دسترسی نامحدود
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
برای ارتباط با ما می توانید از طریق شماره موبایل زیر از طریق تماس و پیامک با ما در ارتباط باشید
در صورت عدم پاسخ گویی از طریق پیامک با پشتیبان در ارتباط باشید
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
درصورت عدم همخوانی توضیحات با کتاب
از ساعت 7 صبح تا 10 شب
ویرایش:
نویسندگان: Paolo Di Barba (editor). Sławomir Wiak (editor)
سری:
ISBN (شابک) : 183953351X, 9781839533518
ناشر: The Institution of Engineering and Technology
سال نشر: 2022
تعداد صفحات: 330
زبان: English
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود)
حجم فایل: 40 Mb
در صورت تبدیل فایل کتاب Optimal Design Exploiting 3D Printing and Metamaterials (Manufacturing) به فرمت های PDF، EPUB، AZW3، MOBI و یا DJVU می توانید به پشتیبان اطلاع دهید تا فایل مورد نظر را تبدیل نمایند.
توجه داشته باشید کتاب طراحی بهینه با بهره گیری از چاپ سه بعدی و متا مواد (تولید) نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
موضوع کلیدی این کتاب کاوشی است در مورد اینکه چگونه پیشرفتهای اخیر در سه زمینه علمی مرتبط - پیشرفتها در فرامواد، طراحی بهینه خودکار دستگاههای الکترونیکی، الکترومغناطیسی و مکاترونیک نوآورانه، و چاپ سهبعدی در هم تنیده شدهاند. /p>
توسعهها در زمینه طراحی بهینه خودکار، طراحی دستگاههای الکترونیکی، الکترومغناطیسی و مکاترونیک نوآورانه را امکانپذیر کرده است، اما این خطر وجود دارد که عدم قطعیتهای طراحی و تحملهای ساخت دیکتهشده توسط تکنیکهای تولید مرسوم، سنتز عملی و صنعتی را محدود کند. تحقق این طرح های بدیع راه حل ممکن است در امکانات جدید تولید ارائه شده توسط فن آوری های چاپ سه بعدی و تکنیک های ساخت لایه های رسانا در کاربردهای فرکانس پایین و بالا یافت شود.
این کتاب از چندین منظر به موضوع می پردازد، از جمله طراحی سه بعدی. زمینه ها، پیشرفت در سنتز شکل، نقش تولید افزودنی در سنتز فرامواد و دستکاری مواد فرومغناطیسی، و مراحل از مدل های عددی تا دستگاه های مکاترونیک چاپی. فصل آخر به چالشها و فرصتهای طراحی در محیطهای صنعتی میپردازد.
این کتاب به رهبری دو ویراستار متخصص، با مشارکتهای نویسندگانی با زمینههای مختلف در سراسر دانشگاه و تحقیقات صنعتی، اطلاعات کلیدی را برای محققان و دانشجویان پیشرفته فراهم میکند. و متخصصان صنعت در تولید پیشرفته، مکاترونیک، و مهندسی برق و الکترونیک.
The key theme of this book is an exploration of how recent advances across three related scientific fields are intertwined - the developments in metamaterials, the automated optimal design of innovative electronic, electromagnetic and mechatronic devices, and 3D printing.
Developments in the field of automated optimal design have enabled the design of innovative electronic, electromagnetic and mechatronic devices, but there is a risk that design uncertainties and fabrication tolerances dictated by conventional manufacturing techniques will limit the practical synthesis and industrial realisation of these novel designs. The solution might be found in new manufacturing possibilities offered by 3D printing technologies and techniques for the fabrication of conductive layers in low and high frequency applications.
The book approaches the topic from several perspectives, including the design of 3D fields, advances in shape synthesis, the role of additive manufacturing in synthesising metamaterials and manipulating ferromagnetic materials, and the steps from numerical models to printed mechatronic devices. A final chapter discusses design challenges and opportunities in industrial settings.
Led by two expert editors, with contributions from authors with a range of backgrounds across academia and industrial research, this book provides key information for researchers, advanced students and industry professionals in advanced manufacturing, mechatronics, and electrical and electronic engineering.
