title: Τοπολογική βελτιστοποίηση κυψελωτών δομών με χρήση του προγράμματος NX
title: Topology optimization of lattice structures with NX
Creators: name: Κοκκινακη Ελενη
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2018

description: Η διαδικασία βελτιστοποίησης της δομής ενός αντικειμένου έχει σημειώσει πολύ μεγάλη εξέλιξη τα τελευταία χρόνια. Το γεγονός αυτό οφείλεται τόσο στην ραγδαία ανάπτυξη στον τομέα της τεχνολογίας, όσο και στην εξέλιξη των μεθόδων σχεδιασμού. Ο σχεδιασμός βελτιστοποιημένων αντικειμένων είναι μια συνεχής απαίτηση για τις επιχειρήσεις και επιταχύνεται από την ανάπτυξη νέων παραγωγικών διαδικασιών που αλλάζουν ριζικά τον τρόπο παραγωγής όλων των εξαρτημάτων/προϊόντων, τόσο για σύνθετα/πολύπλοκα προϊόντα, όσο και για απλά καθημερινά αντικείμενα. Απαιτήσεις όπως η κατασκευή ελαφριών δομών, η εξοικονόμηση υλικού, η μείωση του χρόνου παραγωγής και εισόδου στην αγορά, είναι παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν τόσο το χρόνο όσο και το κόστος του παραγόμενου αντικειμένου. 
Στην παρούσα εργασία θα ασχοληθούμε με τις μεθόδους βελτιστοποίησης και θα μελετηθεί ο τρόπος με τον οποίο βελτιστοποιούν την αρχική γεωμετρία ενός μοντέλου. Ακόμη, θα γίνει αναφορά στις πλεγματικές δομές και πως εισάγονται με αποτελεσματικό τρόπο στην τοπολογικά βελτιστοποιημένη λύση ενός προβλήματος. Τις περισσότερες φορές, ο σχεδιασμός που προκύπτει από όλες αυτές τις διεργασίες αποτελείται από πολύ περίπλοκη δομή η οποία δεν είναι δυνατό να κατασκευαστεί με τις κλασσικές μεθόδους παραγωγής. Ωστόσο αυτό δεν αποτελεί μειονέκτημα, καθώς κατά την βελτιστοποίηση λαμβάνεται υπόψη ότι το μοντέλο θα κατασκευαστεί μέσω των τεχνικών προσθετικής παραγωγής, όπως την τρισδιάστατη εκτύπωση. Επομένως, το αποτέλεσμα είναι έτοιμο για άμεση παραγωγή. Ένα από τα σχεδιαστικά πακέτα που περιλαμβάνουν τις προαναφερθείσες τεχνικές, είναι το NASTRAN NX 12 της Siemens, το οποίο θα χρησιμοποιηθεί για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας. Σκοπός λοιπόν, εκτός από την εξοικείωση με μια από τις πλέον αναπτυσσόμενες τεχνικές στον τομέα του σχεδιασμού που είναι η εφαρμογή της τοπολογικής βελτιστοποίησης σε συνδυασμό με τις πλεγματικές δομές, είναι και η εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τα αποτελέσματα που προκύπτουν.

description: In recent years, structural optimization of objects has noted remarkable progress, due to the rapid technology growth and the development of design methods. Designing optimized parts is a constant requirement for businesses and is accelerated by the development of new production processes that radically change the way in which all components/products are produced, both for complex products and for simple everyday objects. Required factors, such as manufacturing lightweight structures, saving materials, reducing time for production and entry into the market, affect both the time and cost of the object being produced.
This paper is related with optimization methods and the way in which they optimize the original geometry of a model. Furthermore, lattice structures will be mentioned and how they are inserted suitably in a topology optimization solution of a problem. Most of the time the design which results from all these processes consists of very complex structures that cannot be manufactured with conventional production methods. This is not a disadvantage though, as during the optimization it is taken into account that the model will be produced via additive manufacturing processes, like 3d printing. Therefore, the optimized model is eligible for direct production. A software package which includes the aforementioned techniques and will be used for the needs of this paper is Siemens NASTRAN NX 12. In conclusion, the ultimate goal for this paper, besides familiarizing with one of the advanced techniques in the field of design, the topology optimization method in conjunction with lattice structures, is also the interpretation of the obtained results.