Als je er niet van houdt om door grote winkels te dwalen op zoek naar de meubels die je nodig hebt, en dan worstelen om het in elkaar te zetten, onderzoekers hebben een oplossing voorgesteld:slimme software waarmee u uw eigen meubelen kunt ontwerpen, 3D-print de verbindingen en monteer de hele structuur thuis.

"Dit werk heeft gevolgen voor het veranderen van de manier waarop de toeleveringsketen werkt, " zei Karthik Ramani, Donald W. Feddersen hoogleraar werktuigbouwkunde van de Purdue University. "Een tool als deze maakt van consumenten producenten."

De onderzoekers presenteerden de tool, genaamd "Shape Structuralizer, " op de 2019 ACM CHI-conferentie over menselijke factoren in computersystemen in Glasgow, Schotland op maandag (6 mei).

Er is één probleem:de industrieën voor zo'n tool - een manier om onderdelen op te halen om je ontwerpen in 3D te printen of om de onderdelen naar je toe te laten sturen - bestaan ​​nog niet.

"We weten nog niet welke vorm de ideeën die we hebben gedemonstreerd zullen aannemen wanneer ze beschikbaar zijn voor consumenten. Maar we hebben een manier aangetoond waarop een tool zich kan aanpassen aan de gebruiker in plaats van andersom, "Zei Ramani. "Dit zou de productie lokaliseren en vervelende stappen tussen ontwerp en fabricage doorbreken."

Shape Structuralizer is een stap in de richting van het creëren van deze industrieën door structuurontwerp "open-source, " net zoals Apple een platform biedt voor iedereen om apps te maken, of hoe Tesla zijn patenten op elektrische autotechnologie vrij beschikbaar maakte voor het publiek.

Open-sourcetechnologie is trending met de zogenaamde "makersbeweging, " waarin mensen hun eigen diensten en producten ontwerpen of uitvinden.

Ramani's C Design Lab werkt aan manieren om de beweging van de maker te verbinden met productie. Zijn team ontwikkelt algoritmen die de bruikbaarheid en efficiëntie van het ontwerpen van 3D-geprinte objecten vergroten, zoals een hulpmiddel voor het bouwen van constructies gemaakt van karton of een platform dat een op zichzelf staande 3D-printer is.

Huidige tools voor structuurontwerp en -analyse, zoals computer-aided design (CAD) en eindige-elementenanalyse (FEA), vereisen veel kennis en training om te gebruiken. Ze hebben ook geen ingebouwde assistentie voor iemand zonder technische of architecturale achtergrond. Dit was voor Ramani's lab aanleiding om Shape Structuralizer te creëren.

Met Shape Structuralizer, een gebruiker scant of importeert eerst een vorm in het programma. Vervolgens begeleidt en valideert de tool het ontwerp, automatisch een schatting van het gewicht of de krachten die elk deel van de constructie zou kunnen opnemen, alternatieve ontwerpen rangschikken en de grootte van connectoren berekenen binnen een steiger van wat een complete structuur zal worden.

De onderzoekers ontdekten dat studiedeelnemers met weinig ervaring in ontwerp of fabricage toch een structureel gezond object konden bouwen, zoals een boekenplank met 3D-geprinte voegen, in minder dan 35 minuten.

"Het is alsof Google raadt wat je van plan bent te zoeken op basis van wat je typt. Shape Structuralizer raadt wat je van plan bent te ontwerpen op basis van de vorm die je hebt geïmporteerd en hoe je in het programma werkt, ' zei Ramani.

Hoewel bedoeld om 3D-printen en structuurontwerp toegankelijker te maken voor het grote publiek, deze tools vereenvoudigen ook de workflow voor diegenen die zich willen specialiseren in ontwerp en fabricage. Vorm Structuralizer, bijvoorbeeld, combineert de expertise van meerdere velden in één systeem, waardoor meubeldesign sneller en efficiënter wordt.

"We willen iedereen in staat stellen structuren te ontwerpen - en ervoor te zorgen dat ze structureel gezond zijn, ' zei Ramani.