Щоб зробити автомобілі швидшими та економнішими, інженери шукають способи зменшити їхню вагу, не жертвуючи міцністю. Якщо раніше для цього використовували дорожчі алюміній чи вуглепластик, то тепер вони запозичують інженерний підхід у самої природи – людського скелета.
Сучасні інженери, використовуючи спеціальні комп’ютерні програми, імітують природний процес оптимізації структури, який використовує людське тіло. Наприклад, кістка стегна (стегнова кістка) не є суцільною. Всередині вона має складну сітчасту структуру з кісткових балок, які розташовані вздовж ліній найбільшого навантаження. Це дозволяє кістці витримувати великі навантаження, не витрачаючи зайвий матеріал.
Цей принцип, відомий як “топологічна оптимізація”, дозволяє створювати деталі, які максимально ефективно розподіляють навантаження, використовуючи мінімальну кількість матеріалу. Інженери визначають цифровий простір для деталі, а програмне забезпечення аналізує, як ця деталь буде поводитись під екстремальним навантаженням. Ділянки, які зазнають найбільшого напруження, залишаються, а ті, де напруження мінімальне, видаляються.
В результаті виходять деталі дивовижної, майже органічної форми, що нагадують мережу судин, а не традиційні механічні компоненти. Така оптимізація дозволяє значно зменшити вагу деталей, зберігаючи або навіть покращуючи їхню міцність.
Автовиробники активно використовують топологічну оптимізацію разом із 3D-друком (адитивним виробництвом) для зменшення ваги автомобілів, що особливо важливо для електромобілів, де збільшення запасу ходу є пріоритетом. Наприклад, General Motors змогла зменшити вагу кронштейна сидіння на 40%, об’єднавши вісім окремих деталей в одну, яка стала на 20% міцнішою. Ця інженерна “фішка”, запозичена з біології, дозволяє досягти значного зниження витрат на виробництво, логістику та загальної ваги автомобіля.
Отже, секрет створення швидших та ефективніших автомобілів полягає не в додаванні металу, а в тому, щоб точно знати, де його можна забрати.
Source: www.motorbiscuit.com