Design and finite element analysis of a 3D-printed packaging insert

Diseño y análisis de elemento finito de un inserto paraempaque manufacturado por impresión 3D

Ismael Alejandro Muñoz Salazar ISAIAS EMMANUEL GARDUÑO OLVERA MAYRA DEL ANGEL MONROY (2023, [Artículo])

Packaging inserts play a crucial role in protecting products during transportation. However, their design and production processes often rely on conventional methods limiting equipment capabilities. Moreover, the empirical nature of their design can result in a lack of reliability in the final product. To address these challenges, this study aimed to validate the design of a packaging insert using the finite element method and subsequently create it using 3D printing. The chosen material is a thermoplastic polyurethane (TPU) filament commonly used in fused deposition filament printers for 3D printing. This process demonstrates the feasibility of using 3D printing to create cushioning inserts for packaging and employing finite element analysis to simulate the insert behavior. The main findings of this research highlight the potential benefits of numerical simulation, revealing the areas where the insert is primarily impacted by weight. Furthermore, the forces load and displacement simulation results confirm that the TPU elastic limit (3.9x106 MPa) is sufficient to handle the weight this insert intends to hold. These tools determine the viability of the proposed design for its intended application. Therefore, this study verifies that 3D printing is a reliable option for producing packaging inserts, offering significant advantages over traditional methods. These advantages include increased design flexibility and the ability to create custom inserts on demand.

Los insertos de empaque juegan un papel crucial en la protección de los productos durante el transporte. Sin embargo, sus procesos de diseño y producción a menudo se basan en métodos convencionales que limitan las capacidades del equipo. Además, la naturaleza empírica de su diseño puede resultar en una falta de confiabilidad en el producto final. Para abordar estos desafíos, este estudio tuvo como objetivo validar el diseño de un inserto de empaque utilizando el método de elementos finitos y posteriormente crearlo mediante impresión 3D. El material elegido es un filamento de poliuretano termoplástico (TPU) comúnmente utilizado en impresoras de filamento de deposición fundida para impresión 3D. Este proceso demuestra la viabilidad de utilizar la impresión 3D para crear insertos acolchados para empaques y emplear el análisis de elementos finitos para simular el comportamiento del inserto. Los principales hallazgos de esta investigación destacan los beneficios potenciales de la simulación numérica, revelando las áreas donde el inserto se ve afectado principalmente por el peso. Además, los resultados de la simulación de carga y desplazamiento de fuerzas confirman que el límite elástico de TPU (3.9x106 MPa) es suficiente para manejar el peso que este inserto pretende soportar. Estas herramientas determinan la viabilidad del diseño propuesto para su aplicación prevista. Por lo tanto, este estudio verifica que la impresión 3D es una opción confiable para producir insertos de empaque, que ofrece ventajas significativas sobre los métodos tradicionales. Estas ventajas incluyen una mayor flexibilidad de diseño y la capacidad de crear insertos personalizados bajo demanda.

Tipo de documento: cases studies.

I. Muñoz gratefully acknowledges support from Posgrado de CIATEQ. I. E. Garduño acknowledges support from the Investigadores por México - CONAHCYT program through project No. 674.

Ismael Muñoz: Conceptualization; methodology; validation; writing; revision; project administration; software; investigation; display; draft writing; reviewing and editing. Isaías E. Garduño: Conceptualization; methodology; validation; writing; revision; software; reviewing and editing. Mayra del Ángel Monroy: Conceptualization; supervision; methodology; validation; writing; revision; project management; formal analysis, draft writing: writing reviewing and editing.

Packaging insert Finite element analysis 3D printing Inserto para empaque Análisis por elemento finito Impresión 3D INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Parametrización de hidrogramas mediante interpolantes hermitianos

ALVARO ALBERTO ALDAMA RODRIGUEZ ALDO IVAN RAMIREZ OROZCO (1998, [Artículo])

La parametrización de hidrogramas resulta útil en la definición de avenidas de diseño, por lo que diversas opciones de parametrización han sido propuestas en la literatura. No obstante, éstas exhiben ciertas limitaciones que restringen su aplicación en la representación de hidrogramas naturales. Esto ha motivado a los autores a desarrollar una parametrización polinomial basada en el empleo de interpolantes hermitianos, cuyas principales propiedades son la continuidad de derivadas hasta de cierto orden y la invariancia de volumen. Dichas propiedades se demuestran en este artículo. También se presentan dos ejemplos de aplicación en los cuales se ha utilizado el procedimiento propuesto para definir la forma de un hidrograma unitario generado sintéticamente y para la representación de un hidrograma real de un solo pico.

