Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditiva

Autores
Guardiola, Martín; Navarta Perassolo, Constanza; Vicentín, Marcos; Romero Onco , Augusto; Giusti , Sebastián Miguel
Año de publicación
2022
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
La impresión 3D por deposición fundida (FDM) es una técnica de manufactura aditiva en donde un objeto es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material. Esta tecnología se caracteriza por poder fabricar piezas con geometrías complejas y su principal desventaja es el elevado tiempo de impresión. Además, existe una relación inversa entre el tiempo de impresión (principal factor influyente en el costo de producción) y la rigidez final de la pieza, por lo que la solución para cada caso de aplicación es una decisión técnica-económica. En base a esto, este trabajo propone una estrategia para determinar la óptima distribución de las estructuras de impresión que permita obtener la mayor rigidez de la pieza posible con el menor tiempo de impresión. Para obtener dicha distribución se utiliza un algoritmo de optimización topológica multimaterial, en donde la representación geométrica del dominio se realiza mediante funciones level-set guiadas por la derivada topológica del problema. Se presentan los conceptos fundamentales del método con el desarrollo de la derivada topológica del tiempo de impresión, ejemplos numéricos de aplicación e implementación del método en casos reales de FDM.
Fused Deposition Modeling (FDM) is an additive manufacturing technique in which an object is created by depositing material layer by layer. This technology is characterized by its capability to manufacture parts with complex geometries and its main disadvantage is long printing times. Furthermore, there is an inverse relation between the printing time (main influencing factor of the production cost) and the stiffness of the final part, thus, the solution to different application cases is a technical-economic decision. Based on this, the present work proposes a strategy to determine the optimal distribution of the printing structures that allows obtaining the highest possible stiffness of the part with the shortest printing time. To get this distribution a multiple material topology optimization algorithm is used, where the geometric description of the material domain is performed using level-set functions guided by the topological derivative of the problem. Fundamental concepts of the method, with the development of the topological derivative of the printing time are presented. Also, several numerical application examples and implementation of the method in real cases of FDM are shown.
Fil: Guardiola, Martín. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.
Fil: Navarta Perassolo, Constanza. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.
Fil: Vicentín, Marcos. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.
Fil: Romero Onco, Augusto. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.
Fil: Giusti, Sebastián Miguel. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Departamento de Ingeniería Civil; Argentina.
Fil: Giusti, Sebastián Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.
Peer Reviewed
Materia
Impresión 3D
Optimización topológica (optimización estructural)
Mínimo tiempo de impresión
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
Repositorio
Repositorio Institucional Abierto (UTN)
Institución
Universidad Tecnológica Nacional
OAI Identificador
oai:ria.utn.edu.ar:20.500.12272/14746
Acceder
id RIAUTN_701aa9b2d3472dc6f478851bca080146
oai_identifier_str oai:ria.utn.edu.ar:20.500.12272/14746
network_acronym_str RIAUTN
repository_id_str a
network_name_str Repositorio Institucional Abierto (UTN)
spelling Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditivaGuardiola, MartínNavarta Perassolo, ConstanzaVicentín, MarcosRomero Onco , AugustoGiusti , Sebastián MiguelImpresión 3DOptimización topológica (optimización estructural)Mínimo tiempo de impresiónLa impresión 3D por deposición fundida (FDM) es una técnica de manufactura aditiva en donde un objeto es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material. Esta tecnología se caracteriza por poder fabricar piezas con geometrías complejas y su principal desventaja es el elevado tiempo de impresión. Además, existe una relación inversa entre el tiempo de impresión (principal factor influyente en el costo de producción) y la rigidez final de la pieza, por lo que la solución para cada caso de aplicación es una decisión técnica-económica. En base a esto, este trabajo propone una estrategia para determinar la óptima distribución de las estructuras de impresión que permita obtener la mayor rigidez de la pieza posible con el menor tiempo de impresión. Para obtener dicha distribución se utiliza un algoritmo de optimización topológica multimaterial, en donde la representación geométrica del dominio se realiza mediante funciones level-set guiadas por la derivada topológica del problema. Se presentan los conceptos fundamentales del método con el desarrollo de la derivada topológica del tiempo de impresión, ejemplos numéricos de aplicación e implementación del método en casos reales de FDM.Fused Deposition Modeling (FDM) is an additive manufacturing technique in which