211service.com
Design en de nieuwe industriële revolutie
Als je het nog niet had gehoord, is er een nieuwe industriële revolutie die de wereld overspoelt. Deze revolutie, zeggen de voorvechters van deze nieuwe manier van maken, is het resultaat van drie factoren die samen de aard en de economie van de productie veranderen.
De eerste is gratis software voor het ontwerpen van complexe 3D-objecten; het bekendste voorbeeld is Google Sketchup.
De tweede is 3D-printen waarbij geautomatiseerde machines virtuele ontwerpen omzetten in fysieke modellen die je kunt porren, strelen en knijpen.
Ten slotte is er de scherpe daling van de kosten van 3D-printers en andere rapid prototyping-technieken. Dit maakt het ineens praktisch en winstgevend om op bestelling te maken in plaats van massaproductie.
Dat heeft geleid tot een enorme toename van het aantal websites waar je dingen kunt kopen die op aanvraag zijn, zoals op maat gemaakte Lego-achtige stenen bijvoorbeeld. Je plaatst je bestelling via een website, de bestelling wordt rechtstreeks naar een 3D-printer gestuurd die de steen maakt die je dan in de volgende post toegestuurd krijgt. De ontwerper, die de steen niet eens ziet, steekt gewoon de winst in zijn zak.
Tenminste, zo wordt deze revolutie gepromoot. De realiteit is dat als je iets complexer wilt maken dan een plastic baksteen, je al snel tegen de beperkingen van snelle fabricageprocessen aanloopt.
Deze processen vallen in twee categorieën: additief en subtractief. Subtractieve technieken zoals machinale bewerking op hoge snelheid zijn snel, maar kunnen bepaalde complexe vormen niet creëren. Additieve technieken zoals lasersinteren van metaalpoeder (een soort 3D-printen) kunnen niet gemakkelijk grote vaste objecten maken omdat interne spanningen zich ophopen in de vaste delen als ze afkoelen, wat leidt tot vervormingen.
Deze problemen, of in ieder geval soortgelijke problemen, hebben fabrikanten eeuwenlang geplaagd. Het is dus geen verrassing dat ze de nieuwe industriële revolutie dreigen te laten ontsporen voordat deze veel vaart heeft gekregen.
Vandaag zeggen Olivier Kerbrat en vrienden van het Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes in Frankrijk echter dat ze een manier hebben bedacht om dit probleem aan te pakken.
Hun oplossing is een programma dat een ontwerp analyseert en uitwerkt hoe moeilijk het is om het te maken met een bepaalde fabricagetechniek. Het houdt rekening met factoren die de maakbaarheid beïnvloeden, zoals de grootte van het object, het volume, de flexibiliteit van een bepaald snijgereedschap en de afstand van delen van het object tot het midden van het productieplatform (en kan dus extra ondersteuning nodig hebben) enzovoorts.
Vervolgens kleurt het het virtuele object in kleur volgens de moeilijkheidsgraad van vervaardiging (zie afbeelding hierboven). De ontwerper kan dan wijzigingen aanbrengen die de zaken verbeteren.
Dat is een nieuwe manier van denken over fabricage. In het verleden richtten ontwerpers zich simpelweg op de geschiktheid van een product voor zijn doel, of het nu een motoronderdeel of een bouwsteen was. Ze zouden een fabricagetechniek in gedachten hebben gehad en de voor- en nadelen ervan moeten accepteren.
Wat Kerbrat en co mogelijk maken, is een nieuwe manier van denken waarin fabrikanten kunnen zien welke onderdelen van een product het beste passen bij verschillende soorten fabricage. De ontwerpen kunnen vervolgens worden aangepast of zelfs opgebroken, zodat verschillende onderdelen op de meest kosteneffectieve manier worden gemaakt. (Uiteraard moeten deze onderdelen later weer gemonteerd worden en daar moet rekening mee gehouden worden.)
Maar het belangrijkste punt is dat fabrikanten zowel additieve als subtractieve productieprocessen tegelijkertijd kunnen gebruiken.
Zogenaamd ontwerp voor fabricage is geen nieuw idee, maar het is altijd meer een zwarte kunst dan een vorm van engineering geweest. Door deze manier van denken in te bouwen in de tools die worden gebruikt in standaard computerondersteund ontwerp, is het mogelijk dat Kerbrat en co het veel gemakkelijker zullen maken. Dat moet de doorlooptijd verkorten, de kosten verlagen en, aantoonbaar, de kwaliteit verbeteren.
Het enige wat we nu nog nodig hebben, is dat Google dit idee, of iets dergelijks, in Sketchup opneemt. Gratis.
Lang leve de revolutie!
Referentie: arxiv.org/abs/1106.3176 : Een nieuwe DFM-aanpak om machinale bewerking en additieve productie te combineren