Heuristical dimensional optimization of continuum structures for additive manufacturing based on beam sizing concepts

Author(s):  
Tarcísio L. de Oliveira ◽  
Jonas de Carvalho
Author(s):  
Efrain Rodriguez ◽  
Alberto J Alvares ◽  
Cristhian IR Jaimes

Because of remarkable characteristics such as superior speeds and accelerations, high stiffness and good dynamic performance, parallel robots are being increasingly adjusted to different task requirements in the manufacturing field. Their parallel structures made by closed-loop kinematic chains are better suited to develop new curved and multidirectional fabrication strategies in Additive Manufacturing. Based on this application, the conceptual design and dimensional optimization of a new structure of the linear delta parallel robot for Additive Manufacturing (three-dimensional printing) is presented. The new structure uses an innovative concept of delta mechanism with single legs and rotational joints, which consists of 12 links (three single parallel legs), three prismatic joints, and 11 revolute joints. A particular feature of the proposed mechanism is that it contains a joint common to all the kinematic chains instead of a mobile platform. Quality function deployment is used as a methodology for conceptual design. Then the kinematics of the mechanism is described in detail, including mobility analysis, inverse and direct kinematics, and a study of dimensional optimization. A method of efficient optimization based on genetic algorithms is used to find the minimum dimensional parameters of the robot, considering the maximization of the useful workspace as main performance index. Finally, a prototype of the robot is developed to validate the design concepts and functionality of the machine.


2013 ◽  
Vol 22 (03) ◽  
pp. 180-187 ◽  
Author(s):  
J. Henke ◽  
J. T. Schantz ◽  
D. W. Hutmacher

ZusammenfassungDie Behandlung ausgedehnter Knochen-defekte nach Traumata oder durch Tumoren stellt nach wie vor eine signifikante Heraus-forderung im klinischen Alltag dar. Aufgrund der bestehenden Limitationen aktueller Therapiestandards haben Knochen-Tissue-Engineering (TE)-Verfahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die Entwicklung von Additive-Manufacturing (AM)-Verfahren hat dabei eine grundlegende Innovation ausgelöst: Durch AM lassen sich dreidimensionale Gerüstträger in einem computergestützten Schichtfür-Schicht-Verfahren aus digitalen 3D-Vorlagen erstellen. Wurden mittels AM zunächst nur Modelle zur haptischen Darstellung knöcherner Pathologika und zur Planung von Operationen hergestellt, so ist es mit der Entwicklung nun möglich, detaillierte Scaffoldstrukturen zur Tissue-Engineering-Anwendung im Knochen zu fabrizieren. Die umfassende Kontrolle der internen Scaffoldstruktur und der äußeren Scaffoldmaße erlaubt eine Custom-made-Anwendung mit auf den individuellen Knochendefekt und die entsprechenden (mechanischen etc.) Anforderungen abgestimmten Konstrukten. Ein zukünftiges Feld ist das automatisierte ultrastrukturelle Design von TE-Konstrukten aus Scaffold-Biomaterialien in Kombination mit lebenden Zellen und biologisch aktiven Wachstumsfaktoren zur Nachbildung natürlicher (knöcherner) Organstrukturen.


2018 ◽  
Author(s):  
Tao Zhang ◽  
Sanjay Sampath ◽  
Jon P. Longtin ◽  
David J. Hwang

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document