Design und die neue industrielle Revolution

Wenn Sie es noch nicht gehört haben, gibt es eine neue industrielle Revolution, die die Welt erfasst. Diese Revolution, sagen die Verfechter dieser neuen Art der Herstellung, ist das Ergebnis von drei Faktoren, die zusammen die Natur und die Wirtschaftlichkeit der Fertigung verändern.

Die erste ist kostenlose Software zum Entwerfen komplexer 3D-Objekte; das bekannteste Beispiel ist Google Sketchup.

Der zweite ist der 3D-Druck, bei dem computergesteuerte Maschinen virtuelle Designs in physische Modelle umwandeln, die Sie bewegen, streicheln und drücken können.



Schließlich gibt es den steilen Rückgang der Kosten für 3D-Drucker und andere Rapid-Prototyping-Techniken. Das macht es plötzlich praktisch und rentabel, Produkte nach Bedarf zu machen, anstatt Produkte in Serie zu produzieren.

Dies hat zu einer enormen Zunahme der Anzahl von Websites geführt, auf denen Sie Dinge kaufen können, die auf Anfrage hergestellt werden, beispielsweise maßgeschneiderte Lego-ähnliche Steine. Sie geben Ihre Bestellung über eine Website auf, die Bestellung wird direkt an einen 3D-Drucker gesendet, der den Ziegel herstellt, der Ihnen dann im nächsten Post zugesandt wird. Der Designer, der den Ziegel nicht einmal sieht, steckt den Gewinn einfach ein.

Zumindest wird diese Revolution so gefördert. Die Realität ist, dass Sie, wenn Sie etwas Komplexeres als einen Kunststoffziegel herstellen möchten, bald an die Grenzen von Rapid Manufacturing-Prozessen stoßen.

Diese Prozesse fallen in zwei Kategorien: additiv und subtraktiv. Subtraktive Techniken wie die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung sind schnell, können jedoch keine bestimmten komplexen Formen erzeugen. Additive Techniken wie das Lasersintern von Metallpulver (eine Art 3D-Druck) können nicht ohne weiteres große feste Objekte herstellen, da sich in den festen Teilen beim Abkühlen innere Spannungen aufbauen, die zu Verzerrungen führen.

Diese oder zumindest ähnliche Probleme beunruhigen Hersteller seit Jahrhunderten. Es ist daher nicht verwunderlich, dass sie drohen, die neue industrielle Revolution zu entgleisen, bevor sie viel Fahrt aufgenommen hat.

Heute jedoch sagen Olivier Kerbrat und seine Freunde vom Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes in Frankreich, dass sie sich einen Weg ausgedacht haben, dieses Problem anzugehen.

Ihre Lösung ist ein Programm, das ein Design analysiert und herausfindet, wie schwierig es mit einer bestimmten Fertigungstechnik ist. Es berücksichtigt Faktoren, die die Herstellbarkeit beeinflussen, wie die Größe des Objekts, sein Volumen, die Flexibilität eines bestimmten Schneidwerkzeugs und den Abstand der Teile des Objekts von der Mitte der Fertigungsplattform (und benötigt daher möglicherweise zusätzliche Unterstützung). und so weiter.

Anschließend wird das virtuelle Objekt entsprechend seiner Herstellungsschwierigkeit farblich gekennzeichnet (siehe Bild oben). Der Designer kann dann Änderungen vornehmen, die die Sache verbessern.

Das ist eine neue Art, über die Herstellung nachzudenken. In der Vergangenheit konzentrierten sich Konstrukteure einfach auf die Eignung eines Produkts für seinen Zweck, sei es ein Motorteil oder ein Baustein. Sie hätten eine Fertigungstechnik im Auge gehabt und mussten deren Vor- und Nachteile einfach in Kauf nehmen.

Was Kerbrat und Co. ermöglichen, ist ein neues Denken, bei dem Hersteller erkennen können, welche Teile eines Produkts für unterschiedliche Fertigungsarten am besten geeignet sind. Die Designs können dann modifiziert oder sogar aufgebrochen werden, um verschiedene Teile auf die kostengünstigste Weise herzustellen. (Diese Teile müssen natürlich später wieder zusammengebaut werden und dies muss berücksichtigt werden.)

Entscheidend ist jedoch, dass Hersteller gleichzeitig additive und subtraktive Fertigungsverfahren einsetzen können.

So genanntes Design for Manufaktur ist keine neue Idee, aber es war schon immer eher eine schwarze Kunst als eine Form der Ingenieurskunst. Durch die Integration dieser Denkweise in die Werkzeuge, die im standardmäßigen computergestützten Design verwendet werden, ist es nur möglich, dass Kerbrat und Co es viel einfacher machen. Das soll Durchlaufzeiten verkürzen, Kosten senken und wohl auch die Qualität verbessern.

Jetzt brauchen wir nur noch Google, um diese Idee oder etwas Ähnliches in Sketchup aufzunehmen. Kostenlos.

Lang lebe die Revolution!

Ref: arxiv.org/abs/1106.3176 : Ein neuer DFM-Ansatz zur Kombination von maschineller Bearbeitung und additiver Fertigung

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