Los softwares de optimización topológica para impresión 3D

La optimización topológica es un método matemático y de software que consiste en distribuir material en un volumen determinado, de acuerdo a las restricciones que se aplicarán. Esta solución se utiliza en diseño digital y, particularmente, en el campo de la fabricación aditiva ya que ofrece la posibilidad de utilizar menos material manteniendo las propiedades mecánicas. Con esto se reduce el tiempo de fabricación y su coste. Hoy en día, muchas empresas han desarrollado su propio software de optimización de topología, o al menos soluciones que ofrecen esta funcionalidad. Hoy conoceremos algunas de las principales herramientas disponibles actualmente en el mercado de la impresión 3D para optimizar el diseño de las piezas finales. Las hemos ordenado alfabéticamente, ¡no te lo pierdas!

3DXpert, el software de optimización topológica de 3DSystems

3DXpert es un software todo en uno desarrollado por 3DSystems. Con 3DXpert, el proceso de fabricación aditiva debe ir optimizado desde el diseño hasta el posprocesamiento. Como resultado, las piezas están hechas con menos cantidad de material, tienen una mayor resistencia, una estructura optimizada y menor peso. Esto aumenta la eficiencia de las piezas impresas en 3D, lo que es importante en el sector médico para la producción de implantes o para piezas con geometrías anatómicas complejas. Las principales funciones del software son el apoyo para la preparación de la impresión, la simulación y optimización de la impresión, la automatización del flujo de trabajo y la integridad de los datos.

3DXpert es un software desarrollado por 3D Systems

Altair Inspire

Altair Engineering es una empresa dedicada al desarrollo de softwares y soluciones en la nube. También ha diseñado varias soluciones de modelado 3D, algunas específicamente diseñadas para la fabricación aditiva. La compañía también ha creado herramientas de optimización de topología como OptiStruct, ahora integrado en Altair Inspire. Este último es un software de modelado CAD muy implementado en el mercado de la impresión 3D porque permite visualizar la pieza, aplicar tensiones y cargas, simplificar geometrías, etc. La función de optimización topológica ofrece varias opciones como temperatura, objetivos de optimización, gravedad, así como condiciones de desplazamiento y carga. Puedes encontrar más detalles al respecto en este vídeo:

Los softwares Ansys Discovery

Ansys Discovery es una familia de productos para softwares de diseño 3D que ofrece la empresa estadounidense Ansys, dedicada a ofrecer softwares de simulación de ingeniería. Diseñado como software de simulación 3D, el programa combina simulación física, simulación de alta realidad y modelado de geometría, en una herramienta fácil de usar. La optimización topológica es solo una de las impresionantes características que se pueden encontrar en este software. Según la empresa, Ansys Discovery permite a los ingenieros preparar rápidamente modelos para la simulación o crear un diseño directamente.

El software Ansys Discovery ofrece múltiples funciones de diseño.

CogniCAD

ParaMatters es una plataforma en la nube de fabricación, simulación y diseño generativo totalmente autónoma e intuitiva. Su función es ayudar a optimizar todos los pasos, desde el diseño hasta la fabricación. Su solución de optimización topológica es CogniCAD. Esta plataforma en la nube es interesante ya que tiene una serie de características útiles para el diseño 3D. Por ejemplo, generación de estructuras de soporte con un solo clic y totalmente automatizada para procesos SLA y DLP, incluido el control del ángulo de voladizo, el tamaño de malla típico y el ancho del haz, el grosor del punto de contacto y más, todo con exportación STL para impresión 3D. También es una de las pocas soluciones de software que ofrece optimización topológica multimaterial.

Creo 7 y 8, unas herramientas profesionales

Parametric Technology Corporation es una empresa estadounidense que desarrolló varios programas de software en torno al “Internet de las cosas” y la realidad aumentada. Así surgió Creo, una solución CAD ampliamente utilizada en el mercado de fabricación aditiva para diseñar, optimizar y validar modelos antes de que se envíen a la impresora 3D. Actualmente existen varias versiones. La que más nos interesa es la extensión Creo Generative Topology Optimization (GTO), compatible con Creo 7 y Creo 8. Esto permite definir las restricciones y requisitos del modelo 3D teniendo en cuenta los materiales y procesos de fabricación utilizados. En definitiva, esta es una opción que mejora la productividad ya que tiene en cuenta todos los requisitos y exigencias.

Las versiones de Creo 7 y 8 son compatibles con la extensión GTO.

