Procedimiento para la generación de modelos geométricos con topologías de “Infill” óptimas en fabricación aditiva

Abstract

Resumen Español: En este trabajo se describirá el proceso de detección, trazado de contornos y exportación, automatizados, de un modelo obtenido mediante una optimización topológica a un archivo CAD, con el objetivo de usarlo para fabricar las piezas mediante fabricación aditiva.

Este proceso consiste en idear un método capaz de interpretar los resultados de optimización topológica mediante un conjunto de algoritmos programados en lenguaje \textit{Python}, y tomando como referencia métodos tradicionales de procesamiento de imágenes. Los algoritmos se dividirán en una serie de procesos que comenzarán por filtrar los datos para obtener una imagen binaria, distinguir cada uno de los agujeros o dominios vacíos, extraer los límites de cada contorno y aplicar las técnicas necesarias de suavizado y simplificación de los contornos. Estos algoritmos, aunque tomando su base en otros de distinta finalidad, es un método propio y específico para soluciones de optimización topológica, bidimensional y con elementos cuadrados.

Por último, aprovechando que el software FreeCAD integra el lenguaje Python por defecto para crear piezas mediante código, se emplearán los datos obtenidos de los procesos anteriores para generar el modelo CAD correspondiente.

Abstract:

In this work, the process to automated detection, contour tracing and export of a model obtained by topology optimization to a CAD file, will be describe with the objective of using it to manufacture parts through additive manufacturing.

This process consists of devising a method able to interpret the results of topology optimization using a set of algorithms programmed in \textit{Python} language, and taking traditional image processing methods as a reference. The algorithms will be divided into a series of processes that will begin by filtering the data to obtain a binary image, distinguishing each of the holes or empty domains, extracting the limits of each contour and applying the necessary techniques for smoothing and simplifying the contours. These algorithms, although based on other algorithms with different purposes, is a specific method for two-dimensional topology optimization solutions with square elements.

Finally, taking advantage of the fact that the FreeCAD software integrates the Python language by default to create parts using code, the data obtained from the previous processes will be used to generate the corresponding CAD model.

Laburpena:

Lan honetan, CAD fitxategi batera optimizazio topologikoaren bidez lortutako modelo bat detektatzeko, inguruak trazatzeko eta esportatzeko prozesu automatizatua deskribatuko da. Piezak fabrikazio gehigarriaren bidez fabrikatzeko helburuarekin.

Prozesu hau optimizazio topologikoaren emaitzak \textit {Python} lengoaian programatutako algoritmo-multzo baten bidez interpretatzeko gai den metodo bat asmatzean datza, eta irudiak prozesatzeko metodo tradizionalak erreferentziatzat hartuta. Algoritmoak hainbat prozesutan banatuko dira. Prozesu horiek datuak filtratzen hasiko dira, irudi bitar bat lortzeko, zulo edo domeinu huts bakoitza bereizteko, inguru bakoitzaren mugak ateratzeko eta inguruak leuntzeko eta sinplifikatzeko beharrezko teknikak aplikatzeko. Algoritmo horiek, oinarria helburu desberdineko beste batzuetan hartuta ere, optimizazio topologikoko, bidimentsionaleko eta elementu karratuko soluzioetarako metodo propio eta espezifikoa dira.

Azkenik, FreeCAD softwareak kode bidez piezak sortzeko Python lengoaia lehenetsia integratzen duela aprobetxatuz, aurreko prozesuetatik lortutako datuak erabiliko dira dagokion CAD eredua sortzeko.