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A ready-to-manufacture optimization design of 3D chiral auxetics for additive manufacturing

  • 09.08.2023
  • Original Article
Erschienen in:

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Abstract

Der Artikel stellt eine neue Methode zur Gestaltung von 3D-chiralen auxetischen Metamaterialien unter Verwendung der Topologieoptimierung und der Methode des grenzwertigen Level Set vor. Das Verfahren ist speziell auf die additive Fertigung zugeschnitten und stellt sicher, dass die entworfenen Mikrostrukturen klare und glatte Grenzen aufweisen, die ohne Nachbearbeitung direkt bedruckt werden können. Der Entwurfsprozess beinhaltet die Verwendung der numerischen Homogenisierungstheorie zur Beurteilung der mikrostrukturellen Eigenschaften und einer matrixkomprimierten parametrischen Level-Set-Methode zur Darstellung der Materialverteilung. Der Artikel diskutiert auch die Optimierungsformulierung für chirale Auxetik, einschließlich geometrischer Symmetriebeschränkungen, um den Rotationsmechanismus in den Mikrostrukturen zu induzieren. Mehrere optimierte chirale 3D-Mikrostrukturen werden zusammen mit ihren Simulations- und Versuchsergebnissen präsentiert, die die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Methode belegen. Der Artikel schließt mit einem Durchfalltest, der die Energieabsorptionsfähigkeit der entwickelten chiralen NPR-Metamaterialien hervorhebt und ihr Potenzial beim Bau von Schutzeinrichtungen aufzeigt.

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Titel
A ready-to-manufacture optimization design of 3D chiral auxetics for additive manufacturing
Verfasst von
Ying Zhou
Liang Gao
Hao Li
Publikationsdatum
09.08.2023
Verlag
Springer London
Erschienen in
Engineering with Computers / Ausgabe 3/2024
Print ISSN: 0177-0667
Elektronische ISSN: 1435-5663
DOI
https://doi.org/10.1007/s00366-023-01880-1
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