Design och den nya industriella revolutionen

Om du inte hade hört det så är det en ny industriell revolution som sveper över världen. Denna revolution, säger förkämparna för denna nya typ av tillverkning, är resultatet av tre faktorer som tillsammans förändrar tillverkningens natur och ekonomi.

Den första är fri programvara för att designa komplexa 3D-objekt; det mest kända exemplet är Google Sketchup.

Den andra är 3D-utskrift där datoriserade maskiner förvandlar virtuella mönster till fysiska modeller som du kan prodda, smeka och klämma.

Slutligen finns det den kraftiga nedgången i kostnaden för 3D-skrivare och andra snabba prototyptekniker. Detta gör det plötsligt praktiskt och lönsamt att göra-on-demand istället för att massproducera produkter.

Det har lett till en enorm ökning av antalet webbplatser där du kan köpa saker som är gjorda på begäran, saker som skräddarsydda Lego-liknande klossar till exempel. Du lägger din beställning via en hemsida, beställningen skickas direkt till en 3D-skrivare som gör klossen som sedan skickas till dig i nästa inlägg. Designern, som inte ens ser tegelstenen, plockar bara in vinsten.

Åtminstone är det så denna revolution främjas. Verkligheten är att om du vill göra något mer komplext än en plasttegel kommer du snart att stöta på begränsningarna med snabba tillverkningsprocesser.

Dessa processer delas in i två kategorier: additiv och subtraktiv. Subtraktiva tekniker som höghastighetsbearbetning är snabba men kan inte skapa vissa komplexa former. Additiv teknik som lasersintring av metallpulver (en typ av 3D-utskrift) kan inte lätt göra stora fasta föremål eftersom inre spänningar byggs upp i de fasta delarna när de svalnar, vilket leder till förvrängningar.

Dessa problem, eller åtminstone sådana som dem, har bekymrat tillverkarna i århundraden. Så det är ingen överraskning att de hotar att spåra ur den nya industriella revolutionen innan den har tagit mycket fart.

Men idag säger Olivier Kerbrat och kompisar vid Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes i Frankrike att de har hittat på ett sätt att ta itu med detta problem.

Deras lösning är ett program som analyserar en design och räknar ut hur svår den är att göra med en given tillverkningsteknik. Den tar hänsyn till faktorer som påverkar tillverkningsbarheten, såsom storleken på föremålet, dess volym, flexibiliteten hos ett givet skärverktyg och avståndet mellan delar av föremålet från mitten av tillverkningsplattformen (och därför kan behöva extra stöd) och så vidare.

Den färgkodar sedan det virtuella objektet efter dess tillverkningssvårigheter (se bilden ovan). Designern kan sedan göra ändringar som förbättrar saken.

Det är ett nytt sätt att tänka på tillverkning. Tidigare fokuserade designers helt enkelt på en produkts lämplighet för dess syfte, vare sig det var en motordel eller en byggnadssten. De skulle ha haft en tillverkningsteknik i åtanke och helt enkelt fått acceptera dess fördelar och nackdelar.

Det Kerbrat och co möjliggör är ett nytt sätt att tänka där tillverkare kan se vilka delar av en produkt som är bäst lämpade för olika typer av tillverkning. Designen kan sedan modifieras eller till och med delas upp så att olika delar tillverkas på det mest kostnadseffektiva sättet. (Naturligtvis måste dessa delar monteras igen senare och detta måste beaktas.)

Men nyckeln är att tillverkare kan använda både additiva och subtraktiva tillverkningsprocesser samtidigt.

Så kallad design för tillverkning är ingen ny idé men det har alltid varit mer en svartkonst än en form av ingenjörskonst. Genom att bygga in detta sätt att tänka i verktygen som används i standard datorstödd design, är det bara möjligt att Kerbrat och co kommer att göra det mycket enklare. Det borde minska ledtiderna, sänka kostnaderna och, utan tvekan, förbättra kvaliteten.

Allt vi behöver nu är Google för att inkludera den här idén, eller något liknande, i Sketchup. Gratis.

Länge leve revolutionen!

Ref: arxiv.org/abs/1106.3176 : En ny DFM-metod för att kombinera bearbetning och additiv tillverkning

Dölj