettisti, partecipate alla rivoluzione MSC ApexGD.

I progettisti amano utilizzare MSC Apex Generative Design, perché pensa come loro, migliorando componenti usando progetti sottrattivi formati e assemblati, solo in modo più rapido. Gli utenti hanno rilevato l'80% di riduzioni nel progetto iniziale e nel tempo di configurazione unendo passaggi multipli, da una geometria iniziale durante la preparazione fino all'ottimizzazione.

Definiscono le specifiche, si mettono comodi e seguono i suggerimenti specifici per il design forniti alla velocità della luce.

MSC Apex Generative Design in breve

  • Semplicità - Non è necessaria alcuna competenza tecnica per gestire ottimizzazioni attraverso un software di progettazione altamente incentrato sull'utente.
  • Progetto automatizzato - Genera quasi in automatico diversi candidati conformi al progetto che soddisfano tutti i criteri del progetto minimizzando il peso.
  • Importazione e convalida - Importa le geometrie o le mesh esistenti, trova i candidati ottimizzati per il progetto ed esegue la convalida del progetto - tutto all'interno di un singolo ambiente CAE.
  • Output diretto - Esporta la geometria che può essere prodotta direttamente e usata immediatamente senza rilavorazione manuale.
  • Un unico processo - Importa le geometrie risultanti in Simufact Additive o Digimat AM per stampare correttamente al primo tentativo ogni componente, riducendo i costi.

Vantaggi di MSC Apex Generative Design

  • Riduzione significativa del tempo MSC Apex Generative Design crea progetti per la produzione in modo più intelligente perché combina velocità ad alti livelli di automazione per ridurre in modo significativo il tempo necessario all'ottimizzazione. Il risultato è un processo rapido, efficiente in termini di costi e integrato.

  • Ottimizzazione basata sui vincoli imposti dalle sollecitazioni Le sollecitazioni di solito sono il criterio di configurazione più importante per il progetto di un componente. Con la tecnologia MSC Apex Generative Design è possibile ottimizzare in modo orientato alle sollecitazioni. Questo approccio consente un vero progetto a forma bionica, con una distribuzione delle sollecitazioni omogenea, per garantire un'elevata affidabilità del componente.

  • Ottimizzazione per l'Additive Manufacturing Per ogni tecnologia di produzione è necessario rispettare regole di progetto per evitare problemi di qualità durante la produzione di un componente. Questo è particolarmente importante per ottenere un prodotto stampato correttamente già dalla prima volta. Al contrario delle soluzioni di ottimizzazione più comuni, MSC Apex Generative Design ha integrato completamente queste regole e le applica in modo funzionale all'ottimizzazione.

  • Ritransizione automatizzata al CADIl software di ottimizzazione tradizionale richiede l'uso di un software di ritransizione supplementare per il passaggio da strutture generate al computer al CAD e l'esperienza e il know-how per usarlo. MSC Apex Generative Design integra questa funzionalità principale in un ambiente singolo e trasferisce in automatico il progetto per un collegamento ottimale CAD/CAM.

  • Levigazione intelligente (smoothing) La transizione efficiente in superfici precise e uniformi viene realizzata in automatico da un algoritmo intelligente. Si ottiene così una superficie priva di difetti, assicurando l'elevata qualità di ogni singolo componente.

  • Generazione mesh automatica La mesh per il modello di ottimizzazione viene generata in automatico e senza errori rispetto ad un processo manuale, dispendioso in termini di tempo, come avviene quando si utilizza un software di ottimizzazione tradizionale.

  • Regolazione automatica e affidabile della risoluzioneCon MSC Apex Generative Design è possibile regolare in automatico la risoluzione o la geometria. Dopo aver generato una geometria grossolana, il software rifinisce sempre più la risoluzione finché non viene realizzata una struttura più precisa e dettagliata.

  • Risoluzione massima MSC Apex Generative Design è progettato in modo specifico per generare le strutture dettagliate ed estremamente complesse che solo i processi additivi sono in grado di produrre. Sarebbe impossibile realizzare gli stessi calcoli con il software di ottimizzazione tradizionale.

