PROJETO DE UMA MANGA DE EIXO COM MÚLTIPLOS MATERIAIS USANDO OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA

Introdução: Diante da crescente demanda por soluções leves e eficientes na indústria automotiva, a otimização topológica surge como uma ferramenta essencial para o desenvolvimento de componentes com desempenho estrutural maximizado e consumo mínimo de material. Este projeto propõe a aplicação desta técnica avançada na otimização de uma manga de eixo, componente crítico do sistema de suspensão veicular, utilizando uma abordagem inovadora com múltiplos materiais. Objetivos: O objetivo principal é desenvolver uma nova manga de eixo para o carro de competição da equipe PUCPR Racing, de Fórmula SAE, empregando o software Optistruct da Altair® para explorar os benefícios da combinação de diferentes materiais em uma única peça, visando redução de peso e melhorias no desempenho estrutural. Materiais e método: O estudo se baseia no estado da arte da otimização topológica, desde seus fundamentos teóricos até sua aplicação moderna em softwares de simulação que permitem a distribuição ótima de material em um domínio de projeto. A combinação de múltiplos materiais deverá criar estruturas com rigidez e resistência precisamente onde são necessárias. O método de pesquisa inclui a compreensão dos conceitos de otimização topológica multi material, o domínio das ferramentas do software OptiStruct, o projeto e otimização da peça considerando as cargas operacionais e, por fim, a realização de análises de desempenho para avaliar a eficácia do novo design em termos de redução de peso, resistência e custo. A metodologia envolverá uma revisão bibliográfica e estudos preliminares com exemplos acadêmicos para validar a abordagem antes de sua aplicação final na manga de eixo do carro de corrida. Resultados: Apesar de a otimização topológica da manga de eixo não ter sido concluída, a pesquisa gerou resultados importantes. Houve significativa capacitação na nova versão do software Altair HyperWorks e a metodologia de otimização topológica foi validada com sucesso em um problema clássico de viga engastada, apresentando resultados consistentes com a literatura. As dificuldades encontradas, como a complexidade da técnica multimaterial e limitações do suporte técnico, justificam a não finalização da aplicação no componente real. Considerações finais: Embora o objetivo principal não tenha sido plenamente alcançado, o trabalho consolidou uma base metodológica sólida e validada, configurando-se como uma etapa preparatória essencial para aplicações futuras mais complexas.

Palavras-chave: Otimização Topológica multi material; Software Hypermesh; Rigidez; Análise estrutural.