Optimalisatieontwerp van additieve fabricagestructuren onder onzekerheid

Additive manufacturing (AM) verwijst naar het gebruik van op lagen gebaseerde additieve processen om afgewerkte onderdelen te vervaardigen door lagen van dunne tweedimensionale (2D) dwarsdoorsnede van materiaal op elkaar te stapelen. In enkele van de toonaangevende toepassingsgebieden, zoals de lucht- en ruimtevaart, de biomedische sector en de automobielsector, heeft AM een ongekende flexibiliteit getoond voor het consolideren van onderdelen, functie-integratie en lichtgewicht constructies en componentontwerpen. Afgezien van de superieure mechanische prestaties, zijn er verschillende bronnen van onzekerheid, zoals modelaannames, numerieke benadering, invoerparameters en meetfouten, betrokken bij de AM-processen, wat resulteert in variabiliteit in de kwaliteit van het vervaardigde onderdeel. De kwaliteitsvariatie belemmert de consistente productie van producten met een gegarandeerde hoge kwaliteit. Dit wordt een grote hindernis voor de brede toepassing van AM-technieken. Het doel van het onderzoek is om de relatie proces-structuur-eigenschap vast te stellen op basis van de behoeften van eigenschappen of reacties en de prestaties en betrouwbaarheid van AM-componenten verder te verbeteren door de ontwikkeling van numerieke methoden voor het ontwerp van AM-structuren die rekening houden met onzekerheidsbronnen in elke stap van het AM-proces en hun effecten op de productkwaliteit. Bovendien zullen op basis van de voorgestelde ontwerp- en optimalisatiebenadering intrigerende AM-componenten worden gefabriceerd en getest onder verschillende praktische technische scenario's om de effectiviteit en verdiensten van het voorgestelde raamwerk te verifiëren. Het hele onderzoek is verdeeld in vier hoofdtaken, waaronder: modellering van onzekerheidsbronnen, onzekerheidskwantificering in AM, topologieontwerp van AM-structuren onder onzekerheid en testen van gefabriceerde AM-structuren.