No abstract

Today's markets impose wide sets of requirements for new products. The Process of New Product Design, has shifted from sequential Engineering to Concurrent Engineering, for low cost-early market entry. Design Teams must deliver highest quality within minimum time and cost and global crisis worsens things, by further reducing budgets. Prototyping within design processes has become crucial, whereas, available prototyping alternatives have increased. Decisions regarding the use of the most appropriate one, at specific design milestones, affects and much predetermines the success of the product. This paper addresses the problem of "design target"-based embracing of available prototyping alternatives into the tools pool of design teams, in a concise, integrated way. Considering product design teams are expert driven for specific product categories, the introduced approach records the verification intent of designers and binds it to structured Generic Levels of Technical and non-Technical Attribute clusters and associated Design Factors. Furthermore, prototyping experience, manufacturing capabilities and cost of the implementing organization, local industrial status and regulations, are also considered. Utilizing the Analytic Hierarchy Process a complete decision tree leads designers to select the most appropriate prototyping method per design stage. The proposed approach assists implementing organizations and design teams towards cost/time benefits, product risk reduction, decision repeatability and independence. A pilot-model has been developed with "Expert Choice" software and an application example is discussed.

This paper presents the integrate procedure for the documentation and fabrication of the 3D Digital Terrestrial Model (DTM) of inaccessible and rough surfaces. The proposed procedure combines the use of modern Image Assisted Total Stations (IATS) with Rapid Prototyping (RP) Technology. The determination of the measurement accuracy, as well as, the a-priori estimation of σo of the surface creation is achieved by using the Monte Carlo technique and the least square method. Also, basic concepts and principles of RP technologies are presented. The application of the procedure was realized at the difficult and inhospitable area of the central crater “Stefanos” on Nisyros Island's Volcano, Greece. The a-priori calculation of the minimum essential scanning step, as well as, the testing use of two IATSs is included. Additionally, the elaboration and the special algorithms used for the actual RP fabrication of the crater's tangible model are illustrated. Finally a scholastic check of the model's reliability is applied.

The mechanical design process considers numerous factors. Requirements related to performance and quality, limitations by legislation, standards, methods utilized or technological boundaries, urgency, cost, data preparation and preservation, design flexibility and organizational aspects. Successful design consists of proper decisions on form, geometry, materials, manufacturing methods, quality, reliability and more. Nowadays, a critical decision during design and realization of technological objects is whether they should be made conventionally or with Additive Manufacturing (AM)/3D Printing methods. Such a decision occurs under time-pressure or via a broader strategy for technological switch, is complex, multi-parametric and bears uncertainty and risk. A simple, effective and substantiated method to assist decisions for switching from conventional to AM could prove very useful. This paper refers to recent trends and activity in international AM-related standards, then presents and discusses preliminary work of the authors for an ad hoc decision method to be used upon specific “go/ no-go” decisions for AM. The method is largely based on the Pareto principle, to limit critical design factors contributing to this decision. All steps of the method towards a final decision are described. The method is demonstrated with a hypothetical, yet realistic example of a short run coolant vessel manufacture.

