Democratizzazione del design di componenti funzionali stampati in 3D
In un documento intitolato ” Democratizzare il design dei componenti funzionali stampati in 3D attraverso una metodologia ibrida di design fisico-virtuale “, un gruppo di ricercatori discute la necessità di democratizzare meglio la progettazione 3D al fine di democratizzare ulteriormente la stampa 3D stessa. Attualmente, la stampa 3D è relegata a “utenti altamente qualificati”, sottolineano i ricercatori, e deve essere resa disponibile a persone di tutti i livelli di abilità per una migliore adozione nell’industria, nelle piccole e medie imprese e nei paesi in via di sviluppo.
“Mentre alcuni strumenti di progettazione offrono supporto all’utente, nessuno è in grado di selezionare parametri di produzione appropriati per garantire le proprietà meccaniche della parte finita”, affermano i ricercatori. “Ciò è dovuto alla mancanza di un metodo robusto in grado di prevedere come si comporterà una parte stampata in 3D.”
Il lavoro precedente è stato intrapreso per raggiungere questo obiettivo attraverso complessi modelli computazionali che cercano di simulare le interazioni tra raster individuali e livelli di stampa.
“Tuttavia, poiché il lavoro precedente ha rilevato che le proprietà meccaniche possono variare notevolmente nelle stampe identiche, e anche quella variazione tra stampanti e materiali è significativa, questo documento presenta un approccio alternativo che genera una migliore approssimazione del comportamento di una parte attraverso un’analisi di stress classica basata su una base di conoscenza di comportamenti partiti dedotti empiricamente “, proseguono i ricercatori. “Questi possono quindi essere convalidati attraverso test fisici della parte fabbricata. In tal modo, può essere considerato un metodo di progettazione virtuale-fisica che sfrutta le convenienze di ciascun dominio. ”
Nel documento, i ricercatori descrivono la combinazione di librerie di progettazione con le dotazioni economiche sia di simulazione che di test fisici in un processo di progettazione iterativo. La simulazione viene utilizzata per raggiungere una soluzione teorica operativa, che viene quindi prodotta e convalidata attraverso test fisici. I modelli parametrici e comportamentali sono memorizzati in una libreria di progettazione che un utente dovrebbe utilizzare per trovare la parte desiderata e quindi inserire i requisiti della parte.
“I modelli comportamentali consentono una simulazione del comportamento di una parte”, spiegano i ricercatori. “La simulazione viene eseguita con l’analisi classica e una base di conoscenza dei parametri di produzione e come questi influenzano le proprietà delle parti stampate. Questi definiscono, ad esempio, la precisione geometrica prevista per una determinata stampante, materiale e set di parametri di produzione. ”
La base di conoscenza sarebbe costruita usando dati determinati sperimentalmente. Simulazione, modelli parametrici e test fisici verrebbero ripetuti fino a quando non verrà effettuata una parte soddisfacente. I ricercatori hanno testato la loro metodologia progettando un gancio modificabile portante. Il miglior design generato è stato stampato e testato in 3D per vedere se soddisfa i requisiti dell’utente. Se il comportamento effettivo della parte differisce dal comportamento previsto, viene aggiornato il modello analitico che descrive il comportamento della parte e viene ripetuto il ciclo di simulazione e test fisico. La loro metodologia, affermano i ricercatori, riduce notevolmente il livello di abilità richiesto e soddisfa i requisiti di una metodologia di progettazione democratizzante.
Ulteriori lavori includeranno:
Produzione e validazione del comportamento delle parti generate nella carta
Utilizzare la letteratura esistente per espandere la base di conoscenze
Incorporando modelli statistici per le proprietà delle parti stampate
Esplorare problemi di progettazione più complessi
Gli autori del documento includono Mark Goudswaard, Ben Hicks e Aydin Nassehi.
