Diseño paramétrico y dimensionamiento adaptativo de estructuras reticulares para fabricación aditiva 3d

Abstract

La presente investigación se desarrolla en el ámbito de la ingeniería de diseño industrial y la fabricación aditiva mediante la introducción de un modelo de diseño paramétrico y un análisis mecánico adaptativo para una nueva estructura reticular, con especial atención a la fabricación aditiva 3D de piezas complejas. Centrándose en el panorama de la fabricación aditiva de piezas complejas, esta investigación propone la parametrización geométrica, el dimensionamiento mecánico adaptativo y la validación numérica de una novedosa estructura reticular para optimizar el volumen y la masa finales de la pieza impresa, así como su rigidez estructural. La topología de las estructuras reticulares presentaba una geometría piramidal. La parametrización completa de la estructura reticular garantiza que los parámetros geométricos conocidos se ajusten a las restricciones definidas, lo que permite una adaptabilidad dinámica basada en sus estados de carga y condiciones de contorno, mejorando así su rendimiento mecánico. La metodología central integra la automatización analítica con el análisis mecánico mediante el empleo de un modelo basado en elementos de viga bidimensionales. El dimensionado de la estructura reticular se analiza mediante modelos de rigidez de sus subelementos, proporcionando una evaluación de su comportamiento estructural global tras aplicar el principio de superposición. Se realizó una validación numérica para validar el modelo analítico propuesto. Este paso asegura que el modelo analítico definido para dimensionar la estructura reticular se ajusta a su comportamiento mecánico real y permite su validación. El presente manuscrito pretende avanzar en las metodologías de fabricación aditiva ofreciendo un enfoque sistemático y adaptativo para el diseño de estructuras reticulares. Las técnicas paramétricas y adaptativas fomentan nuevos métodos de ingeniería de diseño industrial, permitiendo la adaptación dinámica de las estructuras reticulares para satisfacer sus demandas mecánicas y mejorar su eficiencia y rendimiento general.