Visual Brand Identity of Food Products: A Customer’s Perspective

Purpose – The aim of this research is to explore the benefits of a customer based approach on food packaging design. A case study of a small production honey brand is used. Design/methodology/approach – For the design process, a survey that involved visual elements was conducted as an online questionnaire. The final size of the sample consists of 285 questionnaires. Findings – The research findings indicate that packaging is a great influencer for consumers and the synergy of consumers with companies can be a catalyst for the product design process resulting in package designs, which engage potential customers and drive sales. Originality/value – According to this research high potential lies in the area of a customer driven package design process and thus it should be further investigated

Development of Sustainable Methodologies in Product Design, Manufacturing and Education

The influence of sustainability in product design and manufacturing processes can be considered from two different points of view: the design of sustainable products and the sustainable manufacturing of those products. Of course, a basic assumption for the aforementioned elements to be realized is the appropriate training and education for sustainability of the young designers and engineers. In this research, sustainability has been applied to many fields, including design, manufacturing and education acting as an umbrella which covers all the three elements and has as the main target to promote sustainability. In today’s world, in which a considerable number of contrasting signs reveal that our society is currently contributing to the planet’s collapse, a new kind of engineer is needed, an engineer who is fully aware of what is going on in society and who has the skills to deal with aspects of sustainability. According to the literature review on the state-of-the-art associated to the subject, in the current research were developed tools and methodologies for the promotion of sustainability aspects that are related to product design, manufacturing and education. Product DesignThe research work was based on a framework, which was built according to the direct communication between users and designers. There is a need for a cultural transformation, which can be focused on consumers and promote the needed behavioural change. Moreover there is a need for a cultural transformation on the role of designers and engineers to the product design process, with an aim to address sustainability as well as emerging priorities from societal to environmental challenges. New tools and methodologies were generated, in order to promote sustainability to the users/citizens bringing them inside to the product design process, giving them the opportunity to be a vital part of it. ManufacturingSustainable manufacturing faces new challenges for developing predictive models and optimization techniques in order to produce more products. The first part of the current is related to the drilling process and cutting tool technology. The creation of mathematical models focused on maximization of productivity and cost reduction by identifying crucial parameters and processes influencing manufacturing effectiveness. The second part of the current research is associated to the development of models used by CAD/ CAM that allow a rapid improvement and an efficient design and manufacture.EducationThe third aspect of the research is associated with the education related to sustainability. The engineering students should develop sustainability competences such as critical thinking, systemic thinking, obtaining values consistent with the sustainability paradigm, except of just taking a course on sustainability, focus on the technological role of sustainability. Focus on that the current research was based on sustainable characteristics such as a) remote control freeware applications, b) share of valuable resources, c) distance learning methodology and d) active participation of the students.<br /

Advances in CAD/CAM/CAE Technologies

CAD/CAM/CAE technologies find more and more applications in today’s industries, e.g., in the automotive, aerospace, and naval sectors. These technologies increase the productivity of engineers and researchers to a great extent, while at the same time allowing their research activities to achieve higher levels of performance. A number of difficult-to-perform design and manufacturing processes can be simulated using more methodologies available, i.e., experimental work combined with statistical tools (regression analysis, analysis of variance, Taguchi methodology, deep learning), finite element analysis applied early enough at the design cycle, CAD-based tools for design optimizations, CAM-based tools for machining optimizations

Fashion Products Through Digital Manufacturing - A Case Study With FDM Technology

We live in a digital world comprising the use of computer systems applicable to every process of manufacturing. Digital manufacturing is present in almost all areas of production by linking systems and process required from conceptualization to the final product. Through the use of digital manufacturing fashion products are designed and manufactured. Case studies of using the tools of 3D CAD software modeling to create novel products as textile structures, accessories and shoes parts as heels are presented. Taking inspiration from several sources, customized models are designed and with the great power of additive manufacturing as FDM technology, a non-expensive compared to the other types of additive manufacturing technologies, is implemented in the manufacturing of 3D CAD models. Without restriction on design, 3D models generated form CAD software are print directly by avoiding other process related to traditional manufacturing. The rise of new technologies in digital manufacturing releases new opportunities for companies to foster productivity, customization and sustainability.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Implementation of CAD-based and 3D non-linear finite element methodologies on modelling of machining processes

