- Istraživanje polaznog šablona
- Formiranje modela koristeći 2d auxetic šablon u grasshopper-u
- Formiranje modela auxetic rešetke
Metod rada: Rhino + Grasshopper
1. Istraživanje polazog šablona
Istraživanje je usmereno na rotirajuće kvadratne strukture, koje predstavljaju dobar izbor za polazni šablon zbog svoje sposobnosti da efikasno apsorbuju energiju i pružaju visoku fleksibilnost. Ove strukture funkcionišu tako što se kvadratne jedinice rotiraju pod određenim uglom, što omogućava da se bočne strane skupljaju unutra pod pritiskom. Rezultat ove deformacije je širenje u svim pravcima čime se postiže poboljšana otpornost na udarce i prilagodljivost.
2. Formiranje modela koristeći 2d auxetic šablon u grasshopper-u
Koncept modelovanja prvog modela zasniva se na generisanju dvodimenzionalnih auxetic šablona u različitim ravnima, njihovoj modifikaciji i kombinovanju kako bi se dobila jedinstvena trodimenzionalna struktura.
U ovom procesu, koristili smo rotirajuće kvadratne strukture kao osnovu.
Koristeći centar poligona, šablon je skaliran kako bi se postigle potrebne dimenzije i oblik. Ovo skaliranje nam je omogućilo da precizno kontrolišemo veličinu i proporcije šablona.
Nakon skaliranja, spojili smo različite elemente u jedinstvenu oblast. Ovo je uklonilo sve unutrašnje granice između preklapajućih oblasti, stvarajući jedan čvrst i ujednačen oblik.
Zaobljenjem ivica smo eliminisali oštre uglove, čime smo postigli strukturalni integritet i sigurnost. Spojili smo različite segmente u jedinstven solid, što je omogućilo formiranje jedinstvene trodimenzionalne strukture.
Na kraju, alatkom “extrude” od dvodimenzionalnih oblika dobili smo trodimenzionalne strukture koje su zadržale sve karakteristike auxetic šablona.
Nakon toga sve je ponovljeno u XZ ravni kako bismo formirali drugi pravac prostiranja.
Nakon što smo dobili dva identična auxetic šablona u različitim ravnima (XY i XZ), kombinovali smo ih koristeći pristup koji se fokusira na preklapanje solidnih delova. Korišćenjem metode za presek solidnih delova, dobili smo jedinstvenu kocku koja sadrži auxetic otvore. Ovaj korak je omogućio integraciju dvodimenzionalnih šablona u jednu koherentnu trodimenzionalnu strukturu.
Korišćenjem metode za presek solidnih delova, konkretno presek izabranog modela (u ovom slučaju sfere i cilindra) sa novonastalom auxetic kockom, moguće je dobiti različite oblike modela.
Problem
Konačni rezultat primene auxetic šablona prilikom modelovanja kocke je stabilan i funkcionalan model koji zadržava sva auxetic svojstva. Međutim, jedan od problema u ovom slučaju je velika potrošnja materijala samim tim visoka cena izrade ovog modela. Stoga bi bilo korisno razmotriti alternativne pristupe koji pružaju sličnu satisfakciju i funkcionalnost, ali sa optimizovanom formulacijom.
3. Formiranje modela auxetic rešetke
U istraživanju alternativnog pristupa, proučavana je rešetka, za koju se pretpostavlja da će zahtevati manju potrošnju materijala, dok istovremeno poseduje potrebne funkcije. Ovaj model se oslanja na detaljno sprovedeno numeričko istraživanje “Bending-Dominated Auxetic Materials for Wearable Protective Devices Against Impact”. Cilj je uporediti ovaj model s prethodnim, ukoliko imaju iste funkcionalne performanse, ovaj pristup može biti efikasan za izradu stabilnijih i cenovno slabijih stress release predmeta i zahteva dalje ispitivanje.
Razmatra se 3D rešetkasti materijal: re-entrant honeycomb. Njegovi regularni obrasci u mikrostrukturi definisani su jediničnim ćelijama prikazanim u sledećem prilogu.
Osnovna jedinica:
Dizajn omogućava lako povezivanje sa drugim jedinicama istog tipa, formirajući kontinuiranu rešetku, a istovremeno smanjuje potrošnju materijala bez gubitka mehaničkih svojstava, čime se smanjuju troškovi izrade.
Program korišćen za modelovanje ove strukture je Rhinoceros, u procesu je prvo formirana osnovna jedinica, koja je zatim umnožena kako bi se dobio model rešetke.
