Ottimizzazione topologica per l'additive manufacturing

L’ottimizzazione topologica ricerca la migliore distribuzione del materiale modificando la geometria del componente in modo da alleggerirlo massimizzandone le prestazioni. Questa tecnica consente ampia libertà di design, rapidità di realizzazione e un alto grado di personalizzazione, pertanto è il complemento perfetto alla produzione in additive manufacturing.

L’ottimizzazione topologica è un'operazione di ingegnerizzazione e re-design del componente che, a partire dalle caratteristiche del progetto, modifica, tramite un software, la geometria del componente così da ottenere una distribuzione ottimale del materiale, che sarà dunque presente solo dove strettamente necessario.


Questa tecnica prende in considerazione vari elementi come le proprietà del materiale utilizzato, i carichi cui il componente sarà soggetto, le frequenze di lavoro e gli obiettivi da raggiungere e, sulla base di questi, ricerca la migliore distribuzione del materiale.
Ad esempio, grazie all’ottimizzazione topologica è possibile ridurre notevolmente la massa di un oggetto pur mantenendo inalterate le performance meccaniche: il risultato è un componente leggero e performante.

Uno strumento per massimizzare i vantaggi delle tecnologie additive

L’ottimizzazione topologica non è una tecnica di progettazione recente; tuttavia, in passato veniva sfruttata di rado poiché l’ottimale distribuzione del materiale si traduceva spesso in forme estremamente complessee quindi molto difficili da produrre.
Con la stampa 3D questa difficoltà viene completamente superata.
L’additive manufacturing permette infatti di realizzare forme e geometrie molto complesse utilizzando un’ampissima gamma di materiali e con un time-to-market molto rapido: le condizioni ottimali per sfruttare l'ottimizzazione topologica al pieno delle sue possibilità.

Ottimizzazione topologica per la stampa 3D

Sfruttare l’ottimizzazione topologica come strumento per la progettazione e la produzione in additive manufacturing presenta diversi vantaggi, fra cui:

  • una sensibile riduzione del peso del prodotto/componente
  • geometrie funzionali
  • una riduzione della quantità del materiale da utilizzare in stampa
  • una riduzione delle fasi di post-processo
  • la possibilità di progettare a partire dai requisiti funzionali del prodotto e non dalla forma dell’oggetto.
Ne consegue una riduzione dei costi e un impatto positivo sul processo produttivo.

A questo si aggiunge il fatto che, in molti casi, la geometria ottimizzata topologicamente è realizzabile solo con l’uso delle tecnologie additive.

Ottimizzazione topologica per la stampa 3D

Ottimizzazione topologica: soluzioni su misura per il progetto

I software utilizzati per l’ottimizzazione topologica lavorano tenendo in considerazione le caratteristiche specifiche del progetto.
Vengono analizzati i carichi, le condizioni di utilizzo e le proprietà del materiale, motivo per cui è possibile ottimizzare sia componenti in metallo che componenti plastici.

Il software, considerando tutti questi elementi, va a sottrarre il materiale dalle zone in cui questo non è necessario. In questo modo sarà presente solo la quantità di materiale ottimale in funzione del risultato che si desidera ottenere.

Ottimizzazione topologica per la stampa 3D

Un team esperto per massimizzare i vantaggi dell’ottimizzazione topologica con l’additive manufacturing

Per utilizzare al meglio un ottimizzatore topologico è necessario comprendere come funziona il componente, le caratteristiche del materiale con cui verrà realizzato e come si distribuiranno i carichi; inoltre è fondamentale conoscere il processo di realizzazione.
Una corretta impostazione dell’analisi topologica richiede infatti una conoscenza approfondita delle criticità e degli aspetti specifici del processo di produzione; ad esempio, per la stampa 3D, in fase di analisi topologica, è necessario valutare il giusto numero di supporti ed evitare geometrie che potrebbero deformare in maniera eccessiva.
Tuttavia, il know-how dei processi additivi, e soprattutto l’esperienza di produzione con la stampa 3D, non è sempre presente all’interno degli uffici tecnici delle aziende.

Per questo ZARE ha deciso di combinare l’esperienza decennale nella manifattura additiva con un servizio di consulenza sul design e sull’ottimizzazione topologica.

Ottimizzazione topologica per la stampa 3D

Con ZARE, i clienti potranno avvalersi di team con competenze elevate sia in ambito di ottimizzazione topologica che in ambito di stampa 3D; il team prenderà in considerazione non solo i vincoli generici, ma anche quelli specifici per i singoli materiali, le singole macchine e le singole tecnologie e, per ogni componente, studierà le variazioni dei parametri di processo necessari per l'ottimizzazione.

Si tratta di un servizio trasversale in grado di proporre soluzioni ai problemi produttivi di un ampio numero di settori: Zare diventa il partner ideale non solo per la produzione in additivo, ma anche per affiancare il cliente nella fase progettuale in modo da realizzare componenti competitivi, performanti e additive friendly, riducendo i costi.