Durch die Verwendung von 3D-Druck-Verfahren wird die Gestaltung der Komponenten revolutioniert, weil die Form nicht mehr abhängig vom Fertigungsverfahren ist. Dabei werden auch optimale Gitterstrukturen innerhalb der Komponenten immer wichtiger. Diese Stützstrukturen können in Creo Parametric 4.0 mit dem neuen «Lattice-Feature» modelliert und Creo Simulate analysiert werden. Parallel dazu kann man mit ProTopCI (Hersteller CAESS, PTC Partner Advantage, Silver) eine Topologieoptimierung mit Stützstrukturen durchführen. Der Vortrag beleuchtet die Unterschiede dieser 2 Methoden.

El objetivo principal de este trabajo es desarrollar un modelo sencillo que permita la caracterización hidrodinámica de membranas selectivas integradas en sistemas bi-iónicos, mediante la determinación de coeficientes de difusión y de espesores de las capas límite alrededor de la membrana. A tal fin, se empleó una célula de difusión rotatoria (CDR), que permite el establecimiento de condiciones hidrodinámicas bien definidas para el sistema de membrana, dado que la variación de la frecuencia de giro del cilindro interior (ω), permite disminuir el espesor de la capa límite sobre la membrana, lo que favorece el intercambio iónico a su través. Se puede comprobar éste comportamiento, mediante consideraciones en torno al coeficiente de difusión de los cationes en el sistema de membrana y del cálculo del propio espesor de la capa límite. El mencionado coeficiente se obtendrá a partir del flujo iónico en la membrana, determinado a partir de medidas de pH, junto a medidas de conductividad, en la fase externa (receptora), a diferentes temperaturas y a distintas valores de ω.La medida de los flujos, una vez establecida su dependencia con ω, permite obtener los coeficientes de difusión catiónicos en el sistema de membrana, en función de la temperatura y de ω. Las medidas de la conductividad permiten testar el modelo propuesto, mediante su correlación con los valores de pH obtenidos, proporcionando información adicional acerca de los coeficientes de difusión de los cationes. / From the experimental study of the ionic transport through selective membranes in biionic systems, a simple model which allows the characterising hydrodynamic of the membrane systems through the determination of diffusion coefficients and the thickness of the limit layer has been developed. With this purpose, a rotating diffusion cell that allows the setting of hydrodynamic conditions clearly for the membrane system has been used, studying the variation of the conductivity and the pH in the external phase (receiving) at different temperatures from 20ºC to 50ºC and at different rotating velocities ω. The measurement of the fluxes, once set its dependence with ω, allows obtained the diffusion coefficients cationics in the membrane system in accordance with the temperature and ω. The measurements of the conductivity allow the testing of this model, through its correlation with the values of the pH measured, obtaining additional data about the diffusion coefficient of the cations in the receiving phase.

Aquesta tesi està inspirada en els agents naturals per tal de planificar de manera dinàmica la navegació d'un robot diferencial de dues rodes. Les dades dels sistemes de percepció són integrades dins una graella d'ocupació de l'entorn local del robot. La planificació de les trajectòries es fa considerant la configuració desitjada del robot, així com els vértexs més significatius dels obstacles més propers. En el seguiment de les trajectòries s'utilitzen tècniques locals de control predictiu basades en el model, amb horitzons de predicció inferiors a un segon. La metodologia emprada és validada mitjançant nombrosos experiments. / In this thesis are used natural agents for dinamic navigation of a differential driven wheeled mobile robot. The perception data are integrated on a local occupancy grid framework where planar floor model is assumed. The path-planning is done by considering the local desired configuration, as well as the meaningful local obstacle vertexes. The trajectory-tracking is implemented by using LMPC (local model predictive control) techniques, with prediction horizons of less than one second. Many experiments are tested in order to report the validity of the prosed methodology.

Orientadora: Profa. Dra. Luciana Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Gestão da Inovação, 2017. / Avanços constantes da tecnologia para o fortalecimento da manufatura digital obrigam empresas a procurarem novos meios para se manterem eficientes e competitivas. Nesse contexto, não há apenas a busca por novas tecnologias, mas também por novas formas de combiná-las e criar novas propostas de geração de valor em suas cadeias produtivas e, consequentemente, impactar positivamente os modelos de negócios utilizados pelas empresas que usufruem dessas combinações. Assim, este trabalho visa analisar como a aplicação combinada da manufatura aditiva e do design biônico pode gerar uma nova oportunidade de negócio, dada a sua capacidade de gerar valor numa cadeia produtiva. Para tanto, foi estudado o Projeto da Aeronave Biônica, utilizando como ferramenta metodológica o modelo de negócios Canvas, buscando avaliar a proposição de valor obtido pela combinação do design biônico e da manufatura aditiva. Essa análise permitiu a identificação das principais características originadas dessa combinação, as quais serviram de base para a construção de uma estrutura que ilustra como as grandes etapas desse novo modelo de negócio estão inter-relacionadas. / Continuous technological advancements towards driving the strengthening of digital manufacturing have forced companies to seek new ways to remain efficient and competitive. In this context, there is not only the search for new technologies, but also for new ways of combining them and creating new value generation proposals in their productive chains and, consequently, positively impact the business models used by companies that use these combinations. Thus, this work aims to analyze how the combined application of additive manufacturing and bionic design can be a new business opportunity, given its capacity to impact the way value creation happens in a production chain. In order to do so, the Bionic Aircraft Project was studied, using as a methodological tool the Business Model Canvas, seeking to evaluate the value proposition brought by the combination of these two technologies. This analysis allowed the identification of the main characteristics originated from this combination, which served as the basis for the construction of a framework that illustrates how the major stages of this new business model are interrelated.

