Reverse Engineering of Architectural Members by 3D Scanning and Topology Optimization = 3D 스캐닝과 위상최적화를 통한 건축 부재의 역설계 기술
This research aims to increase the efficiency of modeling and connect to 3D printing in the process of performing Topology Optimization using a 3D scanner. Topology Optimization is a technique that aims to find the optimal distribution of materials over a specific design area of a domain under constraints. Existing research has been conducted in a way of directly setting the size and shape of the design area, and as the design area becomes more complex, more time, trouble, and difficulty follow the modeling process. In this study, a 3D scanner is introduced to apply Topology Optimization to a more complex and various design area. In addition, research was conducted by applying it to the 2D area to show the overall possibility of linking 3D scanning, Topology Optimization, and 3D printing for academic purposes. With the introduction of 3D scanners, the modeling process of real objects is simplified, the mesh is refined, and the data pre-processing of converting into meaningful data is automated through MATLAB software. This study proposes a way to maintain performance and increase economic feasibility at the same time by presenting a method to reduce the volume of existing building members through topology optimization while maintaining the same level of structural performance. In addition, it shows the process of progressing from design to 3D printing and suggests a direction.
더보기이 연구는 3D 스캐너를 활용해 위상 최적화를 수행하는 과정에서 모델링 의 효율성을 높이고 3D 프린팅까지 연결하는 것을 목적으로 한다. 위상 최 적화는 제약 조건 하에서 특정 설계 영역에 대한 재료의 최적 분포를 찾는 것을 목표로 하는 기술이다. 기존 연구는 설계영역의 크기와 형상을 직접 설정하는 방식으로 진행되어 왔으며, 설계영역이 복잡해짐에 따라 모델링 과정에 따르는 시간과 문제, 난이도가 증가하고 있다. 본 연구에서는 보다 복잡하고 다양한 설계 영역에 위상 최적화를 적용하기 위해 3D 스캐너를 도입하였다. 또한 학술적 목적을 위한 3D 스캐닝, 위상 최적화, 3D 프린팅 의 연계 가능성을 전반적으로 보여주기 위해 2D 영역에서 연구를 수행하였다. 과정이 간소화되고,사물의 스캐너 도입으로 실제 모델링 3D MATLAB 소프트웨어를 통해 의미 있는 데이터로 변환하는 데이터 전처리 가 자동화된다. 본 연구를 통해 기존의 건축 부재에서 위상 최적화를 통해 물량은 줄이면서도 성능은 비슷하게 유지할 수 있는 디자인을 찾아낼 수 있으며, 설계에서 끝이 아닌 3D 프린팅까지 연계가 가능한 것을 보여준다.
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