تیمی از محققان در MIT CSAIL با توسعه دهنده چاپگرهای سه بعدی چند ماده ای Inkbit برای توسعه یک روش محاسباتی جدید برای بهبود بسته بندی متراکم اشیاء همکاری کرده اند.
این روش که «بسته‌بندی طیفی متراکم، بدون قفل و مقیاس‌پذیر» (SSP) نامیده می‌شود، پتانسیل قابل توجهی برای تولید افزودنی ارائه می‌دهد. این تحقیق نشان می‌دهد که SSP می‌تواند با پرینت سه‌بعدی دسته‌ای قطعات غیر بهم پیوسته در تراکم بالا، توان پرینت سه بعدی را به حداکثر برساند.
محقق اصلی Wojciech Matusik استدلال می‌کند که روش‌های چاپ سه بعدی دسته‌ای کنونی “استفاده بسیار محدودی از حجم (ظرف) دارند، معمولاً در تراکم حدود 20%. “اگر بتوانیم تراکم بسته بندی را افزایش دهیم، می توانیم کارایی کلی فرآیند چاپ را افزایش دهیم و در نتیجه هزینه کلی قطعات تولید شده را کاهش دهیم.”
ماتوسیک افزود: “چگالی هایی که ما به دست می آوریم، نزدیک به 40 درصد، به طور قابل توجهی بهتر از چگالی های بدست آمده توسط الگوریتم های سنتی است.”
SSP همچنین برای طیف وسیعی از کاربردهای غیر افزودنی، مانند انبارها و حمل و نقل، که در آن اشیاء مختلف به طور منظم در جعبه هایی با اندازه های مختلف بسته بندی می شوند، ارزش ارائه می دهد.
به گفته بدریچ بنز، استاد علوم کامپیوتر در دانشگاه پردو، این کار نشان‌دهنده یک راه‌حل پیشرفت برای مشکل دیرینه سازمان‌دهی مؤثر اشیاء سه‌بعدی است. راه‌حل پیشنهادی چگالی بسته‌بندی را به حداکثر می‌رساند و این پتانسیل را دارد که در بسیاری از زمینه‌های عملی، از رباتیک تا تولید، کاربرد داشته باشد.
مقاله پژوهشی در مجله منتشر خواهد شد تراکنش های ACM روی گرافیک ماه آینده علاوه بر این، تکنیک جدید در SIGGRAPH 2023، بزرگترین کنفرانس جهان در زمینه گرافیک کامپیوتری و تکنیک های تعاملی، در ماه آگوست ارائه خواهد شد.
بسته بندی طیفی چگونه کار می کند؟
برای توسعه این روش محاسباتی جدید، محققان از voxelization استفاده کردند. در اینجا، هم ظرف و هم اشیایی که قرار است بسته بندی شوند با یک شبکه سه بعدی متشکل از مکعب های کوچک یا “وکسل” نمایش داده می شوند. این شبکه مشخص می‌کند که کدام وکسل‌ها پر شده‌اند و کدام‌ها خالی هستند.
برای تعیین فضای موجود برای هر شی، الگوریتم SSP متریک برخورد را در هر وکسل محاسبه می کند. این تعداد وکسل های اشغال شده ای را که جسم با آنها همپوشانی دارد یا “برخورد” می کند، شمارش می کند. سپس جسم را فقط می توان در داخل یک وکسل قرار داد که هیچ برخوردی رخ نمی دهد.
در مرحله بعد، بهترین موقعیت موجود برای شی باید تعیین شود. برای دستیابی به این هدف، متریک دیگری در هر وکسل محاسبه می‌شود که به صورت محلی برای حداکثر کردن چگالی بسته‌بندی طراحی شده است.
این متریک فاصله بین جسم و دیوار کانتینر یا جسم دیگری را در ظرف اندازه گیری می کند. هر چه فاصله بیشتر باشد، مقدار متریک بالاتر است. هدف در اینجا به حداقل رساندن فاصله بین اشیاء است که با قرار دادن شی در جایی که کمترین مقدار است قابل دستیابی است. ماتوسیک این را به بازی تتریس تشبیه می‌کند، “شما میخواهید تا جای ممکن فضای خالی کمتری بگذارید.”
