Optimalizace porézní struktury vytvořené 3D tiskem titanové slitiny

Cambelová Hana

Optimization of 3D printed porous titanium alloy structure

Type of document

diplomová práce
master thesis

Author

Cambelová Hana

Supervisor

Daniel Matej

Opponent

Růžička Pavel

Field of study

Biomechanika a lékařské přístroje

Study program

Strojní inženýrství

Institutions assigning rank

ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky

Defended

2018-09-03

Rights

A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Vysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html

Metadata

Show full item record

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.