Naarmate de feestdagen naderen, mensen denken misschien aan leuke doe-het-zelf-houtbewerkingsprojecten om cadeau te doen. Maar er is vaak een discrepantie tussen het ontwerpen van een object en het bedenken van de beste manier om het te maken.

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Washington Carpentry Compiler gemaakt, een digitale tool waarmee gebruikers houtbewerkingsprojecten kunnen ontwerpen. Als een project eenmaal is ontworpen, de tool creëert geoptimaliseerde fabricage-instructies op basis van de materialen en apparatuur die een gebruiker beschikbaar heeft. Het team presenteerde dit onderzoek op 19 november op SIGGRAPH Asia in Brisbane, Australië.

"Om een ​​goed ontwerp te maken, je moet nadenken over hoe het zal worden gemaakt, " zei senior auteur Adriana Schulz, een assistent-professor aan de Paul G. Allen School of Computer Science &Engineering. "Dan hebben we het zeer moeilijke probleem om de fabricage-instructies te optimaliseren terwijl we ook het ontwerp optimaliseren. Maar als je zowel ontwerp als fabricage als programma's beschouwt, je kunt methoden uit programmeertalen gebruiken om problemen in timmerwerk op te lossen, dat is echt gaaf."

Voor timmerwerkcompiler, de onderzoekers creëerden een systeem genaamd Hardware Extensible Languages ​​for Manufacturing, of HELM. HELM bestaat uit twee verschillende programmeertalen:een taal op hoog niveau voor het ontwerpen van een object, en vervolgens een taal op laag niveau voor de fabricage-instructies.

"Stel dat ik een stuk hout wil maken dat in een hoek van 45 graden is gesneden, " zei Schulz. "In de gebruikersinterface van het ontwerp, Ik maak een doos en dan trek ik een lijn waar ik de snede wil hebben en zeg tegen de computer 'Verwijder dit onderdeel'. Dat is de taal op hoog niveau. Dan zegt de lage taal:'Neem een ​​twee-bij-vier, neem je hakselzaag, stel uw hakzaag in op een hoek van 45 graden, lijn het hout uit met uw hakzaag en hak.'"

Terwijl de gebruiker een object ontwerpt met behulp van de taal op hoog niveau, die lijkt op standaard CAD-software, een compiler controleert of het ontwerp mogelijk is op basis van de gereedschappen en materialen die de gebruiker heeft gespecificeerd. Als de gebruiker klaar is met ontwerpen, de compiler komt met een set optimale fabricage-instructies op basis van verschillende kosten.

"Als je een boekenkast wilt maken, het geeft je meerdere plannen om het te maken, "Zei Schulz. "Men zou minder materiaal kunnen gebruiken. Een andere kan nauwkeuriger zijn omdat deze een nauwkeuriger hulpmiddel gebruikt. En een derde is sneller, maar het gebruikt meer materiaal. Al deze plannen maken dezelfde boekenkast, maar qua kosten zijn ze niet identiek. Dit zijn voorbeelden van afwegingen die een ontwerper zou kunnen onderzoeken."

De compiler moet een enorme hoeveelheid mogelijke combinaties van instructies doorzoeken om de beste te vinden. Maar als het fabricage-instructies als een programma behandelt, dan kan het programmeertrucs gebruiken om het zoeken te vereenvoudigen en veelbelovende kandidaten te selecteren.

"Het ene programma heeft misschien een goede manier om de rand van de tafel te maken; een ander vindt een goede manier om de poten te maken, " zei co-auteur Zachary Tatlock, een universitair hoofddocent aan de Allen School. "En we kunnen die vinden en opnieuw combineren om het beste algemene plan te maken."

Momenteel optimaliseert Carpentry Compiler fabricageplannen op basis van fabricagetijd en precisie. In de toekomst, het team wil dat het rekening houdt met de oriëntatie van de granen en de onzekerheid bij het gebruik van specifieke soorten gereedschappen. Vanaf daar, het team hoopt dit idee uit te breiden naar meer complexe projecten, zoals een project dat houtbewerking en 3D-printen vereist.

"De toekomst van de maakindustrie gaat over het kunnen creëren van diverse, aanpasbare hoogwaardige onderdelen, "Zei Schulz. "Vorige revoluties gingen vooral over productiviteit. Maar nu gaat het erom wat we kunnen maken. En wie kan het halen."