Formfindung des 3D-gedruckten Metallknotens mit komplexer Geometrie

Die Anwendung der Technologie der additiven Fertigung (AM) in der Architektur und im Bauwesen wurde durch die jüngste Entwicklung des 3D-Metalldrucks erweitert. Eine der gängigsten Strukturen, nämlich der Space Frame, besteht aus einer Reihe von Stäben, die in drei Dimensionen konfiguriert sind, wobei die Stäbe durch Knotenpunkte verbunden sind. In diesem Artikel werden zwei Methoden zum Entwurf von 3D-gedruckten Knoten vorgestellt, die eine beliebige Anzahl von einfallenden Stäben in beliebigen Winkeln aufnehmen können. Ein Mehrzweigknoten wird mit Hilfe der Dimensionsinformationen des Leerraums zwischen den konvergierenden Stäben in einem vorgefertigten Space Frame skizziert und dann mit zwei verschiedenen Ansätzen parametrisiert, um eine Strukturoptimierung durchzuführen. Das Optimierungsverfahren wird mit Hilfe eines genetischen Algorithmus durchgeführt, um die maximale von-Mises-Spannung als Zielfunktion zu minimieren, wobei die Masse des Knotens als Zwangsfunktion berücksichtigt wird. Schließlich werden Funktionstests an 3D-gedruckten Metallknoten durchgeführt, um die Festigkeit und Steifigkeit der mit den beiden Formfindungsansätzen entworfenen Knoten zu vergleichen.

Autorentext

El Dr. Vahid Hassani se doctoró en Ingeniería Mecánica por la Universidad Tecnológica de Nanyang en 2014. Se incorporó a la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur en 2016 y trabajó durante tres años en el campo del diseño para la fabricación aditiva (DFAM). Ahora, está investigando en la misma área en la Universidad de Sunderland.