Compliant mechanisms: from the conceptual design to their manufacture

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Publisher
Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Date
2017-06-30
Abstract
Description
The compliant mechanisms (CMs) are monolithic structures where the displacement is given by the flexibility of their structural members. Thus, the CMs show certain advantages compared with their counterparts, the rigid bodies; since assembling or lubrication are not required. This paper presents a systematic methodology to produce a gripper-type CM, from the design to their manufacture. For designing the CM, the topology optimization method (TOM) is used, where optimal structures are automatically designed by distributing a given amount of material within a specified design domain seeking for maximizing the displacement at a point. Next, a series of operations are applied to the TOM design for reducing the geometry complexity and then manufacturing costs. With the proposed methodology, an optimal and functional CM with innovative geometry is obtained.
Los mecanismos flexibles (MFs) son estructuras monolíticas donde su desplazamiento se da gracias a la flexibilidad de sus miembros estructurales. Esto hace que los MFs presenten ciertas ventajas en comparación con sus homólogos, los cuerpos rígidos, tales como no requerir de lubricación ni ensamble. Este trabajo muestra una metodología sistemática para la producción de un MF tipo pinza, desde el diseño conceptual hasta su manufactura. Para el diseño del MF se usa el método de optimización topológica (MOT), el cual permite diseñar estructuras óptimas de forma automática distribuyendo una cantidad de material dada dentro de un dominio de diseño especifico buscando maximizar el desplazamiento en un punto. Al diseño obtenido mediante el MOT se le aplican una serie de operaciones tendientes a disminuir la complejidad de la geometría obtenida con el fin de reducir los costos de manufactura. Con la metodología propuesta se obtiene un MF óptimo, funcional y con geometría innovadora. 
Titulo del recurso fuente
Keywords
Mecanismos flexibles, diseño sistemático, optimización estructural, método de optimización topológica (MOT), método de elementos finitos (MEF), Compliant mechanisms, systematic design, structuraloptimization, topology optimization method (TOM), finite element method (FEM)
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