Design of non-uniform truss structures for improved part properties

• Autorzy: Boruciński M. , Królikowski M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2013-0034

Warianty tytułu

PL

Projektowanie nieregularnych struktur kratownicowych z uwzględnieniem ich właściwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper discusses generation of lattice structures with non-uniform shape and their optimization in a computer aided design (CAD) model of an exemplary part. Feasibility of encapsulating the whole process within one off-the-shelf CAD suite is analyzed. A method of design of lattice structures of variable density is proposed. A series of finite element method (FEM) analyses leading to achieving improved structures is presented.

PL

W artykule przedstawiono tworzenie nieregularnych struktur kratownicowych. Prowadzono proces optymalizacji z użyciem modelu CAD na przykładzie przyjętego elementu. Ustalono możliwość realizacji zadania za pomocą jednego niezmodyfikowanego narzędzia projektowego. Opracowano metodę tworzenia nieregularnych struktur kratownicowych. Wykonano analizę z zastosowaniem metody elementów skończonych, umożliwiających opracowanie modeli stanowiących podstawy do poprawy właściwości elementów struktury kratownicy.

Słowa kluczowe

EN

ultralight stuctures; lattice; additive manufacturing; design for manufacture; parametric optimization

PL

konstrukcje ultralekkie; kratownica; wytwarzanie przyrostowe; projektowanie dla wytwarzania; optymalizacja parametryczna

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 37, nr 4
• Strony: 77--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Boruciński M.

• West Pomeranian University of Technology, Szczecin, Poland

autor

Królikowski M.

• West Pomeranian University of Technology, Szczecin, Poland

Bibliografia

• [1] R. HAGUE: Exploiting the design freedoms of additive manufacturing for lightweighting and multi-functionality. Proc. conf. Agile Manufacturing. Edinbrought 2011.
• [2] A. TOVAR, G. NIEBUR et al.: Bone structure adaptation as a cellular optimization process. Proc. 45th AIAA/ASME,ASCE/AHS/ASC Struc. Dyn. & Mat. conference. Palm Springs 2004.
• [3] L. MULLEN, R.C. STAMP et al: Selective laser melting: A regular unit cell approach for the manufacture of porous. Titanium, bone in-growth constructs, suitable for orthopedic applications. Journal of Biomedical Materials Research, Part B: Applied Biomaterials, 89(2009), 325-334.
• [4] H.N.G. WADLEY: Cellular metals manufacturing. Advances Eng. Mat., 10(2002)4, 727-733.
• [5] H.V. WANG: A unit cell approach for lightweight structure and compliant mechanism. Dissertation. Georgia Institute of Technology, 2005.
• [6] B.J. AUER: Size and shape optimization of frame and truss structures through evolutionary methods. Thesis, Univerisity of Idaho, 2005.
• [7] S. ENGELBRECHT, L. FOLGAR et al.: Cellular structures for optimal performance. Proc. SFF Symposium. Austin 2009, 831-842.
• [8] W.K. BROOKS, C. SUTCLIFFE et al.: Rapid design and manufacture of ultralight cellular materials. Proc. SFF Symposium. Austin 2005, 231-241.
• [9] O. KÖNIG, M. WINTERMANTEL: CAD-based evolutionary design optimization with CATIA V5. Proc. 1st Weimar Optim. and Stoch. Days (WOST), Weimar 2004, 1-30.
• [10] R. STAMP, P. FOX et al.: The development of a scanning strategy for the manufacture of porous biomaterials by selective laser melting. Journal Mat. Sci. in Medicine, 20(2009)9, 1838-1848.
• [11] P. ZGÓRNIAK, W. STACHURSKI: Determination of systematic errors of 3D printer in order to ensure manufacturing correctness of the prototype. Advances in Manufacturing Science and Technology, 34(2010), 35-45.