La eliminación de material es uno de los procesos de conformación más importantes de la industria. Además, mediante el mecanizado se pueden producir una amplia variedad de productos que van desde una herramienta simple hasta una pieza de avión. Estos hechos significativos junto con la constante evolución por la ingeniería se convirtieron en la base de la presente tesis.El objetivo principal durante la investigación y el desarrollo en el área de mecanizado basado en FEM, se centra en:aumentar la precisión de los modelos FE desarrollados,reducir el tiempo de preparación yminimizar el trabajo experimental requerido.Para lograr los estándares altos y garantizar la confiabilidad de los procesos de corte, se deben determinar nuevos métodos de análisis teórico. Además, se requieren nuevos modelos de simulación para cubrir el desarrollo continuo de herramientas de corte. A la luz de estas consideraciones, se llevó a cabo un estudio extenso de la literatura como primer paso hacia una comprensión más profunda de trabajos previosen el campo. A continuación, el procesamiento de los hallazgos reveló ciertos temas que requerían mayor investigación o mejora. Dichos temas incluyen:La mejora de la precisión durante el modelado de FE.La investigación del efecto de las condiciones críticas de mecanizado sobre varios parámetros como las fuerzas de corte desarrolladas, la morfología de la viruta, así como la tensión y la distribución de la temperatura. Y el establecimiento de modelos de predicciones eficientes y fáciles de usar.Una vez finalizada la revisión bibliográfica, la investigación se dividió en cuatro etapas. La primera etapa está asociada con la mejora de la precisión en el modelado de FE. La segunda trata sobre el modelado FE de operaciones de taladrado y torneado en tres dimensiones, asistido con técnicas basadas en CAD. La tercera etapa está relacionada con la investigación del mecanizado de materiales industriales en condiciones críticas de corte. Finalmente, la última presenta el desarrollo de modelos de predicción con la ayuda de metodologías estadísticas.1) La mayoría de los investigadores utilizan en sus estudios modelos de herramientas de corte proporcionados por los fabricantes o los diseñan ellos mismos. Sin embargo, en el primer caso, es posible que los resultados de la simulación producidos sean de baja precisión, debido al hecho de que los modelos descargados de la web de un fabricante suelen estar simplificados y, a menudo, pierden características geométricas críticas. En este último caso, el investigador puede verse obligado a dedicar horas a tareas de diseño repetitivas que pueden resultar frustrantes, especialmente cuando se producen errores de diseño. Para evitar confusiones y centrarse en tareas más creativas, se diseñó y desarrolló una aplicación para el diseño automatizado de herramientas de corte con la ayuda de Application Programming Interface (API) delsistema CAD SolidWorks™. En esta etapa se emplearon los recursos de programación de SolidWorks ™, combinados con la estrategia de diseño paramétrico para que se pudiera lograr la concepción de la aplicación.2) Con la finalización de la aplicación, se prepararon varios modelos 3D FE y se generaron las herramientas de corte equivalentes con fines de prueba. Las pruebas de simulación se completaron con éxito y los resultados adquiridos revelaron una mayor correlación con los resultados experimentales correspondientes. Posteriormente, se establecieron modelos de FE similares para taladrado y torneado, de acuerdo con loshallazgos y recomendaciones de trabajos ya publicados, mediante el uso de un software FEA de última generación, llamado DEFORM ™ -3D. Las propiedades de los materiales, la evolución de los daños, la aproximación de la fricción, así como el flujo térmico, se establecieron con respecto al trabajo experimental realizado durante esta investigación, además de los hallazgos publicados por expertos en la materia.Además, se hizo un esfuerzo por simplificar los problemas de mecanizado, empleando varias estrategias bien establecidas, como la configuración asistida por CAD de la interfaz herramienta-pieza de trabajo y la localización del refinamiento de la malla.3) La tercera etapa de la tesis está directamente vinculada a la anterior. Los resultados de la simulación adquiridos se procesaron con la ayuda de entornos informáticos como Excel™ y MATLAB®, de modo que los resultados se pueden convertir en conjuntos de datos utilizables. Posteriormente, los datos procesados se visualizaron y compararon directamente con hallazgos equivalentes que están disponibles en la literatura. Esta comparación mostró que los modelos de FE desarrollados estaban de acuerdo con los encontrados en studios ya publicados. Además, se llevaron a cabo una serie de pruebas experimentales para validar aún más la precisión de los modelos de FE desarrollados. Para realizar con precisión el trabajo experimental, se utilizó un centro de mecanizado