ساخت و توسعه نرم افزار جامع بهینه سازی پرینترهای سه بعدی

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دکتر مهدی کاظمی دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تولید نرم افزاری برای کاهش زمان و هزینه و افزایش کیفیت سطح محصولات پرینترهای سه بعدی» گفت: پرینترهای سه بعدی به طرز قابل توجهی ساخت قطعات پیچیده از روی مدل سه بعدی را آسان کرده اند.

وی افزود: اگرچه این فرآیندها انعطاف پذیری بالایی دارند، اما کماکان محدودیت هایی دارند که مهندسان را برای ساخت برخی قطعات با مشکل مواجه می کنند؛ برخی از این محدودیت ها شامل استفاده زیاد مواد اولیه برای ساخت قسمت های حاشیه ای محصولات و در نتیجه افزایش بی مورد هزینه نهایی و همچنین کیفیت سطح نامناسب برخی از سطوح این قطعات است.

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: رفع چنین مشکلاتی برای هر محصول به صورت جداگانه فرآیندی بسیار زمانبر است و به احتمال زیاد همراه با خطای انسانی خواهد بود، بنابراین روشی که بتواند این مشکلات را به صورت اتوماتیک حل کند برای کامل تر شدن هر چه بیشتر این فرآیندها امری ضروری است.

وی گفت: به واسطه این پروژه، نرم افزاری (CAOFO) تولید شد که می تواند به صورت همزمان هزینه و زمان ساخت محصولات پرینترهای سه بعدی را کاهش دهد و در عین حال کیفیت سطح قطعات تولیدی را نیز ارتقاء ببخشد.

کاظمی خاطر نشان کرد: نرم افزار CAOFO این قابلیت را دارد که بنا به نیاز اپراتور یک یا چند تا از توابع هدف مذکور را بهینه سازی کند. همچنین این نرم افزار می تواند از الگوریتم های بهینه سازی مختلف مانند الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم تبرید شبیه سازی شده استفاده کند.

این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: قبل از ایجاد نرم افزار CAOFO، در سطح جهانی نرم افزاری که بتواند بطور همزمان سه یا چهار پارامتر مختلف را در محصولات پرینت سه بعدی بهینه سازی کند وجود نداشت و نرم افزارهای موجود در بازارهای جهانی فقط یکی از این پارامترها را بهینه سازی می کنند.

وی ادامه داد: از سوی دیگر به دلیل توانایی استفاده از الگوریتم های بهینه سازی متفاوت و همچنین بهره بردن از زبان برنامه نویسی قدرتمند سی شارپ، سرعت عملکرد نرم افزار CAOFO بسیار بیشتر از سایر نرم افزارهای موجود در بازار است. بنابراین نرم افزار CAOFO یک سر و گردن بالاتر از نرم افزارهای موجود در بازارهای جهانی به شمار می رود.

کاظمی تاکید کرد: برای اینکه بتوانیم نرم افزاری همه جانبه برای بهینه کردن عملکرد پرینترهای سه بعدی ایجاد کنیم ابتدا باید توابع هدف (هزینه، زمان و کیفیت سطح) مورد نظر را کمّی سازی می کردیم. از طرفی کمّی کردن این توابع خود مستلزم این بود که بتوانیم برای آنها فرمول سازی انجام دهیم. به عبارت دیگر چون نرم افزارهای مهندسی معمولا پایه ریاضی دارند و برای انجام عملیات بهینه سازی محاسبات ریاضی انجام می دهند بنابراین می بایستی برای هر یک از توابع هدف یک مدل ریاضی استخراج می شد.

به گفته وی، مدل های ریاضی را مورد نظر بر اساس اصول عملکرد پرینترهای سه بعدی استخراج کردیم و حال نوبت به پیاده سازی این مدل ها به همراه الگوریتم های بهینه سازی رسیده بود.
وی با بیان اینکه برای این کار ما ابتدا مقایسه ای بین سرعت عملکرد زبان های مختلف برنامه نویسی در این موضوع خاص انجام دادیم و به این نتیجه رسیدیم که زبان برنامه نویسی سی شارپ که یک زبان قدرتمند برنامه نویسی است سرعت بهینه سازی بسیار بالاتری نسبت به سایر زبان های برنامه نویسی داشت، گفت: بنابراین زبان سی شارپ را برای این کار انتخاب کردیم.

فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر عنوان کرد: این تحقیق در نهایت منجر به تولید نرم افزار CAOFO شد که به جرات می توان گفت یک سر و گردن از نرم افزارهای موجود در بازارهای جهانی بالاتر است.

به گفته کاظمی، از طرفی به دلیل اینکه مستقیما بر روی هزینه و زمان تولید محصولات تاثیر می گذارند بنابراین یک گزینه بسیار جذاب و غیر قابل چشم پوشی برای استفاده در صنایع مختلف به شمار می رود.

"از طرفی کمّی کردن این توابع خود مستلزم این بود که بتوانیم برای آنها فرمول سازی انجام دهیم"قابلیت نرم افزار CAOFO به گونه ای است که هم برای تولید تکی و هم برای تولید با تیراژ بالاتر قابل استفاده هست و صنایع کوچک و بزرگ می توانند از این نرم افزار بهره ببرند.

فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: حال که نرم افزار CAOFO ایجاد شده و مراحل سنجش کارآیی را با موفقیت پشت سر گذاشته است نوبت به بحث صنعتی سازی آن رسیده است. همان طور همه واقف هستیم صنعتی سازی چنین محصولاتی روند خاص و پیچیده ای دارد که اهمیت آن کمتر از اهمیت اجرا کارهای تحقیقاتی نیست و شاید کوچکترین سهل انگاری در این زمینه منجر به شکست شود.

وی ادامه داد: بنابراین این مراحله را نیز با سنجش شرایط صنعت کشور و جهان و مطابق برنامه ریزی های انجام شده پیش خواهیم برد تا بتوانیم به جایگاه واقعی خود در صنعت جهانی دست پیدا کنیم.

وی با اشاره به ویژگی های طرح: گفت: قبلا الگوریتم هایی توسط محققان ارائه شده بود که در آنها فقط یکی از پارامترهای ذکر شده مورد بررسی قرار گرفته است. بنابراین الگوریتمی که بتواند سه یا چهار پارامتر مورد نظر را بهینه سازی کند از نوآوری های مهم این تحقیق است.

به گفته کاظمی، از سوی دیگر مدلسازی میزان انرژی دریافتی برای فرآیند استریولیتوگرافی ماسکی از نوآوری های این رساله تحقیق می شود.

وی اضافه کرد: یک ویژگی مهم دیگر نرم افزار CAOFO این است که این نرم افزار به گونه ای طراحی شده که بر اساس نیاز کاربر بتوان توابع هدف دیگری را به آسانی به نرم افزار اضافه کرد. این قابلیت برای اینکه نرم افزار حاضر در صنایع مختلف کاربرد داشته باشد حائز اهمیت بسیار بالایی است.

این محقق گفت: نرم افزار CAOFO نمونه داخلی ندارد و نمونه های خارجی قابلیت بالایی ندارند و فقط یکی از پارامترهای هدف را می توانند بهبود ببخشند. از نظر سرعت اجرایی نیز نرم افزار CAOFO بسیار بهتر از آنهاست.

وی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح گفت: قابلیت بهینه سازی چندین تابع هدف به صورت همزمان به انتخاب کاربر، قابلیت افزودن توابع هدف جدید به نرم افزار به آسانی توسط کاربر، سرعت عملکرد بسیار بالا که در تکنولوژی های پرینت سه بعدی از جمله مزیتهای طرح به شمار می روند.

کاظمی با اشاره به کاربرد این پروژه گفت: نرم افزاری که در این تحقیق طراحی شد قابلیت به کارگیری برای بهینه کردن محصولات و خدمات در بسیاری از صنایع بنیادی مانند صنعت پلاستیک، صنعت ابزار سازی، صنعت قالب سازی، صنعت هوافضا، صنعت مهندسی پزشکی و دندانپزشکی، صنعت خودروسازی و بسیاری از صنایع دیگر را دارد.

به گزارش مهر، استاد راهنمای این طرح دکتر عبدالرضا رحیمی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.