an object is created by depositing material layer by layer. This technology is characterized by its capability to manufacture parts with complex geometries and its main disadvantage is long printing times. Furthermore, there is an inverse relation between the printing time (main influencing factor of the production cost) and the stiffness of the final part, thus, the solution to different application cases is a technical-economic decision. Based on this, the present work proposes a strategy to determine the optimal distribution of the printing structures that allows obtaining the highest possible stiffness of the part with the shortest printing time. To get this distribution a multiple material topology optimization algorithm is used, where the geometric description of the material domain is performed using level-set functions guided by the topological derivative of the problem. Fundamental concepts of the method, with the development of the topological derivative of the printing time are presented. Also, several numerical application examples and implementation of the method in real cases of FDM are shown.Fil: Guardiola, Martín. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.Fil: Navarta Perassolo, Constanza. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.Fil: Vicentín, Marcos. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.Fil: Romero Onco, Augusto. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.Fil: Giusti, Sebastián Miguel. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Departamento de Ingeniería Civil; Argentina.Fil: Giusti, Sebastián Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Peer ReviewedAsociación Argentina de Mecánica Computacional2026-03-11T18:03:33Z2022info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articulopdfapplication/pdfXXXVIII Congreso Argentino de Mecánica Computacional2591-3522https://hdl.handle.net/20.500.12272/14746spainfo:eu-repo/semantics/openAccessAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Guardiola, Martín; Navarta Perassolo, Constanza; Vicentín Marcos; Romero Onco, Augusto; Giusti, Sebastián Miguelhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/reponame:Repositorio Institucional Abierto (UTN)instname:Universidad Tecnológica Nacional2026-10-01T11:57:19Zoai:ria.utn.edu.ar:20.500.12272/14746instacron:UTNInstitucionalhttp://ria.utn.edu.ar/Universidad públicaNo correspondehttp://ria.utn.edu.ar/oaigestionria@rec.utn.edu.ar; fsuarez@rec.utn.edu.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:a2026-10-01 11:57:20.43Repositorio Institucional Abierto (UTN) - Universidad Tecnológica Nacionalfalse
dc.title.none.fl_str_mv Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditiva
title Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditiva
spellingShingle Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditiva
Guardiola, Martín
Impresión 3D
Optimización topológica (optimización estructural)
Mínimo tiempo de impresión
title_short Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditiva
title_full Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditiva
title_fullStr Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditiva
title_full_unstemmed Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditiva
title_sort Obtención de la distribución de estructuras de impresión de mínimo tiempo para la fabricación aditiva
dc.creator.none.fl_str_mv Guardiola, Martín
Navarta Perassolo, Constanza
Vicentín, Marcos
Romero Onco , Augusto
Giusti , Sebastián Miguel
author Guardiola, Martín
author_facet Guardiola, Martín
Navarta Perassolo, Constanza
Vicentín, Marcos
Romero Onco , Augusto
Giusti , Sebastián Miguel
author_role author
author2 Navarta Perassolo, Constanza
Vicentín, Marcos
Romero Onco , Augusto
Giusti , Sebastián Miguel
author2_role author
author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv Impresión 3D
Optimización topológica (optimización estructural)
Mínimo tiempo de impresión
topic Impresión 3D
Optimización topológica (optimización estructural)
Mínimo tiempo de impresión
dc.description.none.fl_txt_mv La impresión 3D por deposición fundida (FDM) es una técnica de manufactura aditiva en donde un objeto es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material. Esta tecnología se caracteriza por poder fabricar piezas con geometrías complejas y su principal desventaja es el elevado tiempo de impresión. Además, existe una relación inversa entre el tiempo de impresión (principal factor influyente en el costo de producción) y la rigidez final de la pieza, por lo que la solución para cada caso de aplicación es una decisión técnica-económica. En base a esto, este trabajo propone una estrategia para determinar la óptima distribución de las estructuras de impresión que permita obtener la mayor rigidez de la pieza posible con el menor tiempo de impresión. Para obtener dicha distribución se utiliza un algoritmo de optimización topológica multimaterial, en donde la representación geométrica del dominio se realiza mediante funciones level-set guiadas por la derivada topológica del problema. Se presentan los conceptos fundamentales del método con el desarrollo de la derivada topológica del tiempo de impresión, ejemplos numéricos de aplicación e implementación del método en casos reales de FDM.
