Optimisation topologique et impression 3D d’une manivelle

Auteurs :

Paul-Adrien TAVEAU – Christophe ROUA

Résumé :

Dans le cadre de l’acquisition d’une imprimante 3D, COGIT Composites a démontré sa capacité à utiliser l’optimisation topologique et la fabrication additive par dépôt de filaments fondus en concevant une manivelle. L’usage d’un polymère technique s’est avéré décisif pour tenir les objectifs de légèreté, de forme géométrique 3D et de rigidité.

Mots clés : Optimisation topologique, fabrication additive, ingénierie, conception, calcul de structures, thermoplastiques, impression 3D

 

Contenu :

Afin d’améliorer une manivelle d’un appareil de manutention régulièrement endommagée, COGIT Composites a développé une nouvelle pièce pour la remplacer.

Le challenge était de :

– Conserver les fonctions cinématiques de la pièce d’origine

– Concevoir un équipement robuste

– Réduire la masse de 30 %

– Garder un encombrement réduit

COGIT Composites a donc commencé par établir le cahier des charges. Puis, la maquette numérique de la manivelle existante a été reconstitué avec un outil de CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Un logiciel de calcul de structures a permis de caractériser la résistance mécanique de la manivelle d’origine afin de servir de base de comparaison.

 

La nouvelle manivelle a été conçu grâce aux résultats d’un logiciel d’optimisation topologique et validé par calcul de structures.

                                                                                                                           

La manivelle a été fabriqué par la technique FDM (Fused Deposition Modeling) ce qui correspond au dépôt de fils fondus sur un plateau afin de créer la pièce par couches successives. Un polymère technique a été sélectionné afin de garantir la robustesse de la pièce.

                                                                                                                    

La manivelle optimisée dépasse les objectifs du cahier des charges en permettant un gain de masse de 45 % tout en conservant les propriétés mécaniques de la manivelle existante.

 

Conclusion:

Dans un temps record, COGIT Composites a réussi à concevoir, justifier par calcul, réaliser et assembler une pièce optimisée topologiquement et fabriquée additivement. Les objectifs de légèreté et de rigidité du système ont été atteints.

Matériaux :

Polymères techniques

Outils utilisés :

Catia V5, logiciel d’optimisation topologique, logiciel de calcul de structure