Parametrización de avenidas Hidrogramas Avenidas de diseño INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Genome-wide association analyses of agronomic traits and Striga hermonthica resistance in pearl millet

Hussein Shimelis Chris Ojiewo Abhishek Rathore (2023, [Artículo])

Pearl millet (Pennisetum glaucum [L.] R. Br.) is a nutrient-dense, relatively drought-tolerant cereal crop cultivated in dry regions worldwide. The crop is under-researched, and its grain yield is low (< 0.8 tons ha−1) and stagnant in the major production regions, including Burkina Faso. The low productivity of pearl millet is mainly attributable to a lack of improved varieties, Striga hermonthica [Sh] infestation, downy mildew infection, and recurrent heat and drought stress. Developing high-yielding and Striga-resistant pearl millet varieties that satisfy the farmers’ and market needs requires the identification of yield-promoting genes linked to economic traits to facilitate marker-assisted selection and gene pyramiding. The objective of this study was to undertake genome-wide association analyses of agronomic traits and Sh resistance among 150 pearl millet genotypes to identify genetic markers for marker-assisted breeding and trait introgression. The pearl millet genotypes were phenotyped in Sh hotspot fields and screen house conditions. Twenty-nine million single nucleotide polymorphisms (SNPs) initially generated from 345 pearl millet genotypes were filtered, and 256 K SNPs were selected and used in the present study. Phenotypic data were collected on days to flowering, plant height, number of tillers, panicle length, panicle weight, thousand-grain weight, grain weight, number of emerged Striga and area under the Striga number progress curve (ASNPC). Agronomic and Sh parameters were subjected to combined analysis of variance, while genome-wide association analysis was performed on phenotypic and SNPs data. Significant differences (P < 0.001) were detected among the assessed pearl millet genotypes for Sh parameters and agronomic traits. Further, there were significant genotype by Sh interaction for the number of Sh and ASNPC. Twenty-eight SNPs were significantly associated with a low number of emerged Sh located on chromosomes 1, 2, 3, 4, 6, and 7. Four SNPs were associated with days-to-50%-flowering on chromosomes 3, 5, 6, and 7, while five were associated with panicle length on chromosomes 2, 3, and 4. Seven SNPs were linked to thousand-grain weight on chromosomes 2, 3, and 6. The putative SNP markers associated with a low number of emerged Sh and agronomic traits in the assessed genotypes are valuable genomic resources for accelerated breeding and variety deployment of pearl millet with Sh resistance and farmer- and market-preferred agronomic traits.

High-Yielding Varieties Striga-Resistant Agronomic Parameters CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA GENOME-WIDE ASSOCIATION STUDIES STRIGA HERMONTHICA PEARL MILLET

Hidrología de avenidas

ALVARO ALBERTO ALDAMA RODRIGUEZ (2000, [Artículo])

La hidrología de avenidas es un tema que ha cobrado mucha relevancia debido a las inundaciones recientemente provocadas por eventos hidrometeorológicos extremos en todo el mundo. Este artículo presenta los resultados de una serie de investigaciones que el autor y sus colaboradores han obtenido a lo largo de los años en la materia. En particular, se discuten métodos para la estimación de avenidas de diseño en presas y redes de ríos, para el tránsito hidrológico de avenidas en cauces y para el tránsito hidráulico de avenidas en redes de ríos con lagunas de interconexión.

Tránsito inverso Parametrización de avenidas Hidrogramas Probabilidad multivariada INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Agro-morphological characterization and estimation of genetic parameters of spring maize hybrids in the inner plains of Far-West Nepal

Sandesh Thapa Darbin Joshi (2022, [Artículo])

Heat Resilient Maize Phenotypic Coefficient of Variation Heritable Traits CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA GENETIC PARAMETERS MAIZE HYBRIDS

Comparación de parámetros meteorológicos dentro y fuera de un invernadero para el cálculo de los requerimientos hídricos de un cultivo bajo condiciones de invernadero en Ocuituco, Morelos

Helene Emmi Karin Unland Weiss JUAN MANUEL ANGELES HERNANDEZ (2011, [Ítem publicado en memoria de congreso])