Cover Contents About the editors Introduction 1 Innovative materials, computational methods and their disruptive effects 1.1 Materials that changed the world 1.1.1 Ancient disruptive materials 1.1.1.1 Ceramic 1.1.1.2 Brick 1.1.1.3 Metals 1.1.1.4 Gold and silver: early uses 1.1.1.5 Gold and silver: money 1.1.1.6 Copper 1.1.1.7 Bronze 1.1.1.8 Iron 1.1.1.9 Concrete 1.1.1.10 Blown glass 1.1.1.11 Silk and porcelain 1.1.2 Materials of the industrial revolution 1.1.2.1 Cast iron and steam engine 1.1.2.2 Special steels 1.1.2.3 Electrolytic copper, communications and power transmission 1.1.2.4 Electrolytic aluminium and airplanes 1.1.2.5 Tungsten, ribbon glass and the incandescent lamps 1.1.2.6 Pure semiconductors and solid-state electronics 1.1.2.7 Plastics 1.1.2.8 The emergence of composite materials 1.2 Computing machines and computers 1.2.1 Ancient mechanical computing 1.2.2 Mechanical calculators 1.2.3 Mechanical and electromechanical computers 1.2.4 Wartime electronic computers 1.2.5 Generations of electronic computers 1.2.6 Supercomputers 1.2.7 Software 1.3 Numerical methods 1.3.1 Numerical methods in antiquity 1.3.2 Numerical methods in the early modern period 1.3.3 Numerical methods in the modern period 1.3.4 Numerical methods in the twentieth century 1.3.5 Computerized numerical methods 1.4 Numerical optimization 1.4.1 Deterministic optimization 1.4.2 Stochastic optimization 1.5 Numerical models for continuum models 1.5.1 FDMs for ODEs and PDEs (1920s) 1.5.2 FEM for PDEs (1940s) 1.5.3 Other methods (1960s) 1.5.4 Key developments in computational electromagnetics References 2 Advances and trends in design optimisation 2.1 The hierarchical design paradigm 2.2 The ‘no free lunch’ theorem 2.3 Surrogate modelling 2.4 The concept of a robust design 2.5 The advances in computational electromagnetics 2.6 Computer-aided design 2.7 Singleand multi-objective optimisation 2.8 Pareto optimisation 2.9 Balancing exploitation and exploration 2.10 Kriging techniques 2.11 Numerical experiments using test functions 2.12 An engineering example 2.13 A brief review of nature inspired algorithms 2.14 The challenge of large data sets 2.15 Points aggregation techniques 2.16 Design sensitivity aspect 2.17 Future trends 2.17.1 Model order reduction 2.17.2 Deep learning 2.17.3 Cloud computing 2.17.4 Multi-physics 2.18 Benchmarking 2.19 Concluding remarks References 3 Free-form optimal design in electromagnetism exploiting 3D printing 3.1 Introduction 3.2 Inverse problems and optimal shape design 3.3 State of the art 3.4 A comparative view of methods 3.5 Free-form optimisation 3.6 A simple algorithm for dielectric design 3.6.1 Dielectric design oriented free-form optimisation 3.6.2 Optimisation results 3.7 A posteriori overview of optimal shape design 3.8 An enabling technology: towards Industry 4.0, level by level 3.9 An overview of technologies 3.9.1 A technology that could have in the near future a single limit: imagination 3.9.2 Fused deposition modelling 3.9.3 Stereolithography and digital light processing 3.9.4 Selective laser sintering 3.9.5 Multi-jet fusion 3.9.6 Material jetting printing 3.9.7 Electron beam melting 3.9.8 Binder jetting 3.9.9 3D multi-material printing 3.10 Materials vs meta-materials 3.11 3D printing: a practical implementation 3.12 Recent FDM experiences in electromagnetism 3.13 Pros and cons of the new approach 3.14 3D printing oriented optimal design 3.15 Driving the slicing: process-oriented coding 3.16 Technology-related sensitivity 3.17 Conclusion List of acronyms References 4 Innovative motors and shape optimisation 4.1 Trends in electric motor technology 4.2 What makes an electric motor innovative? 