Optimizando estructuras fabricables por adición con visión por computadora para mejorar la eficiencia material y la estabilidad estructural
Autores: Al Ali, Musaddiq; Shimoda, Masatoshi; Naguib, Marc
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimizando estructuras fabricables por adición con visión por computadora para mejorar la eficiencia material y la estabilidad estructural
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Estudio
Visión por computadora
Optimización topológica
Fabricación aditiva
Software de fotogrametría
Modelos 3D
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta una técnica innovadora que combina visión por computadora con optimización topológica para avanzar en la fabricación aditiva. Empleando un software de fotogrametría avanzado, obtenemos imágenes de alta resolución del dominio de diseño, las cuales luego se utilizan para desarrollar modelos 3D precisos a través de procedimientos de escaneo meticulosos. Estos modelos se transforman en un formato de archivo STL y se remallan utilizando un algoritmo adaptativo dentro de COMSOL 5.3 Multiphysics, facilitado por una aplicación personalizada de MATLAB 2023. Esta integración logra la resolución de malla óptima y la precisión en evaluaciones analíticas. Aplicamos esta técnica al diseño de un pilar de concreto para impresión 3D, apuntando a una reducción del 75% en volumen para mejorar la eficiencia del material y la estabilidad estructural, factores críticos para aplicaciones extraterrestres. El diseño, capturado con un conjunto de cámaras de 360 grados, guió el proceso de optimización topológica basado en MATLAB. Al combinar los algoritmos de optimización de MATLAB con las herramientas de mallado y análisis de elementos finitos de COMSOL, investigamos varias configuraciones eficientes en material. Los hallazgos revelan una reducción sustancial de volumen, especialmente en la región central del diseño, optimizando efectivamente la utilización del material mientras se preserva la integridad estructural. El algoritmo de optimización mostró una convergencia rápida y estable, alcanzando soluciones casi óptimas en aproximadamente 20 iteraciones.
Descripción
Este estudio presenta una técnica innovadora que combina visión por computadora con optimización topológica para avanzar en la fabricación aditiva. Empleando un software de fotogrametría avanzado, obtenemos imágenes de alta resolución del dominio de diseño, las cuales luego se utilizan para desarrollar modelos 3D precisos a través de procedimientos de escaneo meticulosos. Estos modelos se transforman en un formato de archivo STL y se remallan utilizando un algoritmo adaptativo dentro de COMSOL 5.3 Multiphysics, facilitado por una aplicación personalizada de MATLAB 2023. Esta integración logra la resolución de malla óptima y la precisión en evaluaciones analíticas. Aplicamos esta técnica al diseño de un pilar de concreto para impresión 3D, apuntando a una reducción del 75% en volumen para mejorar la eficiencia del material y la estabilidad estructural, factores críticos para aplicaciones extraterrestres. El diseño, capturado con un conjunto de cámaras de 360 grados, guió el proceso de optimización topológica basado en MATLAB. Al combinar los algoritmos de optimización de MATLAB con las herramientas de mallado y análisis de elementos finitos de COMSOL, investigamos varias configuraciones eficientes en material. Los hallazgos revelan una reducción sustancial de volumen, especialmente en la región central del diseño, optimizando efectivamente la utilización del material mientras se preserva la integridad estructural. El algoritmo de optimización mostró una convergencia rápida y estable, alcanzando soluciones casi óptimas en aproximadamente 20 iteraciones.