Η διατριβή εντάσσεται θεματικά στην επιστημονική περιοχή του Μηχανολογικού Σχεδιασμού Βιομηχανικών Προϊόντων στο πλαίσιο του Ολοκληρωμένου Μηχανολογικού Σχεδιασμού. Συμβάλλει στην περιοχή αυτή προτείνοντας μια ολοκληρωμένη, τεκμηριωμένη και συστηματική μεθοδολογία, προς χρήση ομάδων και φορέων σχεδιασμού και ανάπτυξης, για την αποτελεσματική αξιοποίηση όλων των υφισταμένων και θεωρουμένων σήμερα ως εναλλακτικών μεθόδων πρωτοτυποποίησης, κατά τη διαδικασία σχεδιασμού και ανάπτυξης νέων προϊόντων και κατασκευών, με γνώμονα τη μείωση του απαιτουμένου χρόνου και κόστους, με ταυτόχρονη εξασφάλιση της συνολικής ποιότητας του προϊόντος. Η διενεργηθείσα έρευνα εστιάζεται στις καινοτόμες μεθόδους Ταχείας Κατασκευής Πρωτοτύπων (ΤΚΠ) και Ταχείας Κατασκευής Εργαλείων (ΤΚΕ). Το αναπτυχθέν ευέλικτο και προσαρμόσιμο σύστημα υποστήριξης αποφάσεων πρωτοτυποποίησης κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού και ανάπτυξης, είναι βασισμένο στην αναγνωρισμένη μεθοδολογία της Αναλυτικής Ιεράρχησης για Λήψη Αποφάσεων σε Πολυπαραμετρικά Προβλήματα. Για την κατεύθυνση της πρωτοτυποποίησης προς εναλλακτικές ΤΚΠ, υιοθετεί την οργάνωση πληροφοριών σε Σχεσιακές Βάσεις Δεδομένων και προτείνει μια πλήρη δομή βάσης τεχνικών δεδομένων και πληροφοριών τεχνολογιών και συστημάτων ΤΚΠ, για τον προσδιορισμό μέσω Συστήματος Υποστήριξης Απόφασης (ΣΥΑ), των εκάστοτε συμβατών με τον επιδιωκόμενο έλεγχο σχεδιασμού, συστημάτων & παρόχων και την εξ’ αυτών τελική συστηματική επιλογή. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε, σε επίπεδο θεώρησης και ενσωμάτωσης σε αυτή πρωτότυπων πραγματικών δεδομένων, υποστηρίχθηκε από εκτεταμένη εντοπισμένη και συστηματική πειραματική έρευνα και έρευνα πεδίου στις τεχνολογίες ΤΚΠ, ειδικότερα στην τεχνολογία Κατασκευής με Επάλληλα Φύλλα Στερεού Υλικού (LOM), αλλά και στις τεχνολογίες της Κατασκευής με Εναπόθεση Τήγματος (FDM), της Στερεολιθογραφίας (SLA) και της μηχανουργικής CNC κατεργασίας σε επιτραπέζιες εργαλειομηχανές. Διερευνήθηκαν παράμετροι χρόνου-κόστους, διαχείρισης και προσανατολισμού κατασκευής, αποδιδόμενης ακρίβειας διαστάσεων, ποιότητας επιφανειών, εφαρμογών και τεχνολογικών περιορισμών, αξιοποίησης των παραγομένων αντικειμένων ΤΚΠ με μεθόδους ΤΚΕ. Για τη ρεαλιστική υποστήριξη της διεξαχθείσας έρευνας με πειραματικά αποτελέσματα πραγματοποιήθηκαν συγκεκριμένες χαρακτηριστικές πιλοτικές εφαρμογές ΤΚΠ-ΤΚΕ επιλογή των οποίων συμπεριλαμβάνεται στην διατριβή.

Design and production of highly demanding structural systems, such as the chassis, still rely on conventional forming and welding approaches, both because of their proven performance and the economies of scale achieved. Nevertheless, manufacturing of several chassis’ segments is also expected to soon gradually switch towards AM, for increased design freedom and optimized performance. This paper proposes an alternative design approach for the A-pillar, a typical passenger car chassis segment; a design suitable in form for AM and equally capable in terms of its dynamic behavior, without undermining the chassis’ safety. Prior A-pillar designs along with already published innovative AM-suited design approaches are reviewed. Moreover, these serve as a starting point for an inverse design towards the intended new AM-suited A-pillar alternative. Emphasis is given in the dynamic characteristics of the new structure, through proper modal analysis performed. Finally, the presented research concludes with a scaled-down assessment and verification prototype of the new design, planned to be built via FDM 3D Printing. The prototype is expected to demonstrate primary, as well as secondary/latent benefits from the use of AM in A-pillars, such as the increased diagonal visibility for drivers and passengers, arising from the redesigned, mesh-like form of the segment.