در نهایت، الگوریتم SSP باید اطمینان حاصل کند که بسته “بدون قفل شدن” است. این برای فعال کردن همه اشیاء برای رسیدن به مکان تعیین شده و همچنین جدا شدن از سایر اشیاء هنگام حذف ضروری است.
این فرآیند نیاز به محاسبات زیادی دارد. بنابراین، تیم تبدیل فوریه سریع (FFT) را به کار گرفت، یک تکنیک ریاضی که قبلاً هرگز برای مسئله بسته بندی استفاده نشده بود. FFT اجازه می دهد تا وظیفه به حداقل رساندن همپوشانی وکسل، و به حداقل رساندن شکاف برای وکسل ها در ظرف، از طریق یک مجموعه نسبتا کوچک از محاسبات حل شود. این امر نیاز به انجام آزمایش‌ها را در همه مکان‌های ممکن برای قرارگیری اشیاء را نفی می‌کند و سرعت بسته‌بندی را به شدت افزایش می‌دهد تا چندین مرتبه بزرگی.
در واقع، در یک نمایش، این تکنیک به طور موثر 670 شی را تنها در 40 ثانیه با تراکم بسته بندی حدود 36 درصد قرار داد. علاوه بر این، تنها دو ساعت برای چیدمان 6596 شی با تراکم بسته بندی 37.3 درصد نیاز بود.
تولید دسته ای و مقیاس بندی چاپ سه بعدی
تولید دسته ای نقش مهمی در تولید انبوه پرینت سه بعدی ایفا می کند. شرکت های مختلف در حال افزایش قابلیت های افزودنی خود برای دستیابی به تولید انبوه هستند. بنابراین، مطمئناً تقاضا برای بهینه سازی تراکم تولید برای افزایش توان چاپ سه بعدی وجود دارد.
سال گذشته، بازوی سرمایه گذاری خطرپذیر شرکت شیمیایی آلمانی Evonik در شرکت دارویی چاپ سه بعدی Laxxon Medical برای سرعت بخشیدن به تولید انبوه قرص های چاپ سه بعدی سرمایه گذاری کرد. این همکاری شاهد تولید انبوه قرص‌های چند دارویی جدید با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی لاکسون و مواد پلیمری تخصصی Evonik است.
در جای دیگر، SoonSer، نام تجاری صنعتی سازنده پرینترهای سه بعدی و مواد مصرفی SoonSolid، سری چاپگرهای سه بعدی SLA ارتقا یافته خود، Mars Pro را برای هدف قرار دادن نیازهای تولید انبوه صنعتی راه اندازی کرد. سری Mars Pro شامل پرینترهای سه بعدی Mars Pro 600، 850 و 1600 SLA است. این پرینترهای سه بعدی برای ارائه تولید قطعات پرینت سه بعدی SLA در مقیاس صنعتی با سرعت و دقت طراحی شده اند.
مشترک شدن در خبرنامه صنعت چاپ سه بعدی برای اطمینان از اینکه از آخرین اخبار چاپ سه بعدی مطلع هستید. شما همچنین می توانید ما را دنبال کنید توییتر، مانند ما فیس بوک صفحه و مشترک شوید صنعت چاپ سه بعدی یوتیوب کانال برای دسترسی به محتوای اختصاصی تر
آیا علاقه مند به کار در صنعت تولید مواد افزودنی هستید؟ بازدید کنید مشاغل پرینت سه بعدی برای مشاهده گزیده ای از نقش های موجود و شروع کار خود.
تصویر ویژه 6596 شی را نشان می دهد که در 26 سینی بسته بندی شده اند. تصویر از طریق MIT CSAIL.
منبع: https://3dprintingindustry.com/news/mit-and-inkbit-scalable-spectral-packing-method-boosts-3d-printing-throughout-223012/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=mit-and-inkbit-scalable-spectral-packing-method-boosts-3d-printing-throughout
