Digital twin modelling for 3D-printed composite structures manufactured by fused filament fabrication method: mesoscale geometry simulation
Notice bibliographique
Résumé
Fused Filament Fabrication (FFF) is a widely used additive manufacturing method for composite structures across various industries, including aerospace, energy, healthcare, and automotive. As the demand for advanced materials grows, Digital Twin (DT) modelling has emerged as a critical tool for bridging the gap between the real and virtual worlds of material design and testing. This study aims to develop a DT model for 3D-printed composite structures manufactured using the FFF method, leveraging Finite Element Analysis (FEA). The DT model is constructed using FEA, which simulates the mechanical behaviour of the composite structures. To ensure accuracy, the FEA results are validated by the Digital Volume Correlation method (DVC), a non-destructive, in-situ technique that measures the full strain field within the object. This enables real-time synchronization between the DT model and the physical state of the 3D-printed structures. The development of the DT model focuses on two key aspects: geometry definitions, and behavioral performance. The 3D geometry of the printed composite structures is captured using micro-computed Tomography (μCT). At the same time, initial mechanical properties are derived from in-situ experimental tensile testing conducted within the μCT system. The strain field measured by DVC is compared to the strain field predicted by the FEA model, and both the geometry and material properties are iteratively refined to minimize the error between the two. This methodology is applied to various printing parameters, such as raster orientation, to develop a robust dataset for training AI models to predict the mechanical behaviour of 3D-printed geometries. This study explains the definition of geometry for developing a DT model. In future work, the outcome will be compared with DVC analysis to create a highly accurate DT geometry model that improves the understanding and prediction of 3D-printed composite structures or any composite materials, providing valuable insights for optimization and design in industrial applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».