  • Ottimizzazione struttura in reticolo (lattice) Le strutture in reticolo hanno un elevato potenziale grazie al peso leggero. La transizione da materiale solido a strutture in reticolo normalmente è ancora difficile e soggetta a difetti. Con MSC Apex Generative Design, la struttura completa può essere ottimizzata in automatico per generare una transizione uniforme ottimizzata in termini di sollecitazioni, così le strutture si sviluppano insieme in modo ottimale.

Al centro di MSCApex Generative Design opera il nostro "Generative Design Engine"

L'approccio innovativo di MSC Apex Generative Design è stato dimostrato in termini pratici.

Si basa sull’analisi a elementi finiti, ma, al contrario dei metodi tradizionali, non usa un campo di densità, ma utilizza una mesh molto fine con elementi ben definiti. Ciò consente all'algoritmo di valutare direttamente le sollecitazioni che si verificano, e ottenere le geometrie che ne derivano in modo attendibile, come la mente umana non avrebbe potuto prevedere.

Progettare per l’Additive Manufcturing (DfAM) senza una conoscenza specifica

MSC Apex Generative Design è progettato in modo specifico per generare le strutture dettagliate ed estremamente complesse che solo i processi additivi sono in grado di produrre. I progetti ottimizzati dimostrano transizioni perfette fra gli elementi della struttura come montanti e gusci e contengono inoltre strutture solitamente autoportanti che assicurano che i risultati possano venire inviati direttamente alla stampa.

 
 
 

MSC Apex in azione - Case Studies

Una struttura leggera è particolarmente importante in un progetto di satellite, perché ogni chilogrammo supplementare genera elevati costi per il trasporto nello spazio. Se è possibile risparmiare peso, il carico utile del veicolo di lancio o del satellite può essere usato per ulteriori applicazioni, creando valore aggiunto.

Questo era esattamente l'obiettivo del progetto fra la società spaziale Tesat-Spacecom GmbH & Co. KG, il produttore della macchina Trumpf e gli specialisti di MSC Software / Simufact Generative Design. I supporti, raffigurati nell’immagine ,per la regolazione dei filtri a microonde devono essere utilizzati nel satellite delle comunicazioni tedesco Heinrich Hertz, che va a testare la capacità delle nuove tecnologie di comunicazione spaziale. Per questa applicazione, era necessario ridurre il peso del supporto.

Per realizzare ciò è stato usato MSC Apex Generative Design.

Progetto a peso ridotto

Un nuovo progetto estremamente complesso è stato creato applicando il design generativo, che consente una costruzione leggera ed è perfettamente adattata e progettata secondo i requisiti operativi. Il risultato del supporto TESAT è impressionante: Riduzione di peso del 55% per un componente progettato per la tecnologia spaziale. Anziché 164 grammi, il supporto pesa solo 75 grammi. Inoltre, l'ottimizzazione innovativa, orientata alla sollecitazione ha ulteriormente migliorato la rigidità del componente. La distribuzione omogenea della sollecitazione generata da MSC Apex Generative Design consente una rigidità e robustezza eccellenti e contemporaneamente una riduzione massima del peso.

Un’accoppiata perfetta: Design generativo e stampa 3D

"Oggi, la produzione additiva consente di produrre geometrie generate digitalmente e ottimizzate a costi contenuti. Ciò offre un potenziale enorme per la costruzione a peso ridotto, specialmente nella tecnologia spaziale, ma anche in molti altri settori. In futuro, il design generativo avrà un ruolo determinante nell'uso semplice ed efficiente di questo potenziale," ha dichiarato il dott. Thomas Reiher, Director Generative Design in Simufact Engineering.

Questo nuovo tipo di geometria complessa ora può essere prodotto solo con la produzione additiva. La Trumpf ha intrapreso questo compito con la stampante TruPrint 3000 3D. La missione del satellite Heinrich Hertz viene eseguita dal DLR Space Management per conto del ministero federale dell'economia ed energia e con la partecipazione del ministero federale della difesa.

