Generación de andamios tridimensionales porosos para impresión 3D
Autores: Lee, Chaeyoung; Jeong, Darae; Yoon, Sungha; Kim, Junseok
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Generación de andamios tridimensionales porosos para impresión 3D
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Eficiente
Método numérico
Generación de estructuras porosas
Impresión 3D
Modelo de campo de fase
Ecuación CH no local
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
En este documento, presentamos un método numérico eficiente para la generación de estructuras porosas de forma arbitraria para impresión 3D. Se emplea un modelo de campo de fase para modelar fenómenos de separación de fases de copolímeros dibloque basado en la ecuación de Cahn-Hilliard (CH) no local tridimensional. La ecuación CH no local es una ecuación diferencial parcial no lineal de cuarto orden. Para resolver eficientemente la ecuación gobernante, se adopta un método de división convexa estable de gradiente incondicional para la discretización temporal con un método espectral de Fourier para la discretización espacial. Se utiliza la transformada rápida de Fourier estándar para acelerar el cálculo. Se introduce una nueva función de concentración promedio local en la ecuación CH no local original para que podamos controlar localmente la morfología de la estructura. El algoritmo propuesto es simple de implementar y las estructuras de formas complejas también pueden implementarse con campos de distancia firmados correspondientes. Se realizan varias pruebas numéricas en estructuras simples y complejas. Los resultados computacionales demuestran que el método propuesto es eficiente para generar estructuras porosas irregulares para impresión 3D.
Descripción
En este documento, presentamos un método numérico eficiente para la generación de estructuras porosas de forma arbitraria para impresión 3D. Se emplea un modelo de campo de fase para modelar fenómenos de separación de fases de copolímeros dibloque basado en la ecuación de Cahn-Hilliard (CH) no local tridimensional. La ecuación CH no local es una ecuación diferencial parcial no lineal de cuarto orden. Para resolver eficientemente la ecuación gobernante, se adopta un método de división convexa estable de gradiente incondicional para la discretización temporal con un método espectral de Fourier para la discretización espacial. Se utiliza la transformada rápida de Fourier estándar para acelerar el cálculo. Se introduce una nueva función de concentración promedio local en la ecuación CH no local original para que podamos controlar localmente la morfología de la estructura. El algoritmo propuesto es simple de implementar y las estructuras de formas complejas también pueden implementarse con campos de distancia firmados correspondientes. Se realizan varias pruebas numéricas en estructuras simples y complejas. Los resultados computacionales demuestran que el método propuesto es eficiente para generar estructuras porosas irregulares para impresión 3D.