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Accueil > L'optimisation topologique en classe de STI2D ITEC

publié le 27 avr 2017 par Richard ALLARD [1]

Mise en situation de la pièce support [2]
Chaîne cinématique du VTT [3]
Charges sur la poutre [4]
Résultats d'optimisation [5]
Forme de pièce optimisée [6]
La carte mentale du TP d'optimisation topologique [7]

Contenu principal

Description

L'optimisation topologique :

Concevoir des pièces dont les formes sont optimisées en fonction de leurs contraintes mécaniques d'utilisation, mais aussi des procédés de fabrication a toujours été un objectif précis à atteindre pour les concepteurs.

Aujourd'hui l'ajout des nouveaux moyens de fabrication, dont l'impression 3D et la fabrication additive rendent encore plus concret cette approche d'optimisation. En effet ce procédé permet la création de nouvelles formes non usinables par les moyens conventionnels, mais surtout permet de donner une plus grande légèreté aux pièces.

Il devient possible de maximiser la raideur ou de minimiser la masse de la pièce, ce qui offre de multiples solutions possibles. Suite à ces premiers calculs, il faut également optimiser le résultat proposé avec un procédé de fabrication particulier (le démoulage simple ou double, l'extrusion mais aussi l'impression 3D ou peuvent être produit des cavités non usinables)

La construction de structures dites "latices" (structures légères d'os d'oiseaux) permet d'augmenter encore un peu plus cette légèreté tout en gardant la rigidité mécanique souhaitée.

Quels apports dans nos enseignements ?

Pourquoi ne pas aborder cette notion au plus tôt possible dans nos pédagogies ? C'est ce que va tenter de nous montrer un collègue du lycée TURGOT de Limoges.

Cette activité est menée en fin de 1° trimestre en classe de Terminale STI2D ITEC, le collègue nous propose ce TP. 

Cette activité permet également d'aborder l’aspect développement durable en effet l’économie de matière ici réalisée réduit l’impact environnemental sur les phases d’extraction, de transformation et de fabrication dans le cycle de vie du produit

Même si à priori, les prérequis nécessaires avant d'aborder ce TP sont ambitieux, il est possible de palier à ces manques en essayant d'aborder ceux ci au fur et à mesure des besoins des élèves.

Structure du TP : 

Le premier document à ouvrir est la carte mentale "MindView" -Activité 3-8.2a-Optimisation topologique.mvd [8]-  dans lequel des liens ouvrent les documents pdf nécessaire pour le TP.

NB : Pour visualiser ce travail, vous aurez besoin du Viewer de MindView si vous n'avez pas l'application complète. Celui-ci est téléchargeable gratuitement ici [9].

Le VTT support de ce TP, est ici proposé en dux version Catia ou SolidWorks. Ce même VTT a également été le support d'épreuve de baccalauréat en 2004.

Le TP est construit pour une utilisation avec le logiciel d'otpimisation topologique "INSPIRE [10]" de SolidThinking [11].

Savoirs, compétences et CI
Centre d'intérêt: 
  • Référentiels par centres d'intérêt [12]
    • Bac technologique STI2D [13]
      • CI 03 - Caractérisation des matériaux et structures [14]
Compétences visées: 
  • Référentiels par compétences [15]
    • Bac technologique [16]
      • Bac technologique STI2D - Abrogé [17]
        • Spécialité innovation technologique et éco-conception [18]
          • ITEC2 - Valider des solutions techniques [19]
            • CO2.2. Interpréter les résultats d'une simulation mécanique pour valider une solution ou modifier une pièce ou un mécanisme [20]
Fichiers et liens
Icône paquet Le dossier complet du TP en version "Catia" [21]
Icône paquet Le dossier complet du TP en version "SolidWorks" [22]
Icône paquet Le dossier complet pour le prof (fichiers sources et éléments de correction) [23]
Liens externes: 
Lien vers le téléchargement du Viewer de MindView pour ouvrir la carte mentale [9]
Contenus associés : 
L'optimisation topologique, qu'est ce que c'est ? [24]
[24]
L'optimisation topologique pour quoi faire, en exemple ci avec le logiciel INSPIRE de SolidThinking.
Ressource technique
Outil de calcul [25]
Présentation d'un logiciel [26]
L’optimisation topologique pour l’impression 3D [27]
L’optimisation topologique pour l’impression 3D [27]
La fabrication additive, contrairement aux techniques d’usinage traditionnelles, permet de réaliser des pièces aux géométries complexes dont le « poids total » peut être optimisé à l’aide d’une méthode numérique appelée « optimisation topologique ».
Article
L'optimisation "TOPOLOGIQUE" par l'exemple [28]
Le voilier lui même support de la pièce étudiée [28]
L'optimisation topologique : Nous avons déjà présenté ici les objectifs de cette optimisation. Aujourd'hui deux professeurs utilisateurs d'INSPIRE de SolidThinking, nous montrent par l'exemple ces avantages. Le support de l'étude : La pièce support de cet exemple nous vient du domaine nautique. En compétition, les...
Ressource technique
Dossier technique [29]
Auteur(s): 
BARRET Hervé [30]
MICHEL Patrick [31]
Suspension arrière du VTT VARIO [32]
[32]
Dossier technique sur : Suspension arrière du VTT VARIO dont la fonction de service principale est d' absorber les irrégularités du terrain afin de maintenir au maximum le contact entre les roues et le sol. Dossier importé de façon automatisée du site du CNR-CMAO
Ressource technique
Dossier technique [29]