CNC junto con el equipo de medición (un dinamómetro). Al mismo tiempo, se realizó una investigación sobre los efectos de la velocidad de corte, el avance, la profundidad de corte y la geometría de la herramienta sobre las fuerzas de corte desarrolladas. En concreto, se estudiaron las fuerzas de empuje generadas durante el taladrado, así como los componentes de mecanizado (fuerzas radiales, tangenciales y de avance) inducidas durante el torneado.Doctoral Thesis: Implementation of CAD-based and 3D non-linear finite element methodologies on modelling of machining processes.Además, se estudiaron tanto la evolución de la viruta como la morfología con respecto a la operación aplicada, el material, la herramienta y las condiciones de corte.4) Finalmente, los resultados simulados verificados se utilizaron para el desarrollo de modelos matemáticos que pueden predecir las fuerzas de corte generadas dentro de límites específicos. Los modelos que fueron representados por funciones, pueden generar resultados de alta precisión al instante y sin la necesidad de ningún software especializado. El modelado se realizó utilizando la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM) ampliamente utilizada, que además mejoró la visualización de la investigación concluida durante la tercera etapa. Para fortalecer aún más la validez de los modelos estadísticos, se utilizó el Análisis de Varianza (ANOVA). Los resultados del análisis revelaron que los modelos desarrollados son robustos y se pueden utilizar de forma segura con fines de predicción.El documento titulado “CAD-based automated design of FEA-ready cutting tools” presenta el desarrollo de una aplicación de diseñador con la implementación de la API de SolidWorks ™ implementada con VBA. El propósito de la aplicación desarrollada es generar automáticamente modelos CAD de herramientas de corte que se pueden utilizar con el software FEA. Al finalizar la aplicación, se han realizado con éxito una serie de pruebas de simulación para verificar la funcionalidad de los modelos generados. El resultado de simulación de las fuerzas de mecanizado al obtenido de forma experimental, superando el 90% en la mayoría de los casos. El documento titulado "FEM based mathematical modelling of thrust force during drilling of Al7075-T6" presenta el desarrollo de un modelo de predicción para las fuerzas generadas durante la perforación de Al7075-T6, con la ayuda de RSM y la implementación de 3D FEA. Se realizó una serie completa de 27 simulaciones 3D bajo diferentes condiciones de corte (velocidad y avance) además de los tres diámetros deherramienta diferentes que se utilizaron. Los resultados simulados se validaron mediante experimentos y la correlación entre los resultados simulados y experimentales superó el 95% en la mayoría de los casos. Después de analizar a fondo el modelo para determinar su precisión (5,9%) y fidelidad de ajuste, se concluye que el modelo desarrollado puede predecir con seguridad las fuerzas de empuje bajo ciertos límites que se discuten en esta investigación. Además, se introdujo la morfología de las virutas producidas durante la perforación de Al7075-T6.En el trabajo “3D FE modelling of machining forces during AISI 4140 hard turning” se presentó el desarrollo de un modelo 3D FE, así como un modelo de predicción de la principal fuerza de mecanizado inducida durante torneado duro de AISI-4140. Se realizaron una serie de 27 simulaciones 3D bajo diferentes condiciones de velocidad de corte y avance, además de las tres diferentes profundidades de corte. Los resultados numéricos obtenidos fueron validados mediante valores experimentales que se encuentran disponibles en la literatura y se observó que están en alta concordancia superando el 90% en la mayoría de las situaciones. La precisión (8.8%) y la bondad de ajuste del modelo estadístico, determinan que los modelos desarrollados (FE y estadístico) pueden predecir con fiabilidad las fuerzas de mecanizado resultantes cuando se aplican dentro del alcance de este estudio.Finalmente, en la publicación "Influence of the nose radius on the machining forces induced during AISI-4140 hard turning: A CAD-based and 3D FEM approach" un modelo 3D FE para el torneado de AISI-4140 como un modelo de predicción de la fuerza de mecanizado resultante, basado en métodos estadísticos. Se utilizó unconjunto de resultados experimentales que están disponibles en la bibliografía para verificar el modelo FE y, en consecuencia, se preparó un diseño completo de experimentos de acuerdo con tres niveles de velocidad de corte, velocidad de avance y radio de la punta de la herramienta. Se realizó una validación adicional del modelo estadístico para garantizar que el modelo pueda predecir con seguridad la fuerza de corte resultante dentro del rango de condiciones encontradas en el presente estudio. Finalmente, se investigó y presentó gráficamente la influencia del radio de la punta en las fuerzas de corte producidas.<br /

