Szczegóły publikacji
Opis bibliograficzny
Numeryczne badania wytrzymałościowe elementów drukowanych 3D — Computational strength evaluation of 3D printed components / Łukasz BOŁOZ // Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji [Dokument elektroniczny]. — Czasopismo elektroniczne ; ISSN 2391-9361 . — 2026 — vol. 15 iss. 1, s. 168–180. — Wymagania systemowe: Adobe Reader. — Bibliogr. s. 178–179, Streszcz., Abstr.
Autor
Słowa kluczowe
Dane bibliometryczne
| ID BaDAP | 170021 |
|---|---|
| Data dodania do BaDAP | 2026-10-01 |
| Tekst źródłowy | URL |
| Rok publikacji | 2026 |
| Typ publikacji | artykuł w czasopiśmie |
| Otwarty dostęp |  |
| Creative Commons | |
| Czasopismo/seria | Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji |
Abstract
Additive manufacturing, commonly referred to as 3D printing, is widely applied across numerous industrial fields, particularly in prototyping, demonstration models, and low-volume production. The mechanical performance of printed parts, including stiffness and strength, is governed by multiple factors, among which the internal infill architecture and build orientation play a key role. When structural integrity is critical, experimental verification is often required. A distinctive feature of 3D printing is the possibility of using partial infill with various patterns and material distributions, which leads to mechanical behaviour that differs from that of fully solid elements. The use of computational approaches, such as the finite element method (FEM), requires incorporating the actual infill geometry into the 3D model. However, generating such detailed models for each analysis is both time- and labour-intensive. This study introduces an original analytical approach for generating infill structures of different types and densities, developed for commonly used patterns such as grid, triangular, and honeycomb. The method was implemented in a CAD environment using the iLogic functionality of Autodesk Inventor, enabling automated creation of models consistent with real 3D-printed parts. The proposed approach was validated and subsequently applied to investigate the influence of selected printing parameters on the mechanical behaviour of three representative components. Numerical simulations demonstrated clear benefits of the method and enabled formulation of practical guidelines for selecting infill type, density, and printing orientation with respect to achieving desired stiffness and strength characteristics.
Streszczenie
Wytwarzanie addytywne, znane jako druk 3D, jest obecnie szeroko wykorzystywane w zastosowaniach profesjonalnych w wielu gałęziach przemysłu. Technologia ta szczególnie dobrze sprawdza się przy tworzeniu prototypów, modeli demonstracyjnych oraz krótkich serii produkcyjnych. Na właściwości mechaniczne wydruków, takie jak sztywność i wytrzymałość, wpływa wiele czynników, w tym specyficzna dla tej metody struktura wypełnienia oraz orientacja detalu podczas procesu drukowania. W przypadkach, gdy kluczowe znaczenie mają parametry wytrzymałościowe, konieczna staje się ich empiryczna weryfikacja. Charakterystyczną cechą druku 3D jest możliwość częściowego wypełnienia wnętrza elementu różnymi wzorami i przy różnym udziale materiału, co powoduje, że jego właściwości różnią się od materiału litego. Wykorzystanie metod numerycznych, takich jak metoda elementów skończonych (FEM), wymaga uwzględnienia rzeczywistej struktury wypełnienia w modelu 3D. Każdorazowe przygotowanie takiego modelu na potrzeby analizy jest jednak czasochłonne. W artykule zaproponowano autorską, analityczną metodę generowania różnych typów wypełnień o zadanym stopniu zagęszczenia, opracowaną dla typowych struktur, takich jak Grid, Triangular czy Honeycomb. Rozwiązanie zaimplementowano w środowisku CAD z wykorzystaniem narzędzia iLogic programu Autodesk Inventor, co umożliwiło tworzenie modeli odpowiadających rzeczywistym wydrukom 3D. Opracowaną metodę poddano weryfikacji, a następnie przeanalizowano wpływ wybranych parametrów druku na właściwości mechaniczne trzech przykładowych obiektów. Wyniki symulacji potwierdziły korzyści płynące z zastosowania tego podejścia i pozwoliły sformułować zalecenia dotyczące doboru rodzaju i stopnia wypełnienia oraz orientacji modelu w procesie drukowania w kontekście uzyskiwanej sztywności i wytrzymałości.
