nTopology : un software con potenzialità da scoprire per il design for Additive Manufacturing

Non solo ottimizzazione topologica, quindi: anche un potenziale enorme da impiegare per ottenere il massimo dalle proprie idee e progetti.  

La revisione profonda di un componente realizzato in additive manufacturing diventa una vera e propria sfida e in base agli strumenti a disposizione. Quando la parte è destinata, per esempio, a un veicolo elettrico che correrà in una gara automobilista di Formula SAE, l’attenzione per un risultato eccellente è ai livelli massimi.  

Inizia così l’avventura di PUNTOZERO con il design per additive manufacturing, l’esperienza per eccellenza in cui l’efficientamento dei componenti è il risultato più importante da ottenere per, ad esempio, il reconcept di uno scambiatore di calore di una macchina da corsa elettrica.  

Progettare in maniera unica con la stampa 3D metallo

Di cosa si occupa questa specifica area di interesse all’interno del mondo della progettazione sembra chiaro, ma non sempre è così: il design per additive manufacturing non è altro che il mezzo attraverso il quale il progettista rende vincente e unica nel suo genere la propria idea.  

Come? Creando nuovi parametri funzionali per un componente, definendo gli usi per renderlo ancora più performante e poter conservare questa nuova veste per il futuro: un’occasione unica per ottenere parti di qualità superiore e risparmiare tempo e costi durante la fase operativa della produzione. 

Un software come nTopology, quindi, supporta l'operatore a raggiungere i key points fondamentali del design per additive manufacturing. Vediamo quali sono.  

La ricerca del mix perfetto 

La combinazione parametrale perfetta tra il costo, il tempo di realizzazione e la funzionalità migliore è il futuro della progettazione perché cerca alternative vincenti da proporre all’operatore per migliorare il progetto in tutta la sua complessità.  

Modellazione implicita  

nTopology ha un motore per la modellazione implicita, materia nella quale ogni corpo è definito da una singola equazione matematica. Nel mondo dell’automotive, consumer, business o sportivo che sia, i parametri per creare veicoli funzionali e di grande performance sono sempre gli stessi: più le macchine riescono a soddisfare criteri di alta prestazione, più queste sono versatili e potenzialmente di grande successo.  

E ogni parte, se costruita al meglio, può essere migliorata e meglio identificata con la modellazione implicita. La possibilità di avvantaggiarsi di queste due importanti features permette al progettista di considerare i fattori realmente migliorativi di un progetto, trascurando passaggi inutili ed evitando colli di bottiglia durante il processo di creazione del prodotto.  
Questo non significa che il pezzo iniziale non vada bene ma che può migliorare e non poco.  

Texture procedurali  

La qualità del visibile definita dalla perfezione di un algoritmo matematico. I tentativi di dare una immagine alla texture procedurale possono essere infiniti ma la realtà parla da sola e con poche parole: legno, marmo, pietra o metallo. Queste sono solo alcuni degli esempi che è possibile riferire ma molteplici sono le possibilità di realizzazione con un software con nTopology, che può mettere in concerto questa e altre features che creano funzionalità performanti uniche nel suo genere, se le pensiamo adattate a un pezzo.  

 Automazione del processo di design 

Come per altre potenzialità che emergono dall’uso di nTopology, anche con questa abbiamo la certezza che il suo utilizzo sia uno strumento validissimo per l’accelerazione dei processi di produzione.  

L’automazione, infatti, specie nel processo di design, ha tra i suoi obiettivi la possibilità di valutare il prodotto ancor prima che diventi realtà. All’interno del processo di design, è molto utile per capire, comprendere e ottimizzare la potenza del design per additive manufacturing, anche e soprattutto in ottica di ricerca delle soluzioni e dei parametri ideali per un prodotto di cui ci si prefigge la realizzazione.  

Attenzione all'ambiente 

Può sembrare un collegamento azzardato ma il DfAM è grande amico della sostenibilità. Con questo processo, infatti, un pezzo precedentemente ottimizzato è al massimo delle sue potenzialità e, se alleggerito sensibilmente, può andare oltre le aspettative iniziali di performance.  

E non solo: essere sostenibili vuol dire anche utilizzare solo il materiale davvero necessario per la costruzione di una parte, oppure valutare l’ottimizzazione, che permette di eliminare prima della costruzione il “superfluo”. E in questo i key points che abbiamo precedentemente individuato sono formidabili perché realmente vengono incontro alle esigenze del progettista, restando “sensibili” a temi così importanti oggi come il rispetto dell’ambiente.  

PUNTOZERO: lo scambiatore di calore realizzato con stampa 3D metallo

Dai ragionamenti alla realtà: accendiamo il riflettore su un caso di studio pratico.  

Scenario: Formula SAE, competizione per automobili elettriche da corsa.  
Attori: Dynamis PRC, il team Formula Student del Politecnico di Milano, ha collaborato con PUNTOZERO per un redesign dello scambiatore di calore destinato alla macchina che andrà a competere alla Formula SAE.  

Dopo attente riflessioni, gli operatori dei team hanno optato per ottimizzare il componente con il design per additive manufacturing cercando di riprodurre, nella parte contenente le scanalature, una struttura giroide che ricorda la cosiddetta shark scale, e che permette ai fluidi di passare con maggiore facilità e più velocemente.  

 Il risultato 

Tra gli altri, l’ottenimento di: 

• Un componente più leggero del 25% rispetto al peso iniziale 
• Area dedicata allo scambio termico aumentata di 3 volte  
• Passaggio di fluidi più uniforme e veloce 

 Il pezzo è stato realizzato in stampa 3D metallo, con un materiale simile all’alluminio puro (PureAl). La gara è stata disputata e la performance della macchina valutata attentamente anche in base agli accorgimenti presi.  

Il pezzo potrà così essere esaminato, capito ed opportunatamente rivisto in base alle performance ottenute e alle previsioni sul risultato desiderato.  



Quanto e come è utile nTopology per la progettazione delle parti, lo dice Francesco Leonardi, co-founder di PUNTOZERO: “Strategie e metodi di progettazione sono oggi fondamentali per evolvere i prodotti e sfruttare il pieno potenziale delle tecnologie additive. Per l’ingegnere oggi gli strumenti come software di simulazione o di calcolo sono indispensabili. Per noi nTopology è uno di quegli strumenti che ci consente di trasformare calcoli, soluzioni ed intuizioni in componenti reali permettendoci costantemente di focalizzarci sul miglioramento ingegneristico.”