4.2.1 Novel design topologies 4.2.1.1 Innovative stator winding 4.2.2 Novel materials 4.2.2.1 Core lamination materials 4.2.2.2 Soft magnetic composite materials 4.2.2.3 Permanent magnet materials 4.2.3 Novel production technologies 4.2.3.1 Winding production technology 4.2.3.2 Electric motors from 3D printer 4.2.3.3 Heat dissipation and cooling 4.2.3.4 Power supply and control trends 4.2.4 Concluding remarks 4.3 Design optimisation of electric motors 4.3.1 Nature-inspired algorithms 4.3.1.1 Genetic algorithm 4.3.1.2 Particle Swarm Optimisation 4.3.1.3 Cuckoo search algorithm 4.3.2 Case study 4.3.2.1 Surface-mounted permanent magnet – SMPM motor 4.3.2.2 Definition of the objective function 4.3.2.3 Selection of design variables 4.3.2.4 Setting optimisation assumptions 4.3.3 Optimisation results 4.3.3.1 Genetic algorithm optimisation 4.3.3.2 Particle swarm optimisation 4.3.3.3 Cuckoo search optimisation 4.3.4 Comparative analysis 4.3.5 Concluding remarks 4.4 FEA-based shape synthesis of electric motors 4.4.1 Case study background 4.4.2 Numerical experiment 4.4.3 Selection of optimal shape design 4.4.3.1 Fine-tuning of stator poles’ design 4.4.4 Analysis of the results 4.4.4.1 Cogging torque analysis 4.4.4.2 Static torque analysis 4.4.5 Concluding remarks 4.5 Summary References 5 Frontiers and challenges of new ferromagnetic materials 5.1 Ferromagnetic materials 5.1.1 Soft magnetic materials 5.1.2 Semi-hard magnetic materials 5.1.3 Hard magnetic materials 5.2 Methods of magnetic materials production 5.3 Application of ferromagnetic materials 5.4 Frontiers of application of ferromagnetic materials 5.4.1 Magnetic properties 5.4.2 Mechanical properties 5.4.3 Temperature properties 5.4.4 Shape and dimension limitation 5.4.5 Price limitations 5.5 Challenges of new ferromagnetic materials 5.5.1 Soft magnetic materials 5.5.2 Hard magnetic materials 5.6 New technologies of magnetic materials production 5.7 Conclusion References 6 Synthesising metamaterials with 3D printing and conductive layers 6.1 3D gradient dielectric metamaterials 6.1.1 3D gradient dielectric metamaterial anatomy 6.1.2 3D metamaterial synthesis techniques 6.1.3 Example application – flat Luneburg lens 6.2 Resonators and resonator arrays 6.2.1 Introduction 6.3 Circuit-equivalent models of resonators 6.4 Distributed circuit-equivalent models of resonators 6.4.1 Resonator arrays – mutual coupling 6.5 Full-wave FDTD numerical models of resonators 6.6 Flat metasurface lens for MRI applications 6.7 Artificial magnetic conductor 6.7.1 Reflection phase estimation method 6.7.2 AMC structure optimisation 6.8 Frequency-selective metasurfaces in the THz band 6.9 2D and 3D printing techniques 6.9.1 3D printing complex internal structures 6.9.2 Transforming 3D voxel images to G-code directly 6.10 Conclusion References 7 Industrial design perspectives 7.1 Current and potential trends 7.1.1 Design of complex geometries for manufacturability 7.1.2 3D printing in manufacturing metamaterials 7.1.3 Opportunities and future directions 7.1.4 Disruptive design perspectives 7.2 Applicability and adaptability 7.2.1 Rapid prototype 7.2.2 Industrial design challenges 7.2.2.1 Standardisation in the AM sector 7.2.2.2 Software resources 7.2.3 Limitations in integration AM with metamaterials 7.2.4 Topology optimisation and additive manufacturing 7.3 Research progress and industry application 7.3.1 Manufacturing and prototyping 7.3.2 AM integration challenges to scaled production 7.3.3 Industrial sectors and applications 7.4 Market segments 7.4.1 An overview of current size and growth trends 7.4.2 Online 3D printing and services providers 7.5 Promising directions and examples 7.5.1 Successful examples in industry 7.5.1.1 3D-printed fuel nozzles 7.5.1.2 3D-printed solar panels 7.5.1.3 3D-printed windings for electric cars 7.5.1.4 3D-printed electric drive housing 7.5.1.5 Largest 3D-printed rocket engine 7.5.1.6 Largest 3D-printed internal combustion engine 7.5.2 How AM could innovate future electrical machines 7.6 Conclusions References Conclusion In memoriam Index Back Cover