Ogni anno un team di giovani studenti dell'APBracing Team sviluppa un'auto da corsa FormulaStudent per gareggiare nei concorsi internazionali. Due fattori sono indispensabili per un'auto da corsa di successo: peso ridotto e componenti robusti. Oltre alle gare in cui i piloti e le auto da corsa dimostrano le loro prestazioni, c'è una valutazione supplementare per la leggerezza della struttura dell'auto da corsa. A causa del suo quadruplice uso, il supporto ruote è l'ideale per risparmiare il peso, pur soddisfacendo i requisiti di portanza.

Smart Generative Design per strutture a stampa 3D personalizzate
Negli anni precedenti i team hanno cercato di progettare supporti ruota leggeri con progetti a fresatura complessa. Nel 2012 il supporto ruota con un progetto tradizionale, già complesso di fresatura, pesava 515g. Veniva fresato da un blocco di materiale da 16 kg., producendo così 15,5 kg. di rifiuti di alluminio. Per la stagione 2018, è stata applicata la tecnologia MSC Apec Generative Design per creare un progetto a peso ridotto ottimale. Sono state definite aree di progetto e di non progetto nel design del modello e sono stati aggiunti casi di carico complesso. La mesh è stata quindi generata in automatico e ottimizzata. L'algoritmo ha generato il risultato uniformato e finito in una workstation con scheda grafica di fascia alta NVIDA Tesla P100 in 6 ore (con una workstation stabile GPU NVIDIA QUADRO P5000 si impiegherebbero circa 14 ore). Il risultato è stato un supporto ruota singola dal peso di 266g, una riduzione del 48% rispetto all'equivalente del 2012. Non c'è stato spreco significativo di materiale perché il componente è stato prodotto con la produzione additiva. Questo ha contribuito notevolmente alla riduzione del peso generale dell'auto da corsa e ha attirato molta attenzione e una buona valutazione nel report del progetto, una categoria speciale nella gara complessiva.

Un esempio popolare per testare la qualità di ottimizzazione di vari algoritmi è la "GE Jet Engine Bracket" (staffa motore jet GE). Questa staffa di una turbina da aereo è stata pubblicata sul sito web GrabCAD da General Electric nel 2013 come sfida progettuale per la produzione additiva. La sfida era riprogettare il design molto semplice del componente usando un metodo qualsiasi e sviluppare un componente il più leggero possibile, tenendo conto delle condizioni limite indicate. La sfida ha attirato tantissima attenzione ed è ancora usata frequentemente oggi per dimostrare le potenze dei nuovi algoritmi.


Tre diversi progetti sono stati creati per l'ottimizzazione della staffa motore jet da MSC Apex Generative Design in tempi molto brevi.

Scegliere il progetto più promettente tra diverse varianti
Lo stesso componente con gli stessi carichi è stato calcolato da MSC Apex Generative Design, con i risultati mostrati sopra. Ciascuno è stato calcolato su una workstation CAD con due schede grafiche Nvidia P5000 in meno di un'ora. Il risultato arriva da una forma ottimale, sottile, con guscio multi-curvo con montanti supplementari per la trasmissione dei carichi più elevati in un progetto con un solo montante. Specialmente il progetto del guscio è molto stabile, particolarmente leggero e facile da produrre con processi additivi perché non è necessaria quasi nessuna struttura di supporto. Può essere realizzato solo con una risoluzione di calcolo particolarmente elevata, poiché MSC Apex Generative Design è in grado di calcolare ed essere allo stesso tempo super-rapido. Il progetto generativo automatizzato da MSC Apex Generative Design mostrato qui è ancora più leggero e presenta minori sollecitazioni rispetto alle altre soluzioni. Un peso di soli 140g potrebbe essere ottenuto con una sollecitazione massima di 680 MPa (sollecitazione target 700MPa).

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