Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15597
Tipo: | Dissertação |
Título: | Otimização topológica com filtro de estrutura de suporte para manufatura aditiva |
Autor(es): | Santana, Nora Nei Jesica Oliveira |
Primeiro Orientador: | Ramos Júnior, Adeildo Soares |
metadata.dc.contributor.referee1: | Barboza, Aline da Silva Ramos |
metadata.dc.contributor.referee2: | Lages, Eduardo Nobre |
metadata.dc.contributor.referee3: | Quintella, Ivvy Pedrosa Cavalcante Pessôa |
Resumo: | A otimização topológica destaca-se como uma técnica importante para análise e concepção de projetos, buscando maximizar o desempenho estrutural por meio da distribuição eficiente de material, considerando as condições de contorno e restrições do problema. Entretanto, a fabricação dessas estruturas por meio dos métodos tradicionais nem sempre são viáveis, devido à configuração complexa e não convencional da geometria. Deste modo, a manufatura aditiva (MA) surge como uma solução inovadora, permitindo a produção de objetos camada por camada, sem a necessidade de moldes. Contudo, ângulos de projeção superiores a 45º na geometria podem exigir material de suporte para evitar falhas e deformações durante a impressão, aumentando custos de material e tempo de fabricação. Com isso, este estudo tem como objetivo avaliar a utilização da otimização topológica em conjunto com o filtro de estrutura de suporte para manufatura aditiva, destacando os potenciais benefícios em termos de economia de material e tempo de produção. Nesse sentido, o AMfilter, desenvolvido por Langelaar (2016), é utilizado juntamente com o código educacional de 88 linhas elaborado por Andreassen et al. (2010), cujo desempenho é verificado por meio de simulações de impressão dos modelos otimizados. O AMfilter busca eliminar a necessidade de estrutura de suporte com base na restrição geométrica, removendo as superfícies salientes que excedem o ângulo máximo permitido, tornando a geometria resultante diretamente imprimível sem estruturas de suporte. Os resultados indicam algumas limitações do AMfilter, como a dependência de malha e o aumento gradual de densidade intermediária na direção de impressão. Além disso, as soluções provenientes da otimização topológica em conjunto com o AMfilter não eliminaram completamente as estruturas de suporte. Apesar das modificações das topologias em relação ao modelo de referência, estas não foram suficientes para alcançar o resultado esperado. Entretanto, é observada uma redução no tempo estimando para a impressão de suporte e consequentemente no consumo de material em comparação com modelo de referência. Essa redução foi menos significativa nas simulações com ângulo de 45º para a geração de suporte, mas nas simulações com ângulos superiores de 53º e 60º, atingiu uma média de redução de 25% e 37%, respectivamente, entre os exemplos discutidos. |
Abstract: | Topological optimization stands out as an important technique for project analysis and design, seeking to maximize structural performance through efficient material distribution, considering the boundary conditions and constraints of the problem. However, manufacturing these structures using traditional methods is not always feasible due to the complex and unconventional geometry configuration. In this way, additive manufacturing (AM) emerges as an innovative solution, allowing the production of objects layer by layer without the need for molds. However, projection angles greater than 45º in the geometry may require support material to avoid failures and deformations during printing, increasing material costs and manufacturing time. Thus, this study aims to evaluate the use of topological optimization in conjunction with the support structure filter for additive manufacturing, highlighting potential benefits in terms of material savings and production time. In this context, the AMfilter, developed by Langelaar (2016), is used together with the educational 88-line code developed by Andreassen et al. (2010), whose performance is verified through print simulations of the optimized models. The AMfilter seeks to eliminate the need for support structures based on geometric constraints, removing overhanging surfaces that exceed the maximum allowed angle, making the resulting geometry directly printable without support structures. The results indicate some limitations of the AMfilter, such as mesh dependency and the gradual increase of intermediate density in the printing direction. Furthermore, the solutions resulting from the topological optimization combined with the AMfilter did not completely eliminate the support structures. Despite the modifications of the topologies concerning the reference model, these were not sufficient to achieve the expected result. However, a reduction in the estimated time for support printing and consequently in material consumption compared to the reference model is observed. This reduction was less significant in simulations with a 45º angle for support generation, but in simulations with higher angles of 53º and 60º, it reached an average reduction of 25% and 37%, respectively, among the discussed examples. |
Palavras-chave: | Otimização topológica Manufatura aditiva Estrutura de suporte Impressão 3D Topological optimization Additive manufacturing Support structure |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
Citação: | SANTANA, Nora Nei Jesica Oliveira. Otimização topológica com filtro de estrutura de suporte para manufatura aditiva. 2025. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15597 |
Data do documento: | 6-jun-2024 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Otimização topológica com filtro de estrutura de suporte para manufatura aditiva.pdf | 5.74 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.