Σχεδιασμός για προσθετική κατασκευή, τρισδιάστατη εκτύπωση πολυσυνθέτων εξαρτημάτων ναυτιλίας από πολυμερή υλικά και στατική ανάλυση με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων

Γιαννούλης, Πέτρος

Design for additive manufacturing, 3D printing of multi-component marine spare parts from polymeric materials and finite element static analysis

Διπλωματική εργασία

Author

Γιαννούλης, Πέτρος

Date

2024-06-13

Advisor

Δημητρέλλου, Σωτηρία

Διπλωματική Εργασία (6.253Mb)

Keywords

Προσθετική κατασκευή ; Σχεδιασμός για προσθετική κατασκευή ; Τρισδιάστατη εκτύπωση ; Εξαρτήματα ναυτιλίας ; PLA ; PVA ; Στατική ανάλυση

Abstract

Η Προσθετική Κατασκευή (Additive Manufacturing) είναι μια τεχνολογία που βασίζεται στη δημιουργία ενός αντικειμένου προσθέτοντας διαδοχικά υλικό ανά στρώσεις και αποτελεί σημαντική εξέλιξη των παραδοσιακών μεθόδων παραγωγής. Προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία και ελευθερία στο σχεδιασμό, νέες δυνατότητες για την ταχεία δημιουργία πολύπλοκων και καινοτόμων προϊόντων, ενώ επιφέρει σχεδόν μηδενική σπατάλη υλικού. Ο Σχεδιασμός για Προσθετική Κατασκευή (Design for Additive Manufacturing - DfAM) είναι μια στρατηγική προσέγγιση που βελτιστοποιεί τη διαδικασία σχεδιασμού για να αξιοποιήσει πλήρως τις δυνατότητες που προσφέρει η προσθετική κατασκευή. Η συνεχής εξέλιξη της τεχνολογίας της προσθετικής κατασκευής και η υιοθέτηση του DfAM παράλληλα με την ανάπτυξη νέων υλικών αναμένεται να φέρουν επανάσταση στην παραγωγή νέων καινοτόμων προϊόντων σε βιομηχανίες όπως η αεροδιαστημική, η αυτοκινητοβιομηχανία και η ιατρική. Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι αρχικά να αναλυθούν οι βασικές αρχές του Σχεδιασμού για Προσθετική Κατασκευή (DfAM) με βάση σύγχρονες επιστημονικές δημοσιεύσεις, και στη συνέχεια να υιοθετηθεί η προσέγγιση του DfAM για το σχεδιασμό και την τρισδιάστατη εκτύπωση τριών πολυσύνθετων εξαρτημάτων-ανταλλακτικών της ναυτιλίας. Επιπλέον, θα πραγματοποιηθεί αξιολόγηση της διαδικασίας εκτύπωσης και ορισμένων ιδιοτήτων των εκτυπωμένων πρωτοτύπων όπως ποιότητα και λειτουργικότητα, και θα υπολογιστεί η μηχανική αντοχή τους με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων.

Abstract

Additive Manufacturing is a technology based on creating an object by successively adding material in layers and constitutes a significant advancement of traditional production methods. AM offers greater flexibility and design freedom, new possibilities for rapidly creating complex and innovative products, and also results in minimal material waste. Design for Additive Manufacturing (DfAM) is a strategic approach that optimizes the design process to fully utilize the capabilities offered by additive manufacturing. The continuous evolution of additive manufacturing technology and the adoption of DfAM alongside the development of new materials are expected to revolutionize the production of innovative products in industries such as aerospace, automotive, and medical. The aim of the thesis is to analyze the basic principles of DfAM based on contemporary scientific publications and adopt the DfAM approach for the design and three-dimensional printing of three complex maritime components - spare parts. Additionally, an evaluation of the printing process, certain properties of the printed prototypes such as quality and functionality, and the calculation of their mechanical strength using the finite element method will be conducted.