भागों के आकार को कम करना, भागों की संख्या को कम करना और भागों के वजन को कम करना एयरोस्पेस, ऑटोमोबाइल निर्माण और अन्य क्षेत्रों का अथक प्रयास है। उदाहरण के लिए, विमान के वजन में कमी का प्रत्येक ग्राम सेवा के दौरान बहुत अधिक ईंधन की खपत को कम करने के बराबर है। एक अन्य उदाहरण के रूप में, उपग्रह के घटकों के आकार को कम करके, बैटरी की शक्ति को बढ़ाने के लिए अधिक स्थान प्रदान किया जा सकता है, जिससे उपग्रह के अंतरिक्ष में रहने के समय में वृद्धि हो सकती है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि लाइटवेट को आम तौर पर इसके वजन को कम करने के लिए किसी घटक या भाग से सामग्री को हटाने के रूप में समझा जाता है। यही हो रहा है, और यही कारण है कि अक्सर "भौतिक कमी" या कुछ सामग्रियों को अन्य हल्के पदार्थों के साथ बदलने पर जोर दिया जाता है।
उच्च विशिष्ट शक्ति वाली सामग्री का चयन करके, भाग के समग्र वजन को कम किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि हम स्टेनलेस स्टील, एल्यूमीनियम मिश्र धातु और टाइटेनियम मिश्र धातु की तुलना करते हैं, तो टाइटेनियम मिश्र धातु में उच्च विशिष्ट शक्ति होती है और समान प्रदर्शन स्तर प्राप्त करने के लिए कम सामग्री का उपयोग कर सकते हैं।
सामग्री पर यह ध्यान, इसलिए, भाग के डिज़ाइन को प्रभावित करता है जो दर्शाता है कि कैसे मूलभूत डिज़ाइन परिवर्तन सामग्री की खपत को कम करने और अंततः निर्माण समय को कम करने में मदद कर सकते हैं।
चूंकि किसी भी संरचना का हल्का वजन भागों के यांत्रिक गुणों को सीधे प्रभावित करेगा, इसलिए विनिर्माण क्षमता हल्के को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है। आपके पास सबसे हल्का और उच्चतम प्रदर्शन वाला सैद्धांतिक डिज़ाइन हो सकता है, लेकिन यदि इसे निर्मित नहीं किया जा सकता है, तो यह डिज़ाइन बेकार है। अनुपयोगी हो जाना।
एक अन्य महत्वपूर्ण कारक भाग की लागत है। यदि टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन का उपयोग करके हल्के हिस्से को खराब तरीके से डिज़ाइन किया गया है, तो अत्यधिक समर्थन संरचनाओं को हटाने और सतह के उपचार को जोड़ने में अतिरिक्त लागत आएगी। दूसरी ओर, प्रिंटिंग डॉट मैट्रिक्स लैटिस और टीपीएमएस संरचनाएं 3डी प्रिंटिंग समय बढ़ा सकती हैं, जिससे भाग की उच्च निर्माण लागत बढ़ जाती है।
निर्माता दो दशकों से योगात्मक निर्माण का उपयोग कर रहे हैं, लेकिन यह केवल हाल के वर्षों में है कि 3डी प्रिंटिंग ने हल्के भागों में प्रगति देखी है और हल्के वजन के लिए नई सॉफ्टवेयर रणनीतियों की स्थापना की है।
टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन और जनरेटिव डिज़ाइन
लाइटवेट के संदर्भ में अक्सर खोजी गई सॉफ़्टवेयर रणनीतियों में से एक टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन है: टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन क्षमता, परिमित तत्व विधि (FEM) के आधार पर कठोरता या शक्ति लक्ष्यों के लिए एक भाग के सामग्री असाइनमेंट को अनुकूलित करने के लिए, हल्के डिज़ाइन को सक्षम करती है। यह डिज़ाइन रणनीति किसी दिए गए भार, सीमा स्थितियों और बाधाओं के सेट के लिए दिए गए डिज़ाइन स्थान के भीतर भौतिक लेआउट को अनुकूलित करती है।
