유한요소망을 이용한 다공성 박판 구조물의 자동설계 (Automatic Design of Porous Shell Structure Based on Finite Element Mesh)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 42권 / 3호 / 255 ~ 262페이지
· 저자명 : 임영근, 박근

초록

최근 3차원 프린팅은 기존의 시작품을 신속하게 제조하는 목적에서 기능성 제품을 직접 제조하는 방향으로 영역을 넓히고 있다. 3차원 프린팅은 형상의 제약 없이 복잡한 형상을 제작할 수 있는 특징이 있어 기존 제조공정상의 제한으로 인해 불가능했던 새로운 설계가 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 3차원 프린팅 적용을 목적으로 경량화 및 통기성 향상 등에 장점이 있는 다공성 박판 구조물의 자동설계 기법을 개발하였으며, 이를 위해 유한요소망에 기반한 다공성 구조 자동설계 알고리즘을 수치적으로 개발하였다. 개발된 알고리즘을 적용하여 요소망 크기와 구멍 크기에 따른 다공성 구조물 형상의 변화를 고찰하였으며, 요소망 크기 변화에 따라 구멍의 크기를 자동으로 조절할 수 있는 알고리즘을 구현하여 구멍간의 간섭 없이 표면밀도를 60% 이하로 낮출 수 있었다.

영어초록

In recent years, the applications of 3D printing have been extended from conventional rapid prototyping to direct fabrication of functional parts. The advantage of 3D printing, in its design flexibility and complexity, has driven modern design methods that can overcome traditional manufacturing constraints, and it has been applied to designs of lightweight structures or functional products. In this study, an automatic design of porous shell structures was developed for weight reduction and better ventilation of 3D printed parts. A numerical algorithm was developed to generate porous shell structures based on finite element mesh. The effects of mesh size and hole diameter were investigated in terms of the quality of the porous structures, and an algorithm to determine hole diameter was proposed to generate holes adaptively according to the target geometry and the relevant mesh density. As a result, surface density could be reduced lower than 60% without hole interference.

참고자료

· 없음