En la República Mexicana, la agricultura de riego actualmente consume el 78% del agua total utilizada, mientras que, la demanda de agua por otros usos (doméstico, servicios, industrial y recreación) está en aumento continuo, lo que ha causado una tendencia a reducir el porcentaje de agua disponible para la agricultura, aunando que la demanda de alimentos por la población es cada vez mayor. Para ofrecer una solución a esta problemática de la agricultura de riego, se busca incrementar la productividad del agua. La agricultura protegida bajo condiciones de invernadero representa una excelente alternativa para reducir los volúmenes de agua aplicados a los cultivos y al mismo tiempo, elevar la producción, lo cual se refleja en el incremento de la superficie con invernaderos en los últimos años y en el incremento de la tecnificación de riego incluyendo el uso de sistemas de riego de alta eficiencia. Un aspecto emergente del proceso de tecnificación es la instrumentación de los invernaderos con sensores agrometeorológicos para determinar los requerimientos hídricos reales de los cultivos bajo condiciones de invernadero, ya que hay diferencias importantes entre las condiciones ambientales dentro y fuera del invernadero. Como parte de este estudio, se instrumentó un invernadero en la población de Ocuituco, estado de Morelos, para llevar a cabo la producción de un cultivo de jitomate indeterminado, desarrollado bajo condiciones de ambiente protegido. Los datos de los sensores adentro y afuera del invernadero se utilizaron para estimar la evapotranspiración de referencia (ETo).

Cultivos alimenticios Parámetros meteorológicos Invernaderos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Determinación en laboratorio de los parámetros reológicos de mezclas agua-sedimentos para el cálculo de flujos de lodos y debris

ISAAC BONOLA ALONSO (2002, [Artículo])

Con el fin de predecir y tomar medidas de prevención, se presentan los modelos numéricos desarrollados para conocer parámetros reológicos de las mezclas de agua-sedimentos.

Flujo de lodos Parámetros reológicos Simulación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Development and demographic parameters of Fall Armyworm (Spodoptera frugiperda J.E. Smith) when feeding on rice (Oryza sativa)

Timothy Joseph Krupnik (2023, [Artículo])

Fall Armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), native to the Americas, is a polyphagous insect pest feeding on more than 350 plant species. We studied the developmental and demographic parameters of the maize (Zea mays) strain of FAW on rice (Oryza sativa), and compared the results with its prime host, maize. The developmental period from egg to adult among rice varieties did not differ significantly; however, it did differ significantly between rice and maize, as feeding on rice rather than maize extends development duration of FAW larvae by 15.15%. FAW larvae collected and reared on maize were found to be of significantly higher weight than those reared on rice at two sequential dates of their development; pupal weight however was observed as statistically similar between these two host crops. Regardless of the host, female adults always emerged before males; in maize, female FAW appeared 3.36 days earlier than males. Females derived from rice had longer pre-oviposition periods and shorter oviposition ones than those derived from maize. In rice and maize, the age-specific fecundity rate (mx) peaked at 40 days and 33 days, respectively. When the Fall Armyworm consumed maize instead of rice, there was an increase in the reproduction rate (R 0), the intrinsic rate of natural increase (rm), and the finite rate of increase (λ). For instance, when FAW fed on rice, the rm value was 0.121, whereas it rose to 0.173 when FAW fed on maize. Feeding on rice instead of maize resulted in significantly longer mean length of generation (tG) and doubling time (tD) for the fall armyworm (FAW). This suggests that it took a longer time for the FAW population to double when it was fed rice under controlled greenhouse conditions. In summary, our research suggests that FAW can survive and complete its life cycle on rice plants and on multiple varieties of rice in Bangladesh. However, field verification is necessary before drawing strong conclusions as to the risk posed by FAW in rice. This requires additional studies of FAW and associated insect community dynamics under non-controlled conditions and in the context of multi-species interactions in Asian rice fields.

Invasive Pest Life Table Parameters CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA HOST PLANTS PESTS RICE SPODOPTERA FRUGIPERDA FALL ARMYWORMS

Avances en Agricultura Sustentable : Resultados de plataformas de investigación Hub Pacífico Norte 2010-2021

Simon Fonteyne Nele Verhulst (2022, [Libro])

Esta edición presenta los resultados de la red de plataformas en el Hub Pacífico Norte, misma que resulta de la colaboración entre el CIMMYT; el Patronato para la Investigación y Experimentación Agrícola del Estado de Sonora A.C. (PIEAES); el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP); la Asociación de Agricultores del Río Sinaloa Poniente (AARSP); la Asociación de Agricultores del Río Fuerte Sur (AARFS); la Asociación de Agricultores del Río Culiacán (AARC); la Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS); Servicios Agrofinancieros del Norte S.A. de C.V. (SAFINSA); el Club de Labranza de Conservación del Valle del Évora; Granera del Noroeste S.A. de C.V; y el Instituto de Ciencias Agrícolas de la Universidad Autónoma de Baja California (ICA-UABC). Los lectores podrán encontrar en este libro los resultados de las plataformas con más tiempo de operación, en donde ya se han podido generar suficientes datos para sacar conclusiones basadas en evidencias sólidas. Esperamos que el libro pueda servir de inspiración a los productores para que busquen que sus actividades en el campo sean más productivas, rentables y sustentables.

