Design of a metal additive manufactured aircraft seat leg using topology optimization and part decomposition

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作者
Hansu Kim,Luke Crispo,Anuj Patel,Nicholas Galley,Si Mo Yeon,Yong Son,Il Yong Kim
出处
期刊:Rapid Prototyping Journal [Emerald Publishing Limited]
卷期号:30 (5): 947-969 被引量:3
标识
DOI:10.1108/rpj-11-2023-0400
摘要

Purpose The lightweight design of aircraft seats can significantly improve fuel efficiency and reduce greenhouse gas emissions. Metal additive manufacturing (MAM) can produce lightweight topology-optimized designs with improved performance, but limited build volume restricts the printing of large components. The purpose of this paper is to design a lightweight aircraft seat leg structure using topology optimization (TO) and MAM with build volume restrictions, while satisfying structural airworthiness certification requirements. Design/methodology/approach TO was used to determine a lightweight conceptual design for the seat leg structure. The conceptual design was decomposed to meet the machine build volume, a detailed CAD assembly was designed and print orientation was selected for each component. Static and dynamic verification was performed, the design was updated to meet the structural requirements and a prototype was manufactured. Findings The final topology-optimized seat leg structure was decomposed into three parts, yielding a 57% reduction in the number of parts compared to a reference design. In addition, the design achieved an 8.5% mass reduction while satisfying structural requirements for airworthiness certification. Originality/value To the best of the authors’ knowledge, this study is the first paper to design an aircraft seat leg structure manufactured with MAM using a rigorous TO approach. The resultant design reduces mass and part count compared to a reference design and is verified with respect to real-world aircraft certification requirements.
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