FEM based investigation on thrust force and torque during Al7075-T6 drilling

As modern industry advances, the demand for more time and cost effective machining is rising. In order to achieve high levels of standard during machining it is necessary to employ sophisticated techniques for precise prediction of various important parameters that relate to the machining processes. Such technique is the implementation of finite element modelling (FEM) which can become a valuable tool for researchers and industry engineers alike. In this work, the 3D modelling of Al7075-T6 drilling process with solid carbide tooling is being presented. DEFORM3D™ finite element analysis (FEA) software was utilized for simulating the drilling process based on frequently used cutting conditions; cutting speed of 100m/min and feed of 0.15mm/rev, 0.20mm/rev and 0.25mm/rev respectively. In order to approximate the complex phenomena that occur during drilling, the most critical factors were considered in the presented model such as the developed friction, heat transfer and damage interaction between the tool and the workpiece. Additionally, a validation of the generated results for thrust force and torque was performed by comparing the simulated results with experimental data. Three drilling experiments were carried out with the aid of a CNC machining center and a four component dynamometer in order to acquire the experimental values of thrust force and torque. Most of the simulations yielded results in accordance to the experimental ones with the agreement percentage reaching 95% in most cases for both the thrust force and torque, confirming the validity of the models and the accuracy of the simulated results

Quality performance evaluation of thin walled PLA 3D printed parts using the taguchi method and grey relational analysis

This paper investigates the quality performance of FDM 3D printed models with thin walls. The design of experiments method (DOE) was used and nine models of the same size were fabricated in a low-cost 3D printer using polylactic acid (PLA) material. Two limited studied parameters were considered (extraction temperature and wall thickness), each one having three levels. External X and Y dimensions were measured using a micrometer, as well as four surface roughness parameters (Ra, Rz, Rt, Rsm) with a surface tester. Two optimization techniques (the Taguchi approach and Grey relational analysis) were utilized along with statistical analysis to examine how the temperature and wall thickness affect the dimensional accuracy and the surface quality of the parts. The results showed that high extraction temperature and median wall thickness values optimize both dimensional accuracy and surface roughness, while temperature is the most important factor

Trochoidal Milling Path with Variable Feed. Application to the Machining of a Ti-6Al-4V Part

Trochoidal milling is a well-stablished machining strategy which still allows for the introduction of new approaches. This strategy can be applied to any kind of material, although it is usually associated to advanced materials, such as titanium and nickel alloys. This study is based on the adaptation of the feed speed of a milling tool with Ti-6Al-4V, so the chip width can be maintained constant without modifying the path geometry. A singularity in the experimental stage was to mill an Archimedes spiral groove instead of the conventional straight grooves. This made it possible to obtain a concave wall as well as a convex one and to optimize the amount of material used. The time efficiency compared to a constant feed, was slightly superior to 20%, reducing tool wear also. These techniques require milling machines with high mechanical and kinematic performance, as well as the absence of clearance between joints and a high acceleration capacity

