JETENGINE BRACKET
Il progetto BONE414 nasce dal concorso promosso da General Electric e Grabcad per la progettazione di un componente di supporto per motori jet.
Il componente da riprogettare è un supporto utile allo spostamento del motore in fase di manutenzione, è un componente che rimane agganciato al motore ma che non ha alcuna utilità nell’uso dell’aereo.
Per questo motivo il concorso puntava l’attenzione sulla massima leggerezza del pezzo. Il risultato di leggerezza andava verificato con prove strutturali per assicurarsi che il componente sarà in grado di sostenere il peso del motore. I vincoli di sforzo erano dati, il componente, poi, doveva avere gli stessi fissaggi del componente attuale (Figura 1)
L’idea
Il progetto si sviluppa a partire da un’intuizione, un’idea, che la forma sia ottimizzabile seguendo il naturale “scorrere” delle forze. Da questo principio abbiamo lavorato a partire da un sistema di rilassamento delle mesh (Grasshopper e Kangaroo) grazie al quale abbiamo ottenuto una prima geometria che è stata successivamente migliorata.
Rilassamento delle mesh
Il principio di base nei sistemi di rilassamento delle mesh si basa sul principio delle molle. Assimilando ogni bordo della mesh ad una molla, ed applicando un carico, il sistema tenderà a distribuire le forze cercando lo stato di equilibrio di tutte le molle. In altre parole ogni bordo, molla, reagirà alla molla adiacente con una forza uguale e contraria, ponendo il sistema in equilibrio.
Questo principio di base è in grado di generare geometrie ottimizzano la distribuzione e la spaziature delle facce producendo forme molto naturali, organiche, ed estremamente performanti.
Il procedimento
La prima fase si realizza con gli strumenti mesh di Rhino. (Figura 2)
In questa fase è necessario approssimare la forma generando una geometria mesh. La mesh dovrà essere suddivisa con un numero di suddivisioni sufficienti a garantire un risultato morbido. In questa fase il numero delle suddivisioni è critico in quanto è il fattore che determina quanto la mesh sarà in grado di rilassarsi. (Figura 3)
Nello specifico di questo progetto abbiamo utilizzato degli anelli in corrispondenza dei fissaggi originali. Questa scelta è stata dettata, principalmente, dalla necessità di avere dei riferimenti precisi a cui agganciarsi e ai quali far rimanere aderente la mesh una volta rilassata.
Si passa a Grasshopper e Kangaroo
All’interno di Grasshopper bisogna avere a disposizione il plug-in Kangaroo che è quello che si occupa di simulare i sistemi elastici e il rilassamento delle mesh.
In figura 5 si può vedere il semplice algoritmo in grado di gestire il rilassamento della mesh. L’algoritmo è composto di 3 parti principali:
- il solutore
- la mesh da rilassare
- i bordi della mesh da mantenere bloccati
Il solutore è un componente preconfezionato di Kangaroo, è il cuore del sistema, e necessità di conoscere le forze e la mesh da rilassare. Il solutore è un componente iterativo che, in base al tempo, genera una soluzione che si aggiorna e migliora fino a limite della soluzione ottimale.
La mesh da rilassare è il componente sul quale si va ad operare ma, prima di essere processato, devono essere estrapolati i bordi che compongono la mesh. Ogni bordo viene convertito in linea e ogni linea viene assimilata ad una molla.
Alcuni bordi della mesh, quelli aperti in particolare, possono essere definiti come fissi, e quindi, non subire rilassamento, e, al contrario, influenzarne il risultato.
La mesh prima del rilassamento:
La mesh appena rilassata:
Il rilassamento della mesh provoca una contrazione della geometria che tende a disporsi lungo le linee tangenti i punti di vincolo. Questa forma è quella che più verosimilmente sarà in grado di scaricare gli sforzi col minor uso di volume e, quindi, di materiale.
Le tecniche di ottimizzazione sono ancora agli albori, ma questo sistema promette di dare risultati ragionevoli in poco tempo e con un livello di approssimazione più che buono. Qui sotto si può vedere la mesh completata. (Figura 8)
T_Splines, ovvero da mesh a nurbs in un click.
La mesh così ottenuta è già sufficiente per essere prototipata o messa in produzione, ma, per migliorala ancora, abbiamo rifinito il modello attraverso una altro strumento di Rhino3D: T_Splines.
La mesh può essere convertita da T_Splines in una polisuperficie nurbs in due semplici passaggi: da mesh a TS e poi da TS a nurbs.
Attraverso T_Splines è possibile convertire la mesh in una superficie estremamente levigata, ed è possibile, inoltre, modificare ulteriormente la forma aggiungendo nuove nervature.
Ottenuta la geometria in formato nativo di Rhino3D è possibile effettuare ulteriori lavorazioni, quali la foratura, e la spianatura delle facce. (Figura 9)
