Optimalizace porézní struktury vytvořené 3D tiskem titanové slitiny

Abstract

Metody aditivní výroby nám umožňují výrobu trabekulárních struktur. V současnosti se výpočty deformací těchto struktur řeší analyticky nebo pomocí MKP. Analytické metody jsou omezeny na opakující se tvar základní buňky, zatímco MKP výpočty umožňují i řešení nepravidelných struktur. MKP výpočty jsou výpočtově náročné, proto se v této práci zabýváme tvorbou metody založené na přímé metodě tuhosti, která může poskytnout rychlý odhad. Ověřili jsme použití této metody pro výpočet deformací trabekulárních struktur. Pro pravidelnou trojúhelníkovou síť jsme ukázali, že chyba v odhadu modulu pružnosti sítě je řádově do 20% v porovnání s analytickým modelem. Námi navržená metoda je taky vhodná pro výpočet nepravidelné trojúhelníkové sítě.

Methods of additive manufacturing enable production of trabecular structures. Currently, calculations of deformations of these structures are solved analytically or using FEM. Analytical methods are limited to patterns composed of repeating basic cells, while FEM calculations can be used for irregular structures. The FEM calculations are demanding on computation resources, thus this work deals with creation of a method based on the direct stiffness method that can provide fast approximation of the result. We have verified usage of this method for calculation of deformation of trabecular structures. For regular triangular network we have showed that an inaccuracy in modulus of elasticity is roughly within 20% compared to the analytical model. The method we propose is also suitable for calculation of irregular triangular mesh.