要旨 本論文では、押出ベースの加法製造（AM）と組み合わせたトポロジー最適化を通じて単純支持梁の設計と最適化について論じる。目的は、0.5 kgの荷重下で十分な耐荷重能力を維持しつつ、相当な重量削減を達成することであった。トポロジー最適化は、初期体積の15～25%の質量目標を持つAltair Inspireで実施され、続いて製造可能性を保証するためにPolyNURBSを利用した幾何学的な精緻化が行われた。最適化されたモデルは、フラッシュフォージ・クリエータープロでPLAをフィードストック材料として使用し、みつろうフィラメント製造（FFF）で製造された。プロセスパラメータは、0.2 mmの層厚、20–33%の充填密度、およびカスタマイズされたサポート構造を選択し、機械的強度、精度、材料効率を最適化した。実験的検証により、改善された梁が変形なしで最大1 kgの荷重に耐え、ボン・ミーゼス応力がPLAの降伏強度を大幅に下回ることが示された。最適化設計の安全係数が基準に対して低下したにもかかわらず、構造の整合性は維持された。コスト分析では、AMがCNC加工に対して77%のコスト削減をもたらし、従来の方法では達成できない複雑な形状の作成を可能にすることが明らかになった。結果は、トポロジー最適化とAMを統合して、軽量で経済的かつ構造的に効率的な部品を生産する可能性を強調し、強度対重量の最適化を必要とする工学的応用に対する実現可能なアプローチを提供する。
Ahmed et al. (火曜日)はこの問題を研究した。