Topologi optimering

Intelligent materialefordeling bliver brugt i mange industrier til at maksimere deres produkters ydeevne og minimere produkternes pris. Konstruktioner laves ofte vha. intuition, mekanisk viden, erfaring eller ”trial and error”. En anden tilgang er brugen af computerprogrammer til at udføre design-studier og størrelses-/formoptimeringer. Resultaterne på denne metode er meget afhængig af brugerens evne til at definere et godt udgangspunkt og identificere, hvilke parametre der er relevante for at opnå et optimeret design for det specifikke lastscenarie. Topologi optimering tillader derimod ubegrænset designfrihed uden noget krav om et udgangspunkt eller prædefinerede designparametre.

I den situation hvor lastscenariet ikke er simpelt, og der ikke findes nogen tidligere udgave af emnet, der skal optimeres, kan det være svært at definere et godt udgangspunkt og identificere de parametre, der er relevante for at opnå et optimalt design. Det er her, topologi optimering kan give værdi ved at guide designet i den rigtige retning. Topologi optimeringen er ofte fulgt af et designstudie men nu med et godt udgangspunkt og relevante designparametre. Herudover er der også ofte noget at hente ved lave topologi optimering på et allerede optimeret design.

Topologi optimering bliver i dag anvendt i mange industrier fra lille skala i solcelle- og høreapparatindustrien til stor skala i bil- og flyindustrien. Topologi optimering anvendt i bilindustrien giver normalt en vægtreduktion på 20%-40% på de strukturelle dele sammenlignet med dele designet vha. ”trial and error” eller intuition [1]. Herudover giver topologi optimering også ofte en reduceret udviklingstid samt kan være med til at reducere behovet for prototyper.

Et eksempel fra flyindustrien er ”GE Jet Engine Bracket Challenge”, som var en konkurrence, der gik ud på at minimere vægten på et titaniumløftebeslag. Kravet til løftebeslaget var defineret vha. et sæt interfaces og nogle lastscenarier, beslaget skulle kunne holde til. Her gav de løsninger, der blev fundet vha. topologi optimering vægtbesparelser på op til 87% [2].