Composites have now revolutionized most industries, like aerospace, marine, electrical, transportation, and have proved to be a worthy alternative to other traditional materials. However for a further comprehensive usage, the tailorability of hybrid composites according to the specific application needs on a large-scale production basis is required. In this regard, one of the major fundamental research fields here involves a technology development based on the multiaxial warp-knitting technique for the production of bionic-inspired and application-specific textile preforms that are force compliant and exhibit multi-material design. This article presents a newly developed yarn (warp) path manipulation unit for multiaxial warp-knitting machines that enables a targeted production of customized textile preforms with the above characteristics. The technological development cycle and their experimental validation to demonstrate the feasibility of new technology through production of some patterns for different field of applications are then discussed.

In der fleischverarbeitenden Industrie gibt es eine Vielzahl von Schneidwerkzeugen. Kuttermesser stehen hierbei in der Prozesskette weit hinten und haben einen direkten Einfluss auf die Qualität des Endprodukts. Der Prozess des Kutterns ist bislang nicht komplett analytisch geklärt. Während des Vorgangs durchläuft das Schneidgut (i.A. das Fleisch bzw. das Brät) wechselnde Aggregatzustände von fester (leicht gefrorener) Form hin zum zähviskosen Zustand. Weiterhin ist es permanentem korrosiven Kontakt ausgesetzt. Die Komplexität macht eine analytische Herangehensweise äußerst aufwendig, sodass sich mittels der FEM durch numerisches Vorgehen und Lastannahmen aus Untersuchungen diesem Problem gewidmet wird. Dabei sind bislang nicht bekannte Potentiale zu erkennen. Hierbei wurden verschiedene Vernetzungsstrategien (p- und h-Methode) der FEM angewandt und verglichen. Es sind dabei Materialreduktionen bis knapp 30% ersichtlich.

Für die Realisierung nach bionischen Prinzipien entworfener Betontragwerke mit frei geformten Bauteilkonturen ist die erforderliche Schalung in technischer und ökonomischer Hinsicht von eminenter Bedeutung. Im Forschungsvorhaben wurde sich mit der Entwicklung adaptiver und aktiv regulierbarer Schalungssysteme befasst, welche durch den Einsatz neuartiger Materialen und Konstruktionsprinzipien flexibel auf beliebig geneigte und gekrümmte Bauteiloberflächen reagieren kann. Das Schalungssystem selbst soll nach bionischen Prinzipien agieren. Computergestützt ansteuerbare, elektrisch regulierbare Stellgliedsysteme ermöglichen effiziente, materialsparende Herstellverfahren und minimieren die Beanspruchung des Schalungssystems. / Formwork has great significance for the realisation of concrete load-bearing structures designed according to bionic principles with free-formed contours in technical and economic regard. The research project focussed on developing adaptive and actively controllable formwork systems that can flexibly respond to arbitrarily inclined and curved building part surfaces using new material and construction principles. The formwork itself is supposed to act according to bionic principles. Computer-aided, electrically controllable control element systems allow for efficient, material-saving manufacturing methods and minimise the load on the formwork system.

The work deals with nature prefigurations, which can be used in architecture. The first part is concerned with the bionics in architecture in general. There are introduced all available pieces of knowledge falling within this branch. The second part is focused on the nature prefiguration – tree. The tree was analyzed from different points of view. Suitable principles, which were found, were transformed to the field of architecture. On the basis of children's drawings the changing approach to “tree as a home” during adolescence was charted. The work can serve as a comprehensive supporting document for study of bionics for students of architecture and architects and also for the general public. The work should point out that nature is our great standard for any activity.

Durch die Verwendung von 3D-Druck-Verfahren wird die Gestaltung der Komponenten revolutioniert, weil die Form nicht mehr abhängig vom Fertigungsverfahren ist. Dabei werden auch optimale Gitterstrukturen innerhalb der Komponenten immer wichtiger. Diese Stützstrukturen können in Creo Parametric 4.0 mit dem neuen «Lattice-Feature» modelliert und Creo Simulate analysiert werden. Parallel dazu kann man mit ProTopCI (Hersteller CAESS, PTC Partner Advantage, Silver) eine Topologieoptimierung mit Stützstrukturen durchführen. Der Vortrag beleuchtet die Unterschiede dieser 2 Methoden.

Der Software-Hersteller CAESS (PTC Partner Advantage, Silver) hat eine neue Version der Topopologie-Optimierungs-Lösung ProTOp auf den Markt gebracht. Die Software zeichnet sich aus durch neue Elemente wie: • Intuitive Benutzer-Oberfläche • Verwendung von 'Shell-, Lattice-'Strukturen • Nichtlinearitäten: Kontakte, Vorspannung, elastoplastisches Material • Extrem schnelle Gleichungslösung • Flächen-Glättung • Flächen-Rückführung mit .obj-Daten (wavefront) ins CAD