Optimisation topologique et fabrication additive: l’alliance gagnante ?

Gain de masse, liberté de conception, rapidité de production… l’optimisation topologique et la fabrication additive font la différence dans de nombreux secteurs, en particulier l’aéronautique.

Qu’est-ce que l’optimisation topologique ?

L’optimisation topologique est une méthode qui permet de diminuer le poids total d’une pièce ou d’un composant. Elle vise à distribuer la matière de manière optimale en se basant sur un ensemble de charges, de limites de volume de la structure, ou encore de conditions de l’utilisateur.

Le principe est d’utiliser un logiciel pour optimiser la pièce en enlevant de la matière là où elle n’est pas utile, c’est-à-dire aux endroits où les efforts ne transitent pas. Cette opération est réalisée à partir des premiers jets d’un modèle 3D, ou depuis le scan 3D d’une pièce existante en vue de l’améliorer.

Le logiciel va alors projeter différentes forces et charges sur la pièce. Il va permettre d’identifier les parties où ne passent pas les efforts, et qui donc ne sont pas utiles à la pièce.

Le rendu final avec cette approche est souvent reconnaissable à son aspect plus « squelettique » et organique que les produits conçus de manière traditionnelle.

L’importance de combiner fabrication additive et optimisation topologique

Pourquoi les deux approches fonctionnent-elles bien ensemble ?

En alliant l’optimisation topologique aux techniques de fabrication additive, le champ des possibles s’élargit considérablement :

• D’un côté, l’optimisation topologique permet de concevoir des géométries complexes que l’usinage traditionnel ne peut pas réaliser ;
• De l’autre, la fabrication additive permet de créer des formes tout aussi complexes qui ne peuvent être reproduites par des procédés conventionnels ;

Impression 3D et optimisation topologique permettent donc d’accélérer et d’améliorer la création de produits performants et complexes, sans augmenter leurs coûts de conception et de fabrication.

Un potentiel considérable dans l’aéronautique

L’alliance de l’impression 3D et de l’optimisation topologique transforme l’industrie aéronautique :

• Réduction du poids sans surcoût ;
• Réduction des coûts de carburant ;
• Augmentation de la charge utile ;
• Obtention de propriétés aérodynamiques difficiles et parfois même impossibles à fabriquer avec les procédés traditionnels ;

Les perspectives d’avenir sont considérables, même si le délai nécessaire à l’obtention de certifications aéronautiques décale l’utilisation des pièces conçues de cette manière de plusieurs années en moyenne.

Un exemple particulièrement innovant de cette approche est la cloison bionique conçue par APWorks (filiale d’Airbus) et Autodesk, qui laisse entrevoir comment la 3D révolutionne aussi l’aménagement de cabine, et plus généralement l’aménagement intérieur en aéronautique.

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