Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Modular-topology optimization for additive manufacturing of reusable mechanisms

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F67985556%3A_____%2F25%3A00603316" target="_blank" >RIV/67985556:_____/25:00603316 - isvavai.cz</a>

  • Nalezeny alternativní kódy

    RIV/68407700:21110/25:00380475

  • Výsledek na webu

    <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045794924003596?via%3Dihub" target="_blank" >https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045794924003596?via%3Dihub</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruc.2024.107630" target="_blank" >10.1016/j.compstruc.2024.107630</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Modular-topology optimization for additive manufacturing of reusable mechanisms

  • Popis výsledku v původním jazyce

    Modular designs have gained popularity because they can generally address manufacturing efficiency, reusability, and sustainability concerns. Here, we contribute to the growing field by proposing a fully automatic design method for modules utilized in several products. Our manufacturing-aware procedure is composed of three consecutive steps: (i) free-material optimization for obtaining the optimal spatially distributed elasticity tensors, (ii) hierarchical clustering of the stiffness tensors directly into a given number of modules while allowing for their flipping, and (iii) single-scale topology optimization with manufacturing aspects to design the final topology of mechanically compatible modules. These aspects include connectivity constraints to ensure the integrity of all modules and the three-field projection to account for manufacturing inaccuracies. We illustrate the entire procedure with the design and fabrication of eight different reusable modules assembled into well-functioning modular inverter and gripper mechanisms. These mechanisms were 3D printed and subjected to mechanical testing using an in-house testing machine and digital image correlation. The experimental results show excellent agreement between the predicted and observed behavior and highlight the potential of the method for scalable additive manufacturing.

  • Název v anglickém jazyce

    Modular-topology optimization for additive manufacturing of reusable mechanisms

  • Popis výsledku anglicky

    Modular designs have gained popularity because they can generally address manufacturing efficiency, reusability, and sustainability concerns. Here, we contribute to the growing field by proposing a fully automatic design method for modules utilized in several products. Our manufacturing-aware procedure is composed of three consecutive steps: (i) free-material optimization for obtaining the optimal spatially distributed elasticity tensors, (ii) hierarchical clustering of the stiffness tensors directly into a given number of modules while allowing for their flipping, and (iii) single-scale topology optimization with manufacturing aspects to design the final topology of mechanically compatible modules. These aspects include connectivity constraints to ensure the integrity of all modules and the three-field projection to account for manufacturing inaccuracies. We illustrate the entire procedure with the design and fabrication of eight different reusable modules assembled into well-functioning modular inverter and gripper mechanisms. These mechanisms were 3D printed and subjected to mechanical testing using an in-house testing machine and digital image correlation. The experimental results show excellent agreement between the predicted and observed behavior and highlight the potential of the method for scalable additive manufacturing.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    20101 - Civil engineering

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    <a href="/cs/project/GX19-26143X" target="_blank" >GX19-26143X: Neperiodické materiály vykazující strukturované deformace: Modulární návrh a výroba</a><br>

  • Návaznosti

    I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2025

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    Computers and Structures

  • ISSN

    0045-7949

  • e-ISSN

    1879-2243

  • Svazek periodika

    307

  • Číslo periodika v rámci svazku

    1

  • Stát vydavatele periodika

    GB - Spojené království Velké Británie a Severního Irska

  • Počet stran výsledku

    12

  • Strana od-do

    107630

  • Kód UT WoS článku

    001392471600001

  • EID výsledku v databázi Scopus

    2-s2.0-85212574810