बाजार में, टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन (टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन) और जनरेटिव डिज़ाइन (जेनरेटिव डिज़ाइन) आमतौर पर कई मामलों में भ्रमित होते हैं, लेकिन सावधानीपूर्वक अध्ययन के बाद, जनरेटिव डिज़ाइन (जेनरेटिव डिज़ाइन) पुनरावृत्ति और समायोजन के माध्यम से कुछ प्रारंभिक मापदंडों पर आधारित होता है। एक (अनुकूलित) मॉडल खोजें। टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन (टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन) किसी दिए गए मॉडल का विश्लेषण करना है। सीमा स्थितियों के आधार पर परिमित तत्व विश्लेषण करना आम बात है, और फिर इसे अनुकूलित करने के लिए मॉडल को विकृत करना या हटाना।
जनरेटिव डिज़ाइन मानव-कंप्यूटर संपर्क और स्व-नवाचार की एक प्रक्रिया है। इनपुटर के डिजाइन इरादे के अनुसार, "जेनेरेटिव" प्रणाली के माध्यम से, संभावित व्यवहार्य डिजाइन योजना का ज्यामितीय मॉडल तैयार किया जाता है, और फिर व्यापक रूप से तुलना की जाती है, और अंतिम निर्णय के लिए चयनित डिजाइन योजना को डिजाइनर को धकेल दिया जाता है।
सामान्य रूप से समझा जाने वाला, जनरेटिव डिज़ाइन एक डिज़ाइन विधि है जो स्वचालित रूप से डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर में एल्गोरिदम के माध्यम से कलाकृति, वास्तुशिल्प मॉडल और उत्पाद मॉडल उत्पन्न करती है। जनरेटिव डिज़ाइन एक पैरामीट्रिक मॉडलिंग विधि है। डिज़ाइन प्रक्रिया के दौरान, डिज़ाइनर इनपुट उत्पाद पैरामीटर के बाद, इष्टतम डिज़ाइन प्राप्त होने तक एल्गोरिदम स्वचालित रूप से समायोजित और न्याय करेगा।
जाली या टीपीएमएस से भरी संरचना
योज्य निर्माण तकनीकों के आगमन के कारण, आवधिक सेलुलर संरचनाएं, विशेष रूप से ट्रिपल आवधिक न्यूनतम सतहों (टीपीएमएस) ने व्यापक अनुसंधान रुचि को आकर्षित किया है। एक टीपीएमएस अनिवार्य रूप से सबसे छोटी सतह है जहां सभी बिंदुओं की औसत वक्रता शून्य होती है। टीपीएमएस संरचना को गणितीय रूप से प्रतिरूपित किया जा सकता है और तीन दिशाओं में बार-बार प्रतिरूपित किया जा सकता है। यह पैटर्न TPMS कोशिकाओं को तीन परस्पर लंबवत दिशाओं में बढ़ने की अनुमति देता है, जिससे TPMS कोशिकाओं की एक 3D सरणी बनती है।
टीपीएमएस एक ट्रिपल आवधिक न्यूनतम सतह (टीपीएमएस) है। संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए, टीपीएमएस डिजाइन एक उच्च शक्ति-से-भार अनुपात प्रदर्शित करता है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग तकनीकों के संयोजन के साथ प्रयोग किया जाता है, यह डिजाइनरों को उच्च शक्ति और गर्मी लंपटता गुणों के साथ बहुक्रियाशील संरचनाएं बनाने में सक्षम बनाता है।
जाली जाली या टीपीएमएस के साथ संरचनाएं भरना इस संबंध में पता लगाने के लिए दिलचस्प दृष्टिकोण हैं, उदाहरण के लिए, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सॉफ्टवेयर कॉग्निटिव डिज़ाइन ने ऐसे मेटामटेरियल्स और उनके यांत्रिक गुणों का एक बड़ा डेटाबेस बनाया है। इन्फिल ऑप्टिमाइज़र, कॉग्निटिव एडिटिव का हिस्सा है, जो यांत्रिक प्रदर्शन से समझौता किए बिना समग्र वजन को कम करते हुए, तनाव पथों के आधार पर ऐसी संरचनाओं को बुद्धिमानी से रखता है।