Netfabb prepara el proceso de fabricación

Adquirida por Autodesk en 2015, Netfabb es una solución de software destinada a la preparación del proceso productivo. Entre sus principales características encontramos la conversión e importación de modelos procedentes de distintas aplicaciones CAD, la maximización en el número de piezas capaces de ser impresas y, como era de esperar, la optimización de diseño para la fabricación aditiva. Debido a la gran libertad de diseño que ofrece esta tecnología, Netfabb debía integrar la optimización topológica en su solución de software. Además de preparar el proceso de impresión, el programa permite reducir los fallos durante el mismo, prediciendo cómo las piezas podrían verse afectadas. Netfabb está disponible en 4 versiones diferentes: Standard, Premium, ultimate y Simulation, por lo que su precio variará dependiendo de la versión escogida.

nTopology

Con sede en Nueva York, nTopology es una empresa dedicada al desarrollo de soluciones de software que permitan la creación de geometrías complejas mediante la optimización topológica y el diseño generativo. El programa es capaz de resolver los problemas de ingeniería y fabricación más avanzados, así como generar piezas únicas de alto rendimiento. Cuenta con una gran variedad de herramientas, capacidades únicas de automatización del diseño y complejidades para la fabricación avanzada. Sin duda es una opción rentable para la exigente industria de la fabricación aditiva, que están en constante búsqueda de aligerar piezas a la vez que reducen costes productivos.

El software nTopology optimiza la pieza impresa en 3D.

Siemens NX

La empresa Siemens ha desarrollado una solución de software integrada llamada NX. Permite a cualquier usuario beneficiarse de las ventajas de la fabricación aditiva simplificando los pasos de modelado. La herramienta ofrece la opción de diseñar para impresión 3D, preparando las piezas, visualizarlas, multiplicar iteraciones, etc. Entre las características que ofrece encontramos la optimización topológica, que es parte de lo que Siemens llama “modelado convergente”. Desarrolló una solución para hacer posible la convergencia de la geometría tradicional con modelos de malla en un mismo modelo. Así, el usuario no necesita pasar por otro formato de archivo y exportarlo si quiere optimizar la pieza, sino que todo se hace desde la plataforma. NX no es un software de optimización de topología estrictamente hablando; es una solución todo en uno que ofrece esta función para la fabricación aditiva.

Créditos: Siemens

Solid Edge, de Siemens

Perteneciente a la multinacional Siemens, Solid Edge es una de las soluciones por excelencia a la hora de crear modelos tridimensionales. El programa fue presentado por primera vez en 1996 gracias a la empresa Intergraph, y a día de hoy sigue siendo uno de los softwares más utilizados por expertos en la industria de fabricación aditiva. En este sector, uno de los puntos fuertes de Solid Edge es el diseño generativo que, combinado con la optimización topológica, ayuda a que las piezas finales sean más ligeras y requieran menos cantidad de material. El software puede adquirirse a través de 4 tipos de licencias, dependiendo del uso que le demos y las características que necesitemos a la hora de diseñar en 3D.

El software de optimización topológica Solid Edge.

SolidThinking

Aunque la compañía ahora pertenece a Altair, también debíamos mencionar el software de optimización topológica de SolidThinking, Inspire 2018. Se trata de una de las soluciones de optimización de diseño más potentes y fáciles de usar de SolidThinking. El software tiene una serie de características que ayudan a los usuarios a crear diseños que, en última instancia, podrían conducir a la reducción de costes, tiempos de desarrollo, consumo de material y peso del producto, todos enfocados en la fabricación aditiva. La última versión de 2018 incluyó la posibilidad de generar estructuras de celosía optimizadas y sólida mixtas que luego podrían exportarse en un archivo STL, así como el diseño para fabricación aditiva (DfAM) con controles de forma de voladizo.

SolidThinking pertenece actualmente a Altair.

Sulis, el software de Gen3D

El desarrollador de softwares Gen3D quiso innovar en el proceso de fabricación aditiva con la solución Sulis. El programa brinda al usuario información inmediata sobre la geometría y ayuda a definir el diseño de impresión final. Cuenta con varias herramientas de edición disponibles para este propósito, que aceleran el proceso de modelado y diseño. Además, los usuarios pueden agregar estructuras de cuadrícula a su modelo con Sulis y planificarlas al detalle. Con sus soluciones de software, la empresa británica quiere permitir a los diseñadores acortar sus plazos de entrega y reducir costes. Gen3D tiene una base de clientes de varias ramas de la industria, incluidos los fabricantes de maquinaria industrial, tecnología médica, automotriz y aeroespacial.

El software Sulis

Tosca

Tosca es una suite de optimización de Dassault Systèmes. Se trata de una potente solución de optimización de flujo y estructura basada en simulaciones FEA y CFD. La empresa ofrece dos soluciones de productos: Tosca Structure y Tosca Fluid. Tosca Structure se puede utilizar para optimizar la fabricación de piezas ligeras, rígidas y duraderas. Gracias a la optimización topológica, se puede reducir el proceso de desarrollo y el tiempo de comercialización. Una ventaja que los fabricantes de automóviles, entre otros, saben aprovechar. La versión actual de Tosca se suministra con Python 3.7.1 y se ha mejorado mediante la creación automática de condiciones de parada. El segundo producto, Tosca Fluid, se utiliza para el diseño y la topología de flujo de fluidos no paramétrico para componentes y sistemas.

Tosca es muy utilizado en la industria automotriz.

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