Možnosti optimalizace komponent za využití generativního designu

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá možnostmi využití generativního designu při návrhu strojních komponent se zaměřením na optimalizaci hmotnosti. Pro ukázku této problematiky je práce dělena na tři hlavní části. V první rešeršní části jsou popsány hlavní principy topologické optimalizace a generativního designu, přičemž generativní design je představen jako moderní nástroj využívající algoritmy umělé inteligence a strojové učení. V druhé části byla provedena citlivostní analýza na konstrukční úloze upínky, která prozkoumávala možnosti generativního designu a vliv velikosti elementů výpočetní sítě na kvalitu návrhu a výstupní parametry. Hlavní část práce tvoří případová studie optimalizace příruby robotické ruky vesmírného roveru. Zatěžovací stavy působící na přírubu byly definovány na základě pravidel soutěže Anatolian Rover Challenge a pro vyhodnocení zatížení byla vytvořena pohybová studie v softwaru Siemens NX. Generativní návrhy odpovídající těmto zátěžným stavům byly vytvořeny pomocí nástrojů nTop, Autodesk Fusion, Siemens NX, Ansys Discovery a MSC Apex a následně byly návrhy podrobeny verifikační analýze. Výsledky ukazují, že generativní design umožnil výrazně snížit hmotnost při zachování pevnosti ve třech různých zátěžných stavech. Výsledkem této práce je dvojice přírub vyrobených aditivní technologií, které je přímo možné využít v rámci stavby vesmírného roveru.