TrussFab คือ ระบบบูรณาการแบบ end-to-end
ที่ผสมผสานสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่
ที่แข็งแรงเพียงพอกับการรับน้ำหนักของคนใช้งาน
ด้วยการคำนวญเชิงวิศวกรรมศาสตร์ที่ค่อนข้างซับซ้อน
TrussFab ประสบความสำเร็จอย่างมาก
ในการใช้งานขวดพลาสติคใช้แล้ว
จากการสร้างของใช้ที่ทำตามภาพร่วมกับเครื่องพิมพ์ 3D

โครงสร้างดังกล่าวจะแตกต่างจากระบบก่อนหน้านี้
ที่มักจะวางขวดซ้อนขวดไว้ราวกับว่าพวกมันเป็น ก้อนอิฐ
TrussFab จะถือว่าพวกมันเป็นคาน/เสารับน้ำหนักไปในตัวด้วย
และใช้หลักการณ์เหล่านี้เพื่อออกแบบสร้างชิ้นงาน/โครงสร้าง
ด้วยการเชื่อมโยงโครงสร้างเข้าด้วยกัน
บนพื้นฐานของรูปสามเหลี่ยมที่ปิด
หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า โครงถัก
TrussFab ช่วยส่งเสริมความรู้ด้านวิศวกรรมที่จำเป็น
เพื่อช่วยให้คนที่ไม่ใช่วิศวกรสามารถออกแบบโครงสร้างดังกล่าวได้

ในขณะที่ขวดที่แยกตัวออกจากกันแบบอิสระ(ก้อนอิฐ)
มีแนวโน้มที่โครงสร้างจะแตกหรือพังทะลายได้ง่าย
โครงถักในรูปสามเหลี่ยมประกอบกันเป็นหลัก
ด้วยการจัดเรียงโครงสร้างในรูปสามเหลี่ยมดังกล่าว
ป้องกันไม่ให้เกิดการบิดตัวไปมาของขวดแต่ละขวด
ความแข็งแรงหลักของโครงถัก
คือ Aka bending moments

แบบพวกเดียวกับโมเมนต์ดัด (Bending Moment)
คือ  โมเมนต์ของแรงที่พยายาม
ทำให้ชิ้นส่วนเกิดการโค้งตัวหรือโค้งงอ  
ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นจากแรงที่กระทำ
ในทิศทางตั้งฉากกับชิ้นงาน  
หรือเกิดจากโมเมนต์ใด ๆ
ที่กระทำกับชิ้นส่วนโมเมนต์ดัด
ที่พยายามทำให้ชิ้นส่วน
ของโครงสร้างเกิดการโค้งตัว https://goo.gl/kYXvV3
ตามแรงดึงและแรงอัดตามความยาวของขวดทั้งหมด (Aka members)

ขวดที่รวมตัวกันทำให้เป็นโครงสร้างที่ดี
เพราะพวกมันร้