Exploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturing
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2020 |
Outros Autores: | , , |
Tipo de documento: | Artigo |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRGS |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10183/218241 |
Resumo: | Este estudo propôs a criação de um algoritmo para elaboração de uma entressola customizada por parâmetros funcionais e sistemas generativos, com produção através da fabricação digital. Os recursos computacionais utilizados são o programa Rhinoceros® e a extensão Grasshopper®. As primitivas são dados em formato “.asc”de ensaio de distribuição de pressão plantar, posição de sensores da palmilha (.jpeg) geometria 3D de entressola parametrizada a partir do contorno de uma palmilha comum. O algoritmo desenvolvido opera pela conversão de geometria de entressola (brep) em nuvem de pontos complementado com nuvem de pontos derivada da posição dos sensores e valores re-mapeados de pressão máxima. Pela sobreposição das nuvens de pontos é gerada estrutura celular do componente Voronoi 3D. Com base na incorporação de algoritmo externo foi possível obter uma estrutura de malha de células abertas. Foi testada a fabricação digital da geometria através da impressão tridimensional similar ao processoFused Deposition Modeling (FDM) em poliácido láctico (PLA) rígido e poliuretano termoplástico (TPU) flexível. Foi observado no modelo impresso em material flexível que o aumento da densidade de células nas regiões de maior pressão contribui para o aumento rigidez local, podendo implicar na individualização dos requisitos funcionais do calçado. É apresentado nove possibilidades de customização pela alteração de três variáveis distintas, relativas à densidade de pontos da geometria base, e da conversão de valores de pressão; e espessura da estrutura final em função da escala de volume e faces das células tridimensionais geradas pelo voronoi 3D. Conclui-se que a importação de dados reais de ensaio biomecânico para modelagem paramétrica no Grasshopper® contribui para o projeto de calçados individualizado pelos requisitos estéticos e funcionais de cada consumidor. |
id |
UFRGS-2_cb07c4ba0732785bd676580ee235a546 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:www.lume.ufrgs.br:10183/218241 |
network_acronym_str |
UFRGS-2 |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFRGS |
repository_id_str |
|
spelling |
Bugin, Luis Augusto KuwerFagundes, Cristian Vinicius MachadoBruscato, Léia MiottoCândido, Luis Henrique Alves2021-02-25T04:18:49Z20202178-1974http://hdl.handle.net/10183/218241001121812Este estudo propôs a criação de um algoritmo para elaboração de uma entressola customizada por parâmetros funcionais e sistemas generativos, com produção através da fabricação digital. Os recursos computacionais utilizados são o programa Rhinoceros® e a extensão Grasshopper®. As primitivas são dados em formato “.asc”de ensaio de distribuição de pressão plantar, posição de sensores da palmilha (.jpeg) geometria 3D de entressola parametrizada a partir do contorno de uma palmilha comum. O algoritmo desenvolvido opera pela conversão de geometria de entressola (brep) em nuvem de pontos complementado com nuvem de pontos derivada da posição dos sensores e valores re-mapeados de pressão máxima. Pela sobreposição das nuvens de pontos é gerada estrutura celular do componente Voronoi 3D. Com base na incorporação de algoritmo externo foi possível obter uma estrutura de malha de células abertas. Foi testada a fabricação digital da geometria através da impressão tridimensional similar ao processoFused Deposition Modeling (FDM) em poliácido láctico (PLA) rígido e poliuretano termoplástico (TPU) flexível. Foi observado no modelo impresso em material flexível que o aumento da densidade de células nas regiões de maior pressão contribui para o aumento rigidez local, podendo implicar na individualização dos requisitos funcionais do calçado. É apresentado nove possibilidades de customização pela alteração de três variáveis distintas, relativas à densidade de pontos da geometria base, e da conversão de valores de pressão; e espessura da estrutura final em função da escala de volume e faces das células tridimensionais geradas pelo voronoi 3D. Conclui-se que a importação de dados reais de ensaio biomecânico para modelagem paramétrica no Grasshopper® contribui para o projeto de calçados individualizado pelos requisitos estéticos e funcionais de cada consumidor.This study proposed the creation of an algorithm for the elaboration of a midsole customized by functional parameters and generative systems, with production through digital manufacturing. The computational resources used are the Rhinoceros® program and the Grasshopper® extension. The primitives are given in a ".asc" format for the plantar pressure distribution test; the position of the insole sensors (.jpeg); 3D geometry of the midsole parameterized from the outline of a common insole. The developed algorithm operates by converting midsole geometry (brep) into point cloud complemented with a point cloud based on the position of the sensors and the remapped values of maximum pressure into integer numbers. Voronoi 3D component cell structure is generated by the overlapping point clouds. Based on the incorporation of an external algorithm, it was possible to obtain an open cell mesh structure. The digital manufacturing of the geometry was tested through three-dimensional printing similar to the Fused Deposition Modeling (FDM) process in rigid lactic acid (PLA) and flexible thermoplastic polyurethane (TPU). It was observed in the model printed on flexible material that the increase in the density of cells in the regions of greater pressure contributes to the increase in local stiffness, which may imply the individualization of the functional requirements of footwear. Nine customization possibilities are presented by changing three different variables, related to the density of points of the base geometry and the conversion of pressure values. The third variable was the thickness of the final structure as a function of the volume scale and faces of the three-dimensional cells generated by the 3D Voronoi. It is concluded that the import of real data from biomechanical testing for parametric modeling in Grasshopper® could contribute to the design of shoes individualized by the aesthetic and functional requirements of each