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Thijs Roumen

„Portable Models for Laser Cutting“

Laserschneiden ist ein schnelles und präzises Fertigungsverfahren. Dies hat das Laserschneiden zu einem starken Anwärter auf die industrielle Produktion gemacht. Seit die Patente für die ursprüngliche Technologie abzulaufen begannen, nahm eine wachsende Gemeinschaft von Technikbegeisterten die Technologie an und begann, ihre Modelle online zu teilen. Überraschenderweise scheinen die gemeinsam genutzten Modelle größtenteils Einzelstücke zu sein (z. B. zeigen sie stolz, was eine einzelne Person an einem Nachmittag entwickeln kann). Damit das Laserschneiden zu einem relevanten Mainstream-Phänomen wird (im Gegensatz zu den derzeitigen Technikbegeisterten und Industrieanwendern), ist es entscheidend, den Benutzern zu ermöglichen, Modelle zu reproduzieren, die von erfahreneren Modellierern erstellt wurden, und auf der Arbeit anderer aufzubauen, anstatt Einzelstücke zu erstellen.

Wir schaffen eine technologische Basis, die es Benutzern ermöglicht, auf der Arbeit anderer aufzubauen — eine Entwicklung, die derzeit gehemmt wird durch die Verwendung von Austauschformaten, die mechanische Unterschiede zwischen Maschinen außer Acht lassen und daher Auswirkungen darauf übersehen, wie gut Teile mechanisch zusammenpassen (aka Passung).

Damit sich das Feld sich weiterentwickeln kann, brauchen wir eine maschinenunabhängige Infrastruktur für gemeinsame Nutzung.

In dieser Dissertation präsentieren wir drei Ansätze, die uns zu diesem Ziel näherbringen:

(1) 2D-Schnittpläne, die gegenüber Maschinenvariationen tolerant sind. Unser erster Ansatz ist ein minimalinvasiver Ansatz: Wir ersetzen maschinenspezifischer Elemente in Schnittplänen durch tolerantere Elemente unter Verwendung mechanischer Hacks wie Federn und Keile. Die resultierenden Modelle können auf jedem handelsüblichen Laserschneider und in einer Reihe von Materialien hergestellt werden.

(2) Teilen von Modellen in 3D. Um auf der Arbeit anderer aufbauen zu können, erstellen wir eine 3D-Modellierungsumgebung für das Laserschneiden (kyub). Nachdem die Benutzer ein Modell entworfen haben, exportieren sie ihre 3D-Modelle in 2D-Schnittpläne, die für die jeweilige Maschine und das vorhandene Material optimiert sind. Wir erweitern diese volumetrische Umgebung mit Tools zum Bearbeiten einzelner Platten, sodass Benutzer die Effizienz der volumetrischen Bearbeitung nutzen und gleichzeitig die detailliertesten Elemente beim Laserschneiden (Platten) steuern können.

(3) Umwandlung von legacy 2D-Schnittplänen in 3D-Modelle. Um mit legacy Modellen umzugehen, entwickeln wir Software, um 3D-Modelle interaktiv aus 2D-Schnittplänen zu rekonstruieren. Dies ermöglicht Benutzern, die Modelle auf produktivere Weise wiederzuverwenden. Wir überdenken dies, indem wir den Rekonstruierungsprozess für eine große Teilmenge von Modellen automatisieren.

Die oben genannte Software ist in ein größeres System integriert (kyub, 140.000 Codezeilen). Diese Systemintegration ermöglicht es, den tatsächlichen Gebrauch voranzutreiben, was wir in einer Reihe von Workshops demonstrieren, in denen Benutzer komplexe Modelle wie voll funktionsfähige Gitarren bauen. Durch die Vereinfachung der gemeinsamen Nutzung und Wiederverwendung und die daraus resultierende Zunahme der Modellkomplexität werden diese Arbeitsrichtung und das daraus resultierende System letztendlich (teilweise) dazu beitragen, dass die persönliche Fertigung über das Maker-Phänomen hinausgeht und sich zu einem Mainstream-Phänomen entwickelt – genauso wie andere Bereiche, z als Druck (Postscript) und schließlich selbst Computer (portable Programmiersprachen usw.), um eine Massenakzeptanz zu erreichen.