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3D 프린팅을 통해 구조물을 구현하기 이전에, 위상최적설계(topology optimization)를 이용하여 주어진 하중에 따른 다공성 구조를 설계하는 단계포함하고, 상기 위상최적설계를 이용하여 주어진 하중에 따른 다공성 구조를 설계하는 단계는, 설계공간 및 설계변수를 설정하는 단계; 인체 골격계 구조 중 해면골의 생체 모방을 위한 위상최적설계의 수식화를 수행하는 단계; 유한요소해석을 통한 대상 구조의 거동 정보 획득하는 단계; 축차 과정에서 민감도 정보를 바탕으로 상기 설계변수를 갱신하는 단계; 및 경량의 상기 위상최적설계를 도출하는 단계를 포함하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 방법
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제1항에 있어서, 설계된 상기 다공성 구조를 이용하여 적층가공(additive manufacturing) 방식으로 3D 프린팅을 구현하는 단계를 더 포함하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 방법
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제1항에 있어서, 상기 위상최적설계를 이용하여 주어진 하중에 따른 다공성 구조를 설계하는 단계는, 구조의 강도를 유지하고 질량을 줄이도록 인체 골격계 구조 중 해면골을 생체 모방한 다공성 구조를 기반으로 상기 위상최적설계를 이용하여 주어진 하중에 따른 다공성 구조를 결정하고, 설계공간 상에 재료를 배치하도록 설계하는 것을 특징으로 하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 방법
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제1항에 있어서, 상기 설계변수는 개별 유한요소의 상대밀도(relative density)이고, 목적함수는 대상 구조의 변형률 에너지(strain energy)의 최소화이며, 제한조건은 구조의 질량과 둘레 길이(perimeter)인 것을 특징으로 하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 방법
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제5항에 있어서, 내부 구조의 다공성을 보장하기 위해 상기 둘레 길이에 대해 하한값(lower bound)을 설정하는 것을 특징으로 하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 방법
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3D 프린팅을 통해 구조물을 구현하기 이전에, 위상최적설계(topology optimization)를 이용하여 주어진 하중에 따른 다공성 구조를 설계하는 단계; 및 설계된 상기 다공성 구조를 이용하여 적층가공(additive manufacturing) 방식으로 3D 프린팅을 구현하는 단계를 포함하고, 상기 위상최적설계를 이용하여 주어진 하중에 따른 다공성 구조를 설계하는 단계는, 대상 구조의 거동에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 CAD 모델을 단순화하는 단계; 해면골 구조를 모방하기 위해 중공 구형 패턴으로 초기 모델을 구현하는 단계; 및 지그(jig)의 작업 환경을 반영하여 상기 위상최적설계를 수행하여 최적의 다공성 구조를 설계를 도출하는 단계를 포함하고, 상기 설계된 상기 다공성 구조를 이용하여 적층가공(additive manufacturing) 방식으로 3D 프린팅을 구현하는 단계는, 도출된 상기 다공성 구조를 설계를 적층가공하기 위해 소정 포맷의 파일로 변환하는 단계; 및 변환된 상기 파일을 이용하여 SLS(Selective Laser Sintering) 방식으로 제품을 제작하는 단계를 포함하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 방법
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3D 프린팅을 통해 구조물을 구현하기 이전에, 위상최적설계(topology optimization)를 이용하여 주어진 하중에 따른 다공성 구조를 설계하는 다공성 구조 설계부를 포함하고, 상기 다공성 구조 설계부는, 설계공간 및 설계변수를 설정하고, 인체 골격계 구조 중 해면골의 생체 모방을 위한 위상최적설계의 수식화를 수행한 후, 유한요소해석을 통한 대상 구조의 거동 정보 획득하고, 축차 과정에서 민감도 정보를 바탕으로 상기 설계변수를 갱신하여, 경량의 상기 위상최적설계를 도출하는 것을 특징으로 하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 시스템
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제8항에 있어서, 설계된 상기 다공성 구조를 이용하여 적층가공(additive manufacturing) 방식으로 3D 프린팅을 구현하는 3D 프린팅부를 더 포함하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 시스템
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제8항에 있어서, 상기 다공성 구조 설계부는, 구조의 강도를 유지하고 질량을 줄이도록 인체 골격계 구조 중 해면골을 생체 모방한 다공성 구조를 기반으로 상기 위상최적설계를 이용하여 주어진 하중에 따른 다공성 구조를 결정하고, 설계공간 상에 재료를 배치하도록 설계하는 것을 특징으로 하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 시스템
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제8항에 있어서, 상기 설계변수는 개별 유한요소의 상대밀도(relative density)이고, 목적함수는 대상 구조의 변형률 에너지(strain energy)의 최소화이며, 제한조건은 구조의 질량과 둘레 길이(perimeter)인 것을 특징으로 하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 시스템
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제12항에 있어서, 내부 구조의 다공성을 보장하기 위해 상기 둘레 길이에 대해 하한값(lower bound)을 설정하는 것을 특징으로 하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 시스템
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3D 프린팅을 통해 구조물을 구현하기 이전에, 위상최적설계(topology optimization)를 이용하여 주어진 하중에 따른 다공성 구조를 설계하는 다공성 구조 설계부; 및 설계된 상기 다공성 구조를 이용하여 적층가공(additive manufacturing) 방식으로 3D 프린팅을 구현하는 3D 프린팅부를 포함하고, 상기 다공성 구조 설계부는, 대상 구조의 거동에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 CAD 모델을 단순화하고, 해면골 구조를 모방하기 위해 중공 구형 패턴으로 초기 모델을 구현하며, 지그(jig)의 작업 환경을 반영하여 상기 위상최적설계를 수행하여 최적의 다공성 구조를 설계를 도출하고, 상기 3D 프린팅부는, 도출된 상기 다공성 구조를 설계를 적층가공하기 위해 소정 포맷의 파일로 변환하고, 변환된 상기 파일을 이용하여 SLS(Selective Laser Sintering) 방식으로 제품을 제작하는 것을 특징으로 하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 시스템
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제9항에 있어서, 상기 다공성 구조 설계부 및 상기 3D 프린팅부 중 적어도 어느 하나 이상은, 3D 프린터에 소프트웨어적으로 애드온(add-on)되는 것을 특징으로 하는, 위상최적설계와 3D 프린팅을 이용한 다공성 구조 기반의 경량화 설계 시스템
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