consumer.application/pdfengDesign & tecnologia [recurso eletrônico]. Porto Alegre, RS. Vol. 10, n.21 ( 2020), p. 1-10Fabricação digitalDesign de produtoAlgoritmosBiomecânicaFootwear midsoleData-driven algorirthmBiomechanicsDigital manufacturingExploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturingExploração do design de entressola poralgoritmo baseado em dado biomecânico e Voronoi 3D para fabricação digital info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/otherinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRGSinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSTEXT001121812.pdf.txt001121812.pdf.txtExtracted Texttext/plain0http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/218241/2/001121812.pdf.txtd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD52ORIGINAL001121812.pdfTexto completo (inglês)application/pdf5417287http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/218241/1/001121812.pdf00ab94aa17bc952b674bd76b576ed7a8MD5110183/2182412023-06-03 03:38:14.652668oai:www.lume.ufrgs.br:10183/218241Repositório de PublicaçõesPUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestopendoar:2023-06-03T06:38:14Repositório Institucional da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Exploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturing |
dc.title.alternative.pt.fl_str_mv |
Exploração do design de entressola poralgoritmo baseado em dado biomecânico e Voronoi 3D para fabricação digital |
title |
Exploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturing |
spellingShingle |
Exploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturing Bugin, Luis Augusto Kuwer Fabricação digital Design de produto Algoritmos Biomecânica Footwear midsole Data-driven algorirthm Biomechanics Digital manufacturing |
title_short |
Exploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturing |
title_full |
Exploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturing |
title_fullStr |
Exploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturing |
title_full_unstemmed |
Exploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturing |
title_sort |
Exploration of data-driven midsole algorithm designbased in biomechanics dataand Voronoi 3D to digital manufacturing |
author |
Bugin, Luis Augusto Kuwer |
author_facet |
Bugin, Luis Augusto Kuwer Fagundes, Cristian Vinicius Machado Bruscato, Léia Miotto Cândido, Luis Henrique Alves |
author_role |
author |
author2 |
Fagundes, Cristian Vinicius Machado Bruscato, Léia Miotto Cândido, Luis Henrique Alves |
author2_role |
author author author |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Bugin, Luis Augusto Kuwer Fagundes, Cristian Vinicius Machado Bruscato, Léia Miotto Cândido, Luis Henrique Alves |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Fabricação digital Design de produto Algoritmos Biomecânica |
topic |
Fabricação digital Design de produto Algoritmos Biomecânica Footwear midsole Data-driven algorirthm Biomechanics Digital manufacturing |
dc.subject.eng.fl_str_mv |
Footwear midsole Data-driven algorirthm Biomechanics Digital manufacturing |
description |
Este estudo propôs a criação de um algoritmo para elaboração de uma entressola customizada por parâmetros funcionais e sistemas generativos, com produção através da fabricação digital. Os recursos computacionais utilizados são o programa Rhinoceros® e a extensão Grasshopper®. As primitivas são dados em formato “.asc”de ensaio de distribuição de pressão plantar, posição de sensores da palmilha (.jpeg) geometria 3D de entressola parametrizada a partir do contorno de uma palmilha comum. O algoritmo desenvolvido opera pela conversão de geometria de entressola (brep) em nuvem de pontos complementado com nuvem de pontos derivada da posição dos sensores e valores re-mapeados de pressão máxima. Pela sobreposição das nuvens de pontos é gerada estrutura celular do componente Voronoi 3D. Com base na incorporação de algoritmo externo foi possível obter uma estrutura de malha de células abertas. Foi testada a fabricação digital da geometria através da impressão tridimensional similar ao processoFused Deposition Modeling (FDM) em poliácido láctico (PLA) rígido e poliuretano termoplástico (TPU) flexível. Foi observado no modelo impresso em material flexível que o aumento da densidade de células nas regiões de maior pressão contribui para o aumento rigidez local, podendo implicar na individualização dos requisitos funcionais do calçado. É apresentado nove possibilidades de customização pela alteração de três variáveis distintas, relativas à densidade de pontos da geometria base, e da conversão de valores de pressão; e espessura da estrutura final em função da escala de volume e faces das células tridimensionais geradas pelo voronoi 3D. Conclui-se que a importação de dados reais de ensaio biomecânico para modelagem paramétrica no Grasshopper® contribui para o projeto de calçados individualizado pelos requisitos estéticos e funcionais de cada consumidor. |
publishDate |
2020 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2020 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2021-02-25T04:18:49Z |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/other |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
format |
article |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/10183/218241 |
dc.identifier.issn.pt_BR.fl_str_mv |
2178-1974 |
dc.identifier.nrb.pt_BR.fl_str_mv |
001121812 |
identifier_str_mv |
2178-1974 001121812 |
url |
http://hdl.handle.net/10183/218241 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
eng |
language |
eng |
dc.relation.ispartof.pt_BR.fl_str_mv |
Design & tecnologia [recurso eletrônico]. Porto Alegre, RS. Vol. 10, n.21 ( 2020), p. 1-10 |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFRGS instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) instacron:UFRGS |
instname_str |
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
instacron_str |
UFRGS |
institution |
UFRGS |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFRGS |
collection |
Repositório Institucional da UFRGS |
bitstream.url.fl_str_mv |
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/218241/2/001121812.pdf.txt http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/218241/1/001121812.pdf |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e 00ab94aa17bc952b674bd76b576ed7a8 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1801225008858529792 |