URL source (modified on 19/05/2017 - 10:07):https://sti.eduscol.education.fr/ressources_pedagogiques/loptimisation-topologique-en-classe-de-sti2d-itec

Liens
[1] https://sti.eduscol.education.fr/utilisateurs/richard-allard?node=8424 [2] https://sti.eduscol.education.fr/system/files/images/ressources/pedagogiques/8424/8424-mise-en-situation.png [3] https://sti.eduscol.education.fr/system/files/images/ressources/pedagogiques/8424/8424-chaine-cinematique.png [4] https://sti.eduscol.education.fr/system/files/images/ressources/pedagogiques/8424/8424-charge-sur-la-poutre.png [5] https://sti.eduscol.education.fr/system/files/images/ressources/pedagogiques/8424/8424-resultat-doptimisation.png [6] https://sti.eduscol.education.fr/system/files/images/ressources/pedagogiques/8424/8424-forme-optimisee.png [7] https://sti.eduscol.education.fr/system/files/images/ressources/pedagogiques/8424/8424-activite-3-82a-optimisation-topologique.png [8] https://sti.eduscol.education.fr/sites/eduscol.education.fr.sti/files/ressources/pedagogiques/8424/8424-activite-3-82a-optimisation-topologique.png [9] http://www.matchware.com/fr/products/mindview/mindview_viewer.htm [10] https://www.youtube.com/watch?v=aHEwZlWobT8 [11] http://solidthinking.com/inspire2015.fr.html?gclid=CJzXhePD7NICFXIW0wodMX8I7w [12] https://sti.eduscol.education.fr/referentiel-centres-dinteret/referentiels-par-centres-dinteret [13] https://sti.eduscol.education.fr/r%C3%A9f%C3%A9rentiel-centres-dint%C3%A9r%C3%AAt/bac-technologique-sti2d [14] https://sti.eduscol.education.fr/r%C3%A9f%C3%A9rentiel-centres-dint%C3%A9r%C3%AAt/ci-03-caract%C3%A9risation-des-mat%C3%A9riaux-et-structures [15] https://sti.eduscol.education.fr/referentiel-competences/referentiels-par-competences [16] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences/bac-technologique [17] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-technologique/bac-technologique-sti2d-abroge [18] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge/specialite-innovation [19] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge-specialite-4 [20] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge-specialite-6 [21] https://sti.eduscol.education.fr/sites/eduscol.education.fr.sti/files/ressources/pedagogiques/8424/8424-activite-3-82a-ca-optimisationtopologique.zip [22] https://sti.eduscol.education.fr/sites/eduscol.education.fr.sti/files/ressources/pedagogiques/8424/8424-activite-3-82a-sw-optimisationtopologique.zip [23] https://sti.eduscol.education.fr/sites/eduscol.education.fr.sti/files/ressources/pedagogiques/8424/8424-documents-prof.zip [24] https://sti.eduscol.education.fr/ressources_techniques/loptimisation-topologique-quest-ce-que-cest [25] https://sti.eduscol.education.fr/types-techniques/outil-de-calcul [26] https://sti.eduscol.education.fr/types-techniques/presentation-dun-logiciel [27] https://sti.eduscol.education.fr/articles/loptimisation-topologique-pour-limpression-3d [28] https://sti.eduscol.education.fr/ressources_techniques/loptimisation-topologique-par-lexemple [29] https://sti.eduscol.education.fr/types-techniques/dossier-technique [30] https://sti.eduscol.education.fr/personne/barret-herve [31] https://sti.eduscol.education.fr/personne/michel-patrick [32] https://sti.eduscol.education.fr/ressources_techniques/suspension-arriere-vtt-vario-bomba