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Multi-scale Optimisation for Additive Manufacturing of fatigue resistant shock-absorbing MetaMaterials

Description du projet

Optimiser la conception imprimée en 3D des métamatériaux produits à petite échelle

Le production de métamatériaux implique la conception de pièces d’ingénierie composites complexes dotées de propriétés qui n’existent pas à l’état naturel. La technologie de fabrication additive permet aujourd’hui de créer beaucoup plus de formes et de modèles de métamatériaux à des échelles toujours plus petites. Néanmoins, il est nécessaire de développer des méthodes expérimentales et numériques avancées à plusieurs échelles pour exploiter tout le potentiel de la fabrication additive et produire des métamatériaux tolérants aux dommages. Le projet MOAMMM, financé par l’UE, élaborera une méthodologie reposant sur les données qui permettra de définir des propriétés (micro)structurelles destinées à faciliter la conception d’amortisseurs imprimés optimisés. Les applications ciblées incluent les amortisseurs qui souffrent soit de la fatigue (semelles de chaussures de sport par exemple) soit dissipent leur maximum d’énergie en cas de défaillance (c’est le cas des casques de vélo).

Objectif

The emergence of metamaterials has opened a new paradigm in designing engineering parts in which the design of full structural parts can be optimised together with the metamaterial they are locally composed of. Moreover, additional morphing at local and global scales may support their adaptation to variable loading conditions and shifted user needs. As polymeric materials can fulfill simultaneously structural mechanical and functional requirements, the combination of this design paradigm with additive manufacturing can support/generate novel applications. However, many challenges are left in order for this change of paradigm to become a reality:
• To improve metamaterial design and fabrication technique to produce damage tolerant metamaterials
• Robust and efficient concurrent multiscale techniques should be developed as part of a multiscale optimisation problem.
• Because micro-structure and material properties suffer from uncertainties affecting structural responses, techniques for uncertainty quantification should be developed for this multiscale design problem.
These challenges can only be addressed by considering experimental and numerical multi-scale methods. However, current existing approaches are limited in several aspects because on the one hand of the difficulty in representing the micro-structure and characterising micro-scale constituent materials, and on the other hand in the computational cost inherent to these approaches. The overall objective of this project is to develop a data-driven methodology relying on a structural properties-micro-structure linkage and able to design optimised shock-absorption devices based on bi-stable metamaterials and printable using additive manufacturing. Targeted applications are user-optimised shock absorber devices which either potentially suffer from fatigue such as in the case of sport shoe soles or which should dissipate the maximum energy during their failure such as in the bicycle helmets.

Appel à propositions

H2020-FETOPEN-2018-2020

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Sous appel

H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01

Coordinateur

UNIVERSITE DE LIEGE
Contribution nette de l'UE
€ 994 000,00
Adresse
PLACE DU 20 AOUT 7
4000 Liege
Belgique

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Région
Région wallonne Prov. Liège Arr. Liège
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 994 000,00

Participants (4)