برش لیزری با دورریز کم
برش لیزری بخش عمده‌ای از صنایع، از صنعت تولید اتومبیل تا صنعت ساخت و ساز را شامل می‌شود. با این حال روند استفاده از این فرآیند، همیشه آسان و به‌صرفه نیست. برش لیزری ورق های عظیم فلز به زمان و تخصص نیاز دارد و حتی با وجود اجرای دقیق‌ترین عملیات‌ها نیز، مقدار زیادی مواد هدر می‌رود. همه فناوری‌هایی که از لیزر برای برش لبه‌ها استفاده می‌کنند، با وجود اینکه به‌خودی خود ضایعات و پرت مواد را کاهش داده‌اند، اما همچنان فناوری‌های چنان پیشرفته‌ای نیستند که به‌صورت خودکار دور ریز و ضایعات مواد را به حداقل برسانند. از طرفی معمولا کاربران آن‌ها درباره میزان درست استفاده از مواد اطلاعات کافی ندارند و یا طرح و مدل ذهنی نامناسبی را برای کار در نظر دارند. به‌عبارتی کاستن ضایعات صرفا به مهارت و نگاه اقتصادی یا زیست محیطی اپراتور بستگی دارد و هنگام عملیات برش به‌صورت سیستماتیک اعمال نمی‌شود.
با توجه به این نکات و مسایل موجود در کارکرد برش لیزری، محققان آزمایشگاه علوم رایانه‌ای و هوش مصنوعی موسسه فناوری ماساپوست (MIT) ابزاری جدید به نام فابریکاید ایجاد کرده‌اند. این ابزار چگونگی قرار دادن قسمت‌های مختلف طرح روی ورق‌ها را ارایه می‌دهد و حتی می‌تواند دقیقاً مقدار مواد مورد نیاز را تجزیه و تحلیل کند.
توسعه دهندگان و محققان این سیستم که متشکل از جمعی از دانشجویان با همراهی استفان مولر استاد دانشگاه ام آی تی، اذعان داشته‌اند”فابریکاید با ارائه بازخوردی مبتنی بر امکان سنجی طراحی، به کاربران این امکان را می‌دهد تا طرح‌های خود را با توجه به مواد موجود، بهتر برنامه‌ریزی کنند.”
روند کاری فابریکاید به‌گونه‌ایست که به‌طور قابل توجهی حلقه بازخورد بین طراحی و ساخت را کوتاه می‌کند. این ابزار بایگانی، آنچه را کاربر انجام داده است، ذخیره می‌کند و میزان مواد باقی مانده را تخمین می‌زند. همچنین به کاربر این امکان را می‌دهد که چند ماده را به قسمت‌های مختلف طراحی برای برش با لیزر اختصاص دهد و این امر سبب ساده شدن روندکار می‌گردد، به طوری که برای طراحی‌های چند ماده‌ای مشکلی ایجاد نمی‌شود.
یکی دیگر از عناصر مهم فابریکاید، الگوریتم بسته‌بندی دو بعدی و سفارشی است. این الگوریتم می‌تواند قطعات را به روشی بهینه و کارآمد و در زمان واقعی روی ورق‌ها قرار دهد. محققان این تیم نشان دادند که الگوریتم آن‌ها سریع‌تر از ابزارهای موجود عمل می‌کند و می‌تواند کیفیت قابل مقایسه‌ای با سایر سیستم‌های موجود تولید کند. همچنین اگر کاربر نیاز به استفاده از سیستم نداشته باشد و به‌صورت اختیاری بداند که چگونه می‌خواهد مواد را چیدمان کند، می‌تواند الگوریتم را غیرفعال کند.
ستاپاكدی از محققان این تیم می‌گوید: “بسیاری از مواد اصلی این کار کمیاب هستند و مشكلی كه اغلب پیش می‌آید این است كه طراح تا زمانی که طرح را برش نداده است، متوجه نمی‌شود كه مواد در حال تمام شدن است. با کمک فابریکاید، کاربران می‌توانند این موضوع را زودتر بدانند تا نحوه تخصیص مواد را مدیریت کنند.”
تصویر 1 برش لیزری با کمک ابزار فابریکاید . فابریکاید این امکان را در اختیار کاربران قرار می‌دهد که بازخورد در لحظه‌ای هنگام طراحی برش لیزری دریافت کنند. مثلا فابریکاید در مورد آماده و تنظیم بودن مواد و صفحات مورد نظر قبل از برش هشدارهایی می‌دهد
زمانی که کاربر طرح مورد نظر خود را ایجاد می‌کند، این ابزار جای قطعات را روی ورق‌های موجود تنظیم می‌کند. همچنین در صورت عدم وجود مواد کافی، هشدارها یا پیشنهاداتی را برای جایگزینی مواد ارایه می‌دهد. (به عنوان مثال ، استفاده از اکریلیک زرد به ضخامت 1 میلی متر به جای اکریلیک قرمز 1 میلی متری). فابریکاید به عنوان یک رابط عمل می‌کند و با ابزارهای طراحی ادغام می‌شود. این ابزار با نرم‌افزارهای CAD دو بعدی و سه بعدی مانند AutoCAD ، SolidWorks و Adobe Illustrator سازگار است.
این تیم امیدوار است تا در آینده بتواند از ویژگی‌های پیشرفته‌تری از مواد مانند میزان مقاومت یا انعطاف‌پذیری استفاده کند. آن‌ها می‌گویند که می‌توانند از فابریکاید به عنوان راهی برای کاهش ضایعات، هنگام برش لیزری، استفاده کنند. ممکن است یک کاربر ببیند که مثلاً 10 نفر سعی در استفاده از یک ماده خاص دارند، بنابراین می‌تواند برای حفظ منابع خود به ماده دیگری برای طراحی روی بیاورد. این پروژه مورد حمایت بنیاد ملی علوم ایالات متحده آمریکا که نقس توسعه قوانین و سیاست‌های علمی این کشور را برعهده دارد، واقع شده است.
منبع:
https://news.mit.edu/2021/less-wasteful-laser-cutting-fabricaide-0217