Ľahká konštrukcia pre extrémne športy Autodesk Press Center Germany
26.04.2018
Aditívna výroba a generatívny dizajn umožňujú vylepšené osi skateboardu
Dokonalú ľahkú konštrukciu často nájdete v motoršporte alebo v leteckom priemysle, kde sú v popredí vysoká rýchlosť a silné konštrukcie. Ale aj v extrémnych športoch, ako je napríklad longboarding z kopca, v ktorom jazdci so špeciálnymi skateboardmi dosahujú pri prudkých zjazdoch rýchlosť nad 100 km/h, má pre kontrolu a pohyblivosť rozhodujúci význam hmotnosť a konštrukčné vlastnosti športového vybavenia.
K tomu sú nevyhnutné hlavne osi skateboardu. Aby to bolo možné štrukturálne optimalizovať, zahájil vtedajší študent Philipp Manger v rámci svojej práce projekt T.O.S.T (Topology Optimized Skateboard Trucks) spolu s Fraunhofer IWU Dresden a Autodesk. Jeho cieľ: navrhnúť a vyrobiť topologicky optimalizovanú nápravu vo vlastnej dielni, ktorá by mala mať rovnakú alebo vyššiu tuhosť ako bežné modely, hoci je ľahká.
Sily pôsobiace na nápravy počas jazdy spočiatku zhromažďoval a vyhodnocoval longboard vybavený senzormi. Na základe týchto informácií vyvinul Philipp Manger rôzne varianty nápravy, pričom ako najefektívnejší prístup sa ukázala hybridná verzia pozostávajúca z organických a mriežkových štruktúr. Optimalizácia topológie uskutočnená pomocou aplikácie Autodesk Fusion 360 a použitie generatívneho dizajnu s aplikáciou Autodesk Netfabb vyústilo do podoby kostry s vnútornými lištami. Namiesto dlhodobého hľadania najlepšieho usporiadania bolo možné vďaka generatívnemu prístupu rýchlo nájsť optimálnu štruktúru a hrúbku mriežky.
Aj keď by sa tradične musel vyvinúť obmedzený počet modelov, ktoré by sa potom museli prácne skontrolovať z hľadiska ich vhodnosti, v projekte T.O.S.T algoritmus v aplikácii Autodesk Netfabb prešiel nespočetnými možnými riešeniami a nezávisle tak vyvinul ideál optimalizovaný na hmotnosť, ktorý najlepšie zodpovedal požadovaným parametrom. Aby bolo možné porovnať štruktúru so štruktúrou konvenčných osí, vytvoril Manger 3D skenovanie komerčne dostupných osí a takto generované dáta prevádzal pomocou Netfabb a Fusion 360 do 3D CAD modelov, ktoré bolo možné priamo porovnávať s novými návrhmi.
Už na začiatku projektu bolo jasné, že os by sa mala vyrábať aditívne pomocou procesu laserového tavenia. Vďaka tomuto prístupu „DfAM“ („Design for additive manufacturing“), ktorý je možné priamo preniesť do nespočetných ďalších oblastí použitia a priemyselných odvetví, je možné celý proces návrhu a výroby implementovať spôsobom, ktorý šetrí náklady a zdroje. Ako materiál sa použil titán, pretože kov má vysokú úroveň ochrany proti korózii a extrémnu pevnosť. V porovnaní s konvenčnými nápravami použité technológie viedli k zníženiu hmotnosti o 25 až 32 percent, zatiaľ čo tuhosť nápravy sa zvýšila o 15 až 18 percent v porovnaní s inými modelmi.