CAD-Based 3D-FE Modelling of AISI-D3 Turning with Ceramic Tooling

In this study, the development of a 3D Finite Element (FE) model for the turning of AISI-D3 with ceramic tooling is presented, with respect to four levels of cutting speed, feed, and depth of cut. The Taguchi method was employed in order to create the orthogonal array according to the variables involved in the study, reducing this way the number of the required simulation runs. Moreover, the possibility of developing a prediction model based on well-established statistical tools such as the Response Surface Methodology (RSM) and the Analysis of Variance (ANOVA) was examined, in order to further investigate the relationship between the cutting speed, feed, and depth of cut, as well as their influence on the produced force components. The findings of this study point out an increased correlation between the experimental results and the simulated ones, with a relative error below 10% for most tests. Similarly, the values derived from the developed statistical model indicate a strong agreement with the equivalent numerical values due to the verified adequacy of the statistical model

Simulation of drilling manufacturing process based on a CAD-CAM system

Twist drills are geometrical complex tools and thus various researchers have adopted different approaches for their simulation. The present thesis acknowledges the increasing use of modern CAD systems and subsequently using the API (Application Programming Interface) of a typical CAD system, drilling simulations are carried out. The developed DRILL3D software routine, creates, via specifying parameters, tool geometries, so that using different cutting conditions, realistic solid models are produced incorporating all the relevant data involved. The 3D solid models of the undeformed chips coming from both cutting areas are segmented into smaller pieces, in order to calculate every primitive thrust force component involved with high accuracy. The resultant thrust force produced, is verified by adequate amount of experiments using a number of different tools, speeds and feed rates. The final data derived, consist of a platform for further direct simulations regarding the determination of tool wear, drilling optimizations etc. DRILL3D calculates the thrust force of both the cutting areas of the tool (main edges and chisel edge) simultaneously, which means that every simulation can substitute two separate lab experiments. Nevertheless, as the number of parameters involved is increasing, the amount of the necessary simulations becomes substantial. This is the reason that led to the combined use of the DRILL3D and the design of experiments methodology, which reduces to an impressive degree, the amount of the necessary digital experiments.Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη μοντέλων που προσομοιώνουν με ακρίβεια την κατεργασία της διάτρησης με τη βοήθεια συστήματος CAD/CAM. Τα τεχνολογικά και γεωμετρικά χαρακτηριστικά της κατεργασίας μελετήθηκαν με τη δημιουργία ενός κινηματικού μοντέλου προσομοίωσης, που αναπτύχθηκε για το σκοπό αυτό και το οποίο βασίστηκε στον προγραμματισμό ενός γενικής χρήσης συστήματος CAD/CAM. Οι τέσσερις προσεγγίσεις που ακολουθήθηκαν μέχρι τώρα από τους ερευνητές, για την μελέτη της κατεργασίας της διάτρησης (μαθηματική, εμπειρική, αναλυτική και χρήση στατιστικών εργαλείων ή μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης), συνδυάζονται όλες μαζί στην παρούσα διατριβή, ώστε να αξιοποιηθούν τα δυνατά στοιχεία της κάθε μίας. Οι γεωμετρικές περιγραφές τόσο του εργαλείου και των κατεργαζόμενων τεμαχίων, όσο και του απαραμόρφωτου αποβλίττου που προκύπτει, αναλαμβάνονται πλήρως να εκτελεστούν από το σύστημα CAD/CAM, με αποτέλεσμα την αυξημένη ακρίβεια στις διαστάσεις τους. Επιπλέον, δεν απαιτείται η άμεση εμπλοκή του χρήστη στην επίλυση πολύπλοκων μαθηματικών εξισώσεων στις τρεις διαστάσεις (3D), μιας και η επίλυση γίνεται αυτόματα από το ίδιο το σύστημα CAD/CAM που χρησιμοποιείται. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την προσομοίωση της κατεργασίας με την προτεινόμενη μεθοδολογία, επιβεβαιώθηκαν με ικανό αριθμό πειραμάτων. Τέλος, έγινε χρήση της τεχνικής του σχεδιασμού πειραμάτων σε συνδυασμό με την προτεινόμενη μεθοδολογία