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Magnet-inspired intuitive design tool for inner structures of solid models : 솔리드 모델의 내부 구조를 위한 직관적인 자석 모사 디자인 도구

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dc.contributor.advisor이건우-
dc.contributor.author감동욱-
dc.date.accessioned2021-11-30T02:05:24Z-
dc.date.available2021-11-30T02:05:24Z-
dc.date.issued2021-02-
dc.identifier.other000000163781-
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10371/175164-
dc.identifier.urihttps://dcollection.snu.ac.kr/common/orgView/000000163781ko_KR
dc.description학위논문 (박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 기계항공공학부, 2021. 2. 이건우.-
dc.description.abstractIn this study, a new intuitive design tool that allows users to interactively design the internal structure of a given outer boundary is proposed. This study is inspired by the behavior of conductive particles under magnetic force. As the conductive particles are dense near from the magnet, the proposed approach yields denser Voronoi cells near from the magnet-like control points that are moved interactively by the designer. By describing the relation between the proposed design tool and the generated Voronoi structure, the parameters the user can interact with are also suggested. The inner structures of soild models can be created and modified by adjusting the location and number of control points and these parameters. In addition, each Voronoi cell is modified to have a skin of desired thickness by a subdivision. Two applications of this design tool are proposed. The first proposed application is to control the center of gravity of the part, and the second is to improve the mechanical properties of certain areas of the part. In conclusion, we propose a new concept for a design tool that can lead the changing manufacturing paradigm with additive manufacturing.-
dc.description.abstract본 연구에서는 주어진 외부 형상에 대해, 사용자가 상호작용하며 내부 구조를 모델링할 수 있는 새로운 디자인 도구를 제시하였다. 이 디자인 도구는 자연에서 자석과 같은 끌개가 동작하는 방식을 모사한다. 본 연구에서는 사용자와의 빠른 상호작용 및 직관과 유사한 형태를 만들기 위해, 보로노이 구조를 그 기반으로 두고있다. 디자인 도구와 생성되는 보로노이 구조 간의 관계를 기술함으로써, 사용자가 상호작용할 수 있는 파라미터들을 제시하였다. 사용자는 디자인 도구의 위치, 개수 및 각 도구가 가지는 파라미터의 조절을 통해 내부 구조를 생성, 변경할 수 있다. 각 보로노이 셀의 스케일 조절을 통해 실제 제품 제작에 활용될 수 있도록 하였으며, 그 내부 구조가 부드럽게 연결될 수 있도록 Subdivision 알고리즘을 응용하였다. 이러한 디자인 도구의 활용처로, 제품 무게 중심의 조절 및 부품이 가지는 특정 부분의 역학적 성질을 좋게 만드는 두 가지 응용분야를 제시하였다. 결론적으로 적층 제조 방법으로 인해 변화하는 제조업의 패러다임을 선도할 수 있도록, 내부 구조를 설계할 수 있는 디자인 도구라는 새로운 개념을 제시하였다.-
dc.description.tableofcontentsChapter 1. Introduction 1
Chapter 2. Related Works 5
2.1. Related works 5
2.1.1. Topology optimization 5
2.1.2. Lattice-based modeling 6
2.1.3. L-system based modeling 9
2.1.4. Honeycomb-like 3D structure 9
2.1.5. Cellular structure design 10
2.2. Requirements for inner structure modeling tool 12
Chapter 3. Method 15
3.1. Concepts of modeling tools 15
3.2. 3D stippling through Linde-Buzo-Gray (LBG) algorithm 22
3.3. On the scalar field equation 26
3.3.1. One-dimensional case 30
3.3.2. Two dimensional case 37
3.3.3. Three-dimensional case 44
3.4. Implementation 48
3.5. Creation of the volumetric cell structure 51
3.5.1 Volume-based scaling 52
3.5.2 Catmull-Clark Subdivision 54
3.5.3. On the boundary Voronoi cell 56
Chapter 4. Results and Discussion 57
4.1. Results 57
4.2. Application to strengthen the weak part 81
4.3. Application to control the center of mass 82
Chapter 5. Conclusion 85
-
dc.format.extentix, 97-
dc.language.isoeng-
dc.publisher서울대학교 대학원-
dc.subjectCAD tool-
dc.subjectinner structure design-
dc.subjectVoronoi structure-
dc.subjectmagnet-inspired interface-
dc.subjectCAD 도구-
dc.subject내부 구조 디자인-
dc.subject보로노이 구조-
dc.subject자석 모방-
dc.subject.ddc621-
dc.titleMagnet-inspired intuitive design tool for inner structures of solid models-
dc.title.alternative솔리드 모델의 내부 구조를 위한 직관적인 자석 모사 디자인 도구-
dc.typeThesis-
dc.typeDissertation-
dc.contributor.AlternativeAuthorKam Dong Uk-
dc.contributor.department공과대학 기계항공공학부-
dc.description.degreeDoctor-
dc.date.awarded2021-02-
dc.identifier.uciI804:11032-000000163781-
dc.identifier.holdings000000000044▲000000000050▲000000163781▲-
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