面向大规模增材制造的拓扑优化：生成适配沉积喷嘴尺寸的设计
计算几何
2021-05-19 v1 最优化与控制
摘要
用于大型构件的大规模增材制造(AM)工艺通过沉积大量材料来缩短工艺时长。这降低了AM工艺的分辨率，其通常由沉积喷嘴的尺寸决定。若在设计大规模增材制造(LSAM)时不考虑分辨率限制，制造过程中会出现困难，可能需调整沉积参数。本工作将喷嘴尺寸约束引入拓扑优化(TO)，以生成适配工艺分辨率的优化设计。本文提出并比较了两种方法，其基于现有TO技术，可控制最小与最大构件尺寸以及最小空腔尺寸。第一种方法要求最小与最大构件尺寸均等于沉积喷嘴尺寸，从而在优化设计中获得等宽的设计特征。第二种方法将实体构件的尺寸定义得足够小，使所得结构类似于结构骨架，可视为沉积路径。通过过滤与投影技术，薄结构按所选喷嘴尺寸加厚。由此获得适配沉积喷嘴尺寸的拓扑及一份沉积方案。采用2D与3D基准问题对方法进行了演示与评估。
引用
@article{arxiv.2105.08115,
title = {Topology Optimization for Large-Scale Additive Manufacturing: Generating designs tailored to the deposition nozzle size},
author = {Eduardo Fernández and Can Ayas and Matthijs Langelaar and Pierre Duysinx},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.08115},
year = {2021}
}