Design for additive manufacture (DfAM): the “equivalent continuum material” for cellular structures analysis

Vega, Afrodisio; Tenegi, F.; Márquez, Juan Francisco; Calvo, J.; Schnetler, Hermine; Atkins, Carolyn; Miller, Chris; Morris, Katherine C.; Snell, Robert M.; Vorst, Bart van de; Dufils, Joris; Brouwers, Leon; Roulet, Melanie; Hugot, Emmanuel; Farkas, Szigfrid; Mező, György

doi:10.1117/12.2560999

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“…Bei Untersuchungen zu Anwendungen von Meso-Strukturen werden meist ausgewählte Elementarzellen hinsichtlich ihrer Eignung für die Erfordernisse der Anwendung verglichen u. a. [5][6][7]. Dabei wird deutlich, dass für die Entwicklung eines Bauteils mit AM-Meso-Strukturen zunächst eine geeignete Elementarzelle gewählt und diese anschließend dimensioniert und auf die Beanspruchungen im Bauteil abgestimmt werden muss.…”

Section: Grundlagenunclassified

“…Zur Beschreibung der Eigenschaften wird in der Literatur der Ansatz der äquivalenten Kontinuumseigenschaften beschrieben [5][6][7]. Dabei wird die betrachtete Elementarzelle einzeln mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) simuliert und deren Eigenschaften, z.…”

Section: Grundlagenunclassified

“…Diese ermittelte Steifigkeit wird dann dem Volumen des meso-strukturierten Bauteils oder Bauteilbereichs für die simulative Berechnung des Bauteils zugewiesen, wobei die Annahme zugrunde liegt, dass das meso-strukturierte Volumen analog zum homogenen Material als Kontinuum mit den äquivalenten Kenngrößen ρ* und E* betrachtet werden kann. Dadurch wird insbesondere die Simulation mittels FEM gegenüber der Simulation der tatsächlichen Meso-Struktur-Elementarzellen signifikant vereinfacht und beschleunigt und die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit der Simulation ohne Vereinfachung sowie experimentellen Ergebnissen für den jeweiligen Belastungsfall [5][6][7]. Bei der Anwendung der äquivalenten Kontinuumseigenschaften werden die Größen für jede Elementarzelle aus der Simulation ermittelt.…”

Section: Grundlagenunclassified

“…Dabei wurden bisher die Eigenschaften ausgewählter würfelförmiger orthotroper Elementarzellen ermittelt u. a. [5][6][7][8].…”

Section: Grundlagenunclassified

“…Dabei weisen die ausgewählten Elementarzellen nicht zwingend eine beanspruchungsgerechte Geometrie auf. Oft werden homogen verteilte und dimensionierte, d. h. Elementarzellen mit gleicher Form, Größe, Topologie und Orientierung, orthotrope oder isotrope Elementarzellen betrachtet [5]…”

Section: Forschungsfrageunclassified

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Ansatz zur belastungsgerechten Auslegung additiv gefertigter Meso-Strukturen in Bauteilen

Schulte¹,

Kirchner²

2021

DS 111: Proceedings of the 32nd Symposium Design for X

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Section: Grundlagenunclassified

“…Dabei wurden bisher die Eigenschaften ausgewählter würfelförmiger orthotroper Elementarzellen ermittelt u. a. [5][6][7][8].…”

Section: Grundlagenunclassified

Section: Forschungsfrageunclassified

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Ansatz zur belastungsgerechten Auslegung additiv gefertigter Meso-Strukturen in Bauteilen

Schulte¹,

Kirchner²

2021

DS 111: Proceedings of the 32nd Symposium Design for X

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Influences and Effects on Scaling the Pressure Stiffness of Additively Manufactured Meso Structures

2022

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AM-meso structures offer a high potential for adapted properties combined with lightweight design. To utilize the potential a purposeful design of the meso structures is required. Therefore, this contribution presents an approach for modelling their properties depending on design parameters by scaling relationships. The relationships are investigated based on grey box and axiomatic models of elementary cells. Exemplary the pressure stiffness is determined using FEM in comparison to an analytical approximation. The comparison reveals effects and influences occurring within the elementary cell.

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A bibliometric analysis of research in design for additive manufacturing

Ugonna

Pradel

Sinclair

et al. 2022

RPJ

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Purpose The purpose of this paper is to understand how Design for Additive manufacturing Knowledge has been developing and its significance to both academia and industry. Design/methodology/approach In this paper, the authors use a bibliometric approach to analyse publications from January 2010 to December 2020 to explore the subject areas, publication outlets, most active authors, geographical distribution of scholarly outputs, collaboration and co-citations at both institutional and geographical levels and outcomes from keywords analysis. Findings The findings reveal that most knowledge has been developed in DfAM methods, rules and guidelines. This may suggest that designers are trying to learn new ways of harnessing the freedom offered by AM. Furthermore, more knowledge is needed to understand how to tackle the inherent limitations of AM processes. Moreover, DfAM knowledge has thus far been developed mostly by authors in a small number of institutional and geographical clusters, potentially limiting diverse perspectives and synergies from international collaboration which are essential for global knowledge development, for improvement of the quality of DfAM research and for its wider dissemination. Originality/value A concise structure of DfAM knowledge areas upon which the bibliometric analysis was conducted has been developed. Furthermore, areas where research is concentrated and those that require further knowledge development are revealed.

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Design for additive manufacture (DfAM): the “equivalent continuum material” for cellular structures analysis

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Ansatz zur belastungsgerechten Auslegung additiv gefertigter Meso-Strukturen in Bauteilen

Ansatz zur belastungsgerechten Auslegung additiv gefertigter Meso-Strukturen in Bauteilen

Influences and Effects on Scaling the Pressure Stiffness of Additively Manufactured Meso Structures

A bibliometric analysis of research in design for additive manufacturing

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