Název: Topologická optimalizace ramena kvadrokoptéry s využitím 3D tisku
Překlad názvu: Topology optimization of a quadcopter arm using 3D print
Autoři: Simon, Jakub ; Červinek, Ondřej (oponent) ; Vaverka, Ondřej (vedoucí práce)
Typ dokumentu: Bakalářské práce
Rok: 2022
Jazyk: cze
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstrakt: [cze] [eng]
Tato bakalářská práce se věnuje porovnání technologických omezení aplikovaných během topologické optimalizace na demonstrační součást, kterou bylo rameno kvadrokoptéry. Čtyři ramena byla optimalizována každé s jiným výrobním omezením: Extruzí, Single draw, Split draw, Overhang a jedno pouze s rovinou symetrie, bez dalších výrobních omezení. U všech návrhů byl během optimalizace kladen důraz na zachování spojité geometrie a na finální hmotnost přibližně odpovídající hmotnosti originálního ramene. Všech 5 návrhů bylo následně podrobeno pevnostní analýze metodou konečných prvků. Na závěr byla ramena vytištěna metodou fused deposition modelling (FDM) z materiálu ABS a otestována zatížením statickou silou. K vyhodnocení deformace byla použita metoda fotogrammetrie. Výsledky experimentu byly přepočteny na poměrnou tuhost, v níž byly zohledněny malé rozdíly ve hmotnostech. Poměrné tuhosti návrhů ramen byly následně porovnány, čímž se ukázalo, že 4 z 5 topologicky optimalizovaných ramen mají větší tuhost vůči definovanému zatížení než originální tvar. Jako nejtužší se ukázal návrh bez technologického omezení, který má při stejné hmotnosti 12,5 krát vyšší poměrnou tuhost než originální rameno. This bachelor thesis deals with the comparison of manufacturing constraints applied during topology optimization of a demonstration component, which was a quadcopter arm. Four designed arms were optimized, each with different manufacturing constraints: Extrusion, Single draw, Split draw, Overhang and one arm only with symmetry plane, without any other manufacturing constraint. For all designs, it was important to maintain a continuous geometry during optimization and that final weight approximately equals to the weight of the original arm. All five arms were then subjected to static structural analysis with the finite element method. After that, arms were printed using Fused deposition modelling (FDM) from ABS material and then tested by static force. The photogrammetry method was used to evaluate deformation. Results of the experiment were recalculated to relative stiffness, where small differences between weights were considered. Relative stiffnesses of designed arms were then compared, showing that 4 out of 5 topology optimized arms have higher stiffness than the original shape. The toughest design is without manufacturing constraints which at the same weight has 12.5 times higher relative stiffness than the original arm.
Klíčová slova: 3D tisk; MKP; rameno kvadrokoptéry; technologická omezení; topologická optimalizace; 3D printing; FEM; manufacturing constraints; quadcopter arm; topology optimization

Instituce: Vysoké učení technické v Brně (web)
Informace o dostupnosti dokumentu: Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT.
Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/205924

Trvalý odkaz NUŠL: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-611424


Záznam je zařazen do těchto sbírek:
Školství > Veřejné vysoké školy > Vysoké učení technické v Brně
Vysokoškolské kvalifikační práce > Bakalářské práce