संरचनात्मक एकीकरण
संरचनात्मक एकीकरण एक ऐसी रणनीति है जिसके लिए ठोस विशेषज्ञता और कई भागों को एक में एकीकृत करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। यदि ठीक से डिज़ाइन किया गया है, तो भाग बेहतर कार्यक्षमता प्रदान कर सकता है। उदाहरण के लिए, कुछ साल पहले, एयरबस और 3डी सिस्टम्स ने वाणिज्यिक दूरसंचार उपग्रहों में उपयोग के लिए परीक्षण और मान्य होने वाला पहला एयरवर्थ मेटल 3डी प्रिंटेड रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) फिल्टर विकसित किया था।
परंपरागत रूप से, आरएफ फिल्टर मानक घटकों का उपयोग करके डिजाइन किए जाते हैं, जैसे कि आयताकार गुहाएं और ऊर्ध्वाधर मोड़ वाले वेवगाइड क्रॉस-सेक्शन, जिनके आकार और कनेक्शन मिलिंग और ईडीएम जैसी मानक प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।
आमतौर पर, एक RF फ़िल्टर के लिए कैविटी को दो भागों में मशीनीकृत किया जाता है जो एक साथ बोल्ट किए जाते हैं, जो न केवल वजन जोड़ता है बल्कि एक असेंबली चरण और एक अतिरिक्त गुणवत्ता निरीक्षण प्रक्रिया भी जोड़ता है। CST MWS सॉफ़्टवेयर, एक 3D इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सिमुलेशन टूल का उपयोग करते हुए, 3D सिस्टम्स टीम ने RF करंट को निर्देशित करने के लिए एक धंसा हुआ अण्डाकार गुहा विकसित किया, एक ऐसा डिज़ाइन जिसने उत्पादन लागत को कम किया और वजन को 50 प्रतिशत तक कम किया।
आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस पर आधारित एक नया सॉफ्टवेयर समाधान डिजाइन इंजीनियरों को "प्रोग्राम" एल्गोरिदम के लिए सक्षम बनाता है, और इस तरह, उनके डिजाइन विकसित होते हैं और जटिल आकार के उत्पादों में विकसित होते हैं जिन्हें एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के माध्यम से आसानी से निर्मित किया जा सकता है।
यह प्रवृत्ति यकीनन अनिश्चित काल तक जारी रहेगी, क्योंकि सॉफ्टवेयर समाधान विकसित होते रहेंगे। टोंगजी एक्स तेजान डिजाइन और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस लेबोरेटरी के फैन लिंग द्वारा "द फ्यूचर ऑफ आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस एंड डिजाइन - 2017 डिजाइन एंड आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस रिपोर्ट" के अवलोकन और विश्लेषण की तरह: मांग पक्ष पर चरम विभाजन की प्रवृत्ति की जरूरत है आपूर्ति पक्ष पर कृत्रिम बुद्धि द्वारा मिलान किया जाना चाहिए; ऑनलाइन/कनेक्शन/बातचीत का चलन धीरे-धीरे ऑनलाइन जानकारी, ऑनलाइन रिश्तों और ऑनलाइन चीजों से ऑनलाइन विभिन्न कौशलों तक विकसित हुआ है, और अंततः दिल और दिमाग-कृत्रिम बुद्धि/एआई का ऑनलाइन होगा; सुपर-सेगमेंटेड कौशल वाले अपूरणीय व्यक्तियों के साथ उभरना जारी रहेगा, और औसत दर्जे का युग समाप्त हो जाएगा; भविष्य का संगठन मानव/कंप्यूटर संपर्क का एक नया संगठन होगा, और वे स्वचालित रूप से पूर्ण करने के लिए बाहरी प्रतिभाओं, आंतरिक प्रतिभाओं या मशीनों को लचीले ढंग से कार्य सौंपेंगे। इष्टतम कार्य पूर्णता पथ प्राप्त करने के लिए तंत्र संपूर्ण डिज़ाइन वर्कफ़्लो को एकीकृत करता है।