Implementazione di algoritmi di smoothing per modelli tridimensionali di componenti aerospaziali

L’ottimizzazione topologica permette di ottenere, tramite il posizionamento ottimizzato di materiale in un volume pieno, un componente in grado di resistere ad un assegnato sforzo limitandone il peso ed il materiale utilizzato. Si ottiene dall'ottimizzazione topologica un oggetto formato da una serie di unità elementari, chiamate voxel. Per riuscire a smussare questi spigoli indesiderati, è necessario l’utilizzo di un processo numerico di levigatura, ottenuto con algoritmi di smoothing. Il problema che potrebbe nascere dall'impiego di questi ultimi è che venga levigato un quantitativo eccessivo di materiale: questo avviene in tutte le parti del componente, anche in quelle sottili dove spesso la struttura collassa in forme prive di resistenza. In certi punti si rischia che con lo smoothing la struttura non sia più in grado di sopportare al meglio gli sforzi senza giungere alla rottura o alla deformazione del pezzo stesso. Per queste motivazioni, l’obiettivo principale del seguente studio consiste nel confrontare vari algoritmi presenti in letteratura e modificare un codice già esistente basato sul Laplacian Smoothing: questo algoritmo è stato implementato in questa tesi di laurea. In particolare, l’algoritmo sviluppato cerca di mitigare il problema della riduzione del materiale nei punti critici scalando il modello ogni iterazione di smoothing in modo da mantenere costante il volume del componente. Inoltre, l’algoritmo sviluppato deve lasciare intatte le superfici piane e gli spigoli che non necessitano di tale operazione. Le modifiche da me apportate all'algoritmo Laplacian smoothing così come descritto in letteratura, hanno permesso di raggiungere tali obiettivi. I componenti ottenuti in seguito allo smoothing con l’algoritmo da me implementato, infatti, possiedono un volume pari a quello di partenza; superfici di contatto e fori non sono modificati dallo smoothing, risultando simili al modello originale.