Waarom 3D printen en topologie optimalisatie een goede combinatie is?

Producten die ontworpen zijn middels topologie optimalisatie zien er vaak organisch uit. Ronde vloeiende vormen, met veel holtes en openingen. Dit zijn typisch vormen die lastig te maken zijn, behalve met 3D printen. Dat is de reden dat 3D printen en topologie optimalisatie hand-in-hand gaan.

Waarom 3D printen en topologie optimalisatie een goede combinatie is?

Wat is Topologie optimalisatie?

Het lichter maken van onderdelen is op verschillende manieren te realiseren. Er kan een sterker of lichter materiaal gebruikt worden. Door middel van 3D printen kunnen complexe en lichte 3D geometrieën gemaakt worden en er kan een andere ontwerpmethode gebruikt worden om deze complexe geometrieën te creëren. Topologie optimalisatie is zo’n ontwerpmethode. Hierbij wordt alleen materiaal gebruikt op plaatsen waar het een effectieve bijdrage levert. Dit resulteert in lichtgewicht en stijve onderdelen.

Lichtgewicht produceren

Door het gebruik van topologie optimalisatie software, kunnen we producten maken die toch sterk en robuust zijn met een minimale hoeveelheid materiaal. Dus, net zoals de natuur, zo efficiënt als mogelijk omgaan met materialen en lichtgewicht produceren.

Leren van de natuur

Of het nu bomen of botten zijn, de natuur gaat heel efficiënt om met materiaal en energie. Verandert de omgeving, bijvoorbeeld door gronderosie of bomenkap, dan zullen de stam en wortels van een boom zich aanpassen aan de nieuwe omstandigheid. Hetzelfde gebeurt met botten in je lichaam. Langdurige zware inspanning zorgt ervoor dat je botten zich gaan versterken op de plek waar dat nodig is. Maar ook andersom, als je langere tijd geen inspanning levert, dan worden je botten zwakker. Zo sleep je dat gewicht niet allemaal onnodig mee. Begin 19e eeuw had de Duitse wetenschapper Wollf al ingezien dat botten zich aanpassen aan de zware of juist lichte inspanning. In de negentiger jaren is dit verder onderzocht en werd dit principe omgezet in een computer algoritme; Topologie Optimalisatie.


Foto: ​Topologisch geoptimaliseerd onderdeel van een motorfiets. De organische vorm toont gelijkenis met boomwortels en botstructuren.

Tekst: Gilbert Peters van Fransisco

17 September 2017
Guestblogger