Fused Deposition Modeling (FDM) is an additive manufacturing technique in which an object is created by depositing material layer by layer. This technology is characterized by its capability to manufacture parts with complex geometries and its main disadvantage is long printing times. Furthermore, there is an inverse relation between the printing time (main influencing factor of the production cost) and the stiffness of the final part, thus, the solution to different application cases is a technical-economic decision. Based on this, the present work proposes a strategy to determine the optimal distribution of the printing structures that allows obtaining the highest possible stiffness of the part with the shortest printing time. To get this distribution a multiple material topology optimization algorithm is used, where the geometric description of the material domain is performed using level-set functions guided by the topological derivative of the problem. Fundamental concepts of the method, with the development of the topological derivative of the printing time are presented. Also, several numerical application examples and implementation of the method in real cases of FDM are shown.
Fil: Guardiola, Martín. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.
Fil: Navarta Perassolo, Constanza. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.
Fil: Vicentín, Marcos. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.
Fil: Romero Onco, Augusto. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Grupo de Investigación y Desarrollo en Mecánica Aplicada; Argentina.
Fil: Giusti, Sebastián Miguel. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Departamento de Ingeniería Civil; Argentina.
Fil: Giusti, Sebastián Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.
Peer Reviewed
description La impresión 3D por deposición fundida (FDM) es una técnica de manufactura aditiva en donde un objeto es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material. Esta tecnología se caracteriza por poder fabricar piezas con geometrías complejas y su principal desventaja es el elevado tiempo de impresión. Además, existe una relación inversa entre el tiempo de impresión (principal factor influyente en el costo de producción) y la rigidez final de la pieza, por lo que la solución para cada caso de aplicación es una decisión técnica-económica. En base a esto, este trabajo propone una estrategia para determinar la óptima distribución de las estructuras de impresión que permita obtener la mayor rigidez de la pieza posible con el menor tiempo de impresión. Para obtener dicha distribución se utiliza un algoritmo de optimización topológica multimaterial, en donde la representación geométrica del dominio se realiza mediante funciones level-set guiadas por la derivada topológica del problema. Se presentan los conceptos fundamentales del método con el desarrollo de la derivada topológica del tiempo de impresión, ejemplos numéricos de aplicación e implementación del método en casos reales de FDM.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022
2026-03-11T18:03:33Z
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv XXXVIII Congreso Argentino de Mecánica Computacional
2591-3522
https://hdl.handle.net/20.500.12272/14746
identifier_str_mv XXXVIII Congreso Argentino de Mecánica Computacional
2591-3522
url https://hdl.handle.net/20.500.12272/14746
dc.language.none.fl_str_mv spa
language spa
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Guardiola, Martín; Navarta Perassolo, Constanza; Vicentín Marcos; Romero Onco, Augusto; Giusti, Sebastián Miguel
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Guardiola, Martín; Navarta Perassolo, Constanza; Vicentín Marcos; Romero Onco, Augusto; Giusti, Sebastián Miguel
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.format.none.fl_str_mv pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Asociación Argentina de Mecánica Computacional
publisher.none.fl_str_mv Asociación Argentina de Mecánica Computacional
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositorio Institucional Abierto (UTN)
instname:Universidad Tecnológica Nacional
reponame_str Repositorio Institucional Abierto (UTN)
collection Repositorio Institucional Abierto (UTN)
instname_str Universidad Tecnológica Nacional
repository.name.fl_str_mv Repositorio Institucional Abierto (UTN) - Universidad Tecnológica Nacional
repository.mail.fl_str_mv gestionria@rec.utn.edu.ar; fsuarez@rec.utn.edu.ar
_version_ 1877862362536476672
score 12.853507

Publicaciones similares