Plataformas de Investigación Maíz Amarillo Pulgón Áreas de extensión Módulos demostrativos Autosuficiencia Alimentaria Uso de Insumos Ganancias para el Productor Nodos de Innovación CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA AGRICULTURA DE CONSERVACIÓN COSTOS DE PRODUCCIÓN EUTROFIZACIÓN MONOCULTIVO DEGRADACIÓN DEL SUELO CONTAMINACIÓN PLAGUICIDAS CAMBIO CLIMÁTICO PLATAFORMAS DE INNOVACIÓN EXTENSIÓN AGRÍCOLA AUTOSUFICIENCIA INSUMOS AGRÍCOLAS CONSERVATION AGRICULTURE PRODUCTION COSTS EUTROPHICATION MONOCULTURE SOIL DEGRADATION CONTAMINATION PESTICIDES CLIMATE CHANGE INNOVATION PLATFORMS AGRICULTURAL EXTENSION SELF-SUFFICIENCY FARM INPUTS

Diseño y desarrollo de dispositivo de sujeción hidráulica para el proceso de brochado

Design and development of hydraulic clamping device for broaching process

Jorge Morales Carlos Álvarez Raúl Pérez Bustamante (2023, [Artículo])

Se desarrollo un dispositivo de sujeción hidráulica para el proceso de brochado de Brackets usados en los sistemas de frenado de automóviles, que permite reducir la variación del proceso de corte al mejorar el sistema de sujeción y con ello limitar la deformación de la pieza luego de haber sido procesada. Con este concepto de dispositivo es posible mejorar las condiciones del proceso de producción, como lo son: velocidad de corte, reducción de tiempo ciclo, rendimiento de la operación, reducción de costo de scrap, y reducción de tiempo muerto por sobre ajuste de proceso y cambio de modelo. Adicional, se hizo el desarrollo de un sistema de detección de pieza presente que permite captar cuando una pieza no es colocada correctamente en el dispositivo antes de iniciar el ciclo de corte, con esto es posible detectar fallas en el proceso que representen un riesgo para la operación. Durante la etapa de diseño se realizó una simulación del proceso de maquinado en condiciones extremas y condiciones ideales para medir la deformación de la pieza y con esto obtener los parámetros adecuados de corte para la puesta en marcha del dispositivo de sujeción. Para la validación del modelo, se realizó un estudio de habilidad de proceso Cpk y Ppk (acorde a los requerimientos de cliente) para evaluar que el nuevo proceso es eficiente y se encuentra bajo control.

A hydraulic clamping device was developed for the broaching process of Brackets used in automotivebraking systems, which allows reducing the variation of the cutting process by improving the clamping system andthereby limiting the deformation of the piece after having been processed. With this concept of device, it is possibleto improve the conditions of the production process such as: cutting speed, cycle time reduction, operationperformance, scrap cost reduction, and downtime reduction due to process over-adjustment and change over.Additionally, the development of a part detection system was made that allows capturing when a part is not correctlyplaced in the device before starting the cutting cycle, with this it is possible to detect failures in the process thatrepresent a risk to the operation. During the design stage, a simulation of the machining process was carried outin extreme conditions and ideal conditions to measure the deformation of the part and with this obtain theappropriate cutting parameters for the implementation of the clamping device. For the validation of the model, aCpk and Ppk process ability study was carried out (according to customer requirements) to assess that the newprocess is efficient and is under control.

Agradecemos al Centro de Investigación y Asistencia Técnica del Estado de Querétaro, A.C. (CIATEQ) y a la empresa donde fue desarrollado el proyecto por todas las facilidades otorgadas para la realización de dicho proyecto, de igual manera, agradecer por el apoyo brindado a todas las personas involucradas directa o indirectamente en el desarrollo de este trabajo.

Agradecimientos de autoría: Jorge Alberto Morales Martínez: Conceptualización; Metodología; Software; Análisis formal; Investigación; Adquisición de fondos; Recursos; Análisis de datos; Borrador original; Administración de proyecto, Revisión y edición. Carlos Marín: Conceptualización; Ideas; Análisis de datos; Software; Análisis formal y Supervisión. Raúl Pérez Bustamante: Revisión y edición.

Dispositivo de sujeción Proceso de brochado Bracket Sistema de frenado Parámetros de corte Cpk Ppk Clamping device Broaching process Brake system Cutting parameters INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS