Use of topology optimisation in product design and development

Abstract

The way to design products has won a new dimension with ripening of concepts such as Generative Design and Topology Optimisation, Cloud Computing, Artificial Intelligence and Additive Manufacturing. This development has opened space for new ways to create better and more sophisticated products that, in the organisations' competitiveness, it can be in the near future a nearly mandatory competitive standard. Whereas this opportunity window aims to explore the new and lead it to a product development routine, this dissertation has as goal, through a wide study, to explore a methodology that ought to serve as a guide for design and/or engineering professionals who would like to understand how to better use these concepts as a tool for products optimisation by computational methods. In order to understand its basic principles and how to perform a reliable data processing, an applied example for a case will also be shown as well as its difficulties and learnings obtained and, finally, a critical analysis of the advantages and disadvantages of using these tools. Therefore, this study will have as focus to explore the Topology Optimisation along with Biomimicry and provide a basis on how to apply these concepts in the product development.

A forma de se projetar produtos tem ganhado uma nova dimensão com o amadurecimento de conceitos e tecnologias como o Design Generativo e Otimização Topológica, Cloud Computing, Inteligência Artificial e Fabrico Aditivo. Este avanço, tem aberto espaço para se criar melhores e mais sofisticados produtos, que face a competitividade entre organizações, pode vir a ser num futuro próximo um critério competitivo quase que obrigatório. Considerando esta janela de oportunidade para explorar o novo e levá-lo para a rotina no desenvolvimento de produtos, este trabalho de dissertação tem como objetivo, através de um estudo abrangente, explorar uma metodologia que possa servir como guia a profissionais de Design e/ou Engenharia que queiram entender como usar melhor ferramentas de otimização de produtos focada em otimização topológica através de métodos computacionais, de forma a compreender seus princípios básicos e como realizar um processamento de dados fiável. Um exemplo aplicado a um caso, assim como dificuldades e aprendizados obtidos. E por fim, uma análise crítica quanto as vantagens e desvantagens de se utilizar tais ferramentas. Portanto, o foco neste estudo é explorar a Otimização Topológica em conjunto com a Biomimética e fornecer uma base de como estes conceitos podem ser aplicados no desenvolvimento de um produto.