وقتی اصطلاح Generative design را می شنویم، ذهنمان بلافاصله به سراغ پرینت سه بعدی می رود؛ که کاملا قابل درک است زیرا که هر دوی این تکنولوژی ها به خوبی در کنار یکدیگر عمل می کنند. اما به راحتی می توان از کاربرد Generative design غافل شد و به سراغ روش های تولید سنتی تری چون ماشینکاری CNC رفت. در این مطلب نگاهی می اندازیم به یک کمان جدید تولید ژاپن که با بهره گیری از Generative design و پروتوتایپ AM، و ماشین کاری تبدیل به کمانی سبک وزن و با کیفیت شده است.
نگاره 1) Generative design و CNC
Generative design از یک روش الگوریتمی برای تولید هندسه های ساختاری و بر اساس شرایط بار مشخص فضای طراحی استفاده می کند. این نرم افزار نسخه های متعددی از هندسه که شرایط لازم را برآورده می کند را تولید می کند؛ و به طراح گزینه های مختلفی برای کار کردن می دهد.
این با بهینه سازی توپولوژیک مغایرت دارد که به طور مؤثری با آنالیز عناصر محدودی، مسیر بار را تعیین می کند و قسمت هایی از متریال که قابل حذف هستند را مشخص می کند.
هردوی این ابزارهای طراحی، هدف یکسانی (سازه های سبک، محکم و سخت) دارند؛ اما مسیر دستیابیشان به این هدف متفاوت است. این کمان به وسیله ی Generative design و توسط Seiki Co. Ltd.، یک شرکت فلزکاری مستقر در توکیو که در تولید قطعات دقیق برای صنایع مختلف تخصص دارد، ساخته شده است.
رئیس این کمپانی، Yoshihisa Nishikawa، از طرفداران پرو پا قرص تیر انداری است و مجموعه ی متنوعی کمان دارد که توسط بخش تولید کمان همین کمپانی تولید شده اند.
در این کمان، تمرکز بر قسمت رایزر کمان بوده است. قسمت رایزر در میان کمان قرار دارد و شامل نقاط گرفتن و نصب برای سایر اجزای کمان است.
نگاره 2) سیر تکامل کمان های Yoshihisa Nishikawa با مدل های Generative design در سمت راست
این رایزر سفارشی با هدف کاهش نوسانات ایجاد شده در اثر رها شدن تیر طراحی شده است. که امکان تیراندازی نرم تر و دقیق تری را فراهم می کند. معمولا کمان سنگین تر می تواند این نواسانات را کاهش دهد. اما خوشبختانه، Generative design راهکاری برای کاهش وزن در عین کاهش نوسانات را فراهم کرده است.
“تیراندازان حرفه ای کمان های سنگین تر را ترجیح می دهند؛ زیرا که لرزش کمتری دارند.”
“تازه کاران اما معمولا با این وزن سنگین مشکل دارند و زود خسته می شوند. گرچه کمان های سبک تری هم در بازار وجود دارند اما نشانه گیری با آن ها دشوار است. اگر ما می توانستیم کمانی سبک اما با عملکرد دقیق تولید کنیم، تمام سلایق را در بر می گرفت.”
محققین در دانشگاه، از موقعیت پرینت سه بعدی برای اندازه گیری سیم در حال کشش استفاده کردند و از آن داده جهت ایجاد معادلاتی که نشان دهنده ی میزان بار هر پرتاب بود، کمک گرفتند.
این داده های مربوز به بار به نرم افزار Generative design (Autodesk fusion 360) داده شد و محققین تانستند بهترین نسخه را انتخاب کنند.
نسخه های اولیه، همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید، با استفاده از پرینت سه بعدی تولید شدند.
نگاره 3) Generative design و پروتوتایپ AM
پس از انتخاب بهترین نسخه، کمان ها با دستگاه 5-axis CNC تولید شدند.
نتیجه ی نهایی قطعه ی طراحی شده به روش Generative design، کاهش 50% وزن قطعه و میزان لرزش آن در مقایسه با سایر نمونه های موجود در بازار بود.
“امیدواریم در آیند بتوانیم با استفاده از Generative design، کمان های نجات مورد استفاده در مسابقات المپیک و کمان های چند جزئی را بسازیم.”