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AdditiveLab – Comparativa de técnicas de mallado

AdditiveLab

La simulación mediante el método de elementos finos (EF) requiere la utilización de una malla de simulación. Hoy en día, estas mallas son generadas por el software de simulación de forma automática; los algoritmos automáticos integrados «dividen» los diseños tridimensionales (3D) en elementos más pequeños que representarán esencialmente las formas geométricas. Además de la división, los algoritmos de malla suelen permitir definir en qué tipos de elementos deben dividirse los diseños; las opciones más habituales son los elementos tetraédricos y hexaédricos

elemento tetraédrico de 4 nodos y un elemento hexaédrico de 8 nodos.
Elemento tetraédrico de 4 nodos y un elemento hexaédrico de 8 nodos

Ambos tipos de elementos presentan ciertas ventajas y desventajas relacionadas principalmente con la generación de mallas, la precisión de la simulación y la estabilidad numérica. Los elementos tetraédricos, por ejemplo, son muy adecuados para representar estructuras muy complejas, pero proporcionan resultados menos precisos con la misma resolución de malla. Aunque los elementos hexaédricos pueden proporcionar resultados de simulación más precisos, suelen ser menos adecuados para discretizar geométricamente figuras muy complejas. Además, en ocasiones no es posible utilizarlos permitiendo una representación perfecta de los límites geométricos de un diseño.

Para la fabricación aditiva, una manera habitual de aplicar elementos hexaédricos es mediante la técnica de malla voxel. Esta técnica superpone una malla voxelizada para aproximar la geometría subyacente, sin embargo, con esta técnica, es probable que se produzca una representación errónea de la geometría. Para utilizar correctamente las mallas de voxel en la simulación, es necesario corregir la rigidez elemental reduciendo y aumentándola de las regiones que están infrarrepresentadas y sobrerrepresentadas con los elementos hexaédricos, respectivamente.

modelo de simulación de un soporte de motor mallado
Modelo de simulación de un soporte de motor mallado con elementos tetraédricos. La geometría original se puede aproximar muy bien mediante la malla tetraédrica.
modelo de simulación del soporte del motor mallado con elementos hexaédricos
Modelo de simulación del soporte del motor mallado con elementos hexaédricos. La geometría original se aproxima mediante la malla hexaédrica.
elementos hexaédricos con rigidez corregida
Elementos hexaédricos con rigidez corregida para los elementos que representan la geometría de forma errónea (rojo) y los que están dentro de la geometría con rigidez completa.

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