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L'optimisation topologique au service de l'impression 3D

De nos jours, les technologies 3D sont suffisamment avancées pour optimiser la moindre pièce. Des logiciels dits d’optimisation topologique permettent d’évaluer un excès de matière sur une pièce. C’est-à-dire éliminer des volumes du modèle qui ne lui sont pas utiles lors de sollicitations mécaniques et ainsi effectuer un gain de masse sans altérer sa rigidité.

Ces logiciels procèdent en trois étapes. Tout d’abord, ils effectuent un repérage des zones inutiles à la résistance mécanique de la pièce après que l’utilisateur ait modélisé la pièce en 3D et assigné les charges auxquelles elle est soumise. Celles-ci sont colorées de manière à les distinguer des parties indispensables. Ensuite, les logiciels reconnaissent les directions valides d’extrusion de ces volumes et offre la possibilité de pré-visualiser la pièce avec son nouveau design. Enfin, le système procède à l’extrusion des géométries et transforme le fichier CAO de la pièce pour obtenir le modèle optimisé. Le but étant de proposer un design plus intelligent en conservant les propriétés initiales de la pièce.

Cette technique numérique est une innovation remarquable. Dans de nombreux domaines tels que l’aéronautique et la formule 1, ils offrent la possibilité de mieux gérer la charge utile de la pièce. C’est-à-dire créer un modèle plus léger mais qui répond de la même manière en termes de résistance mécanique. Ainsi, dans le milieu Aérospatial où chaque kilo engendre des litres de carburant très onéreux supplémentaires il est important d’avoir des pièces optimisées.

De plus, les logiciels d’optimisation topologiques sont un facteur clef de l’expansion de l’impression 3D. En effet, les pièces optimisées sont généralement plus complexe. Leur géométrie est souvent très difficile à réaliser par usinage traditionnel ou bien demanderait un outillage très spécifique et par conséquent très onéreux. C’est ici qu’intervient la fabrication additive. En ajoutant de la matière couche par couche, nous pouvons obtenir n’importe quelle géométrie dans des délais réduits et des coûts de fabrication peu élevés.

Les principaux logiciels d’optimisation topologiques sont Inspire, 3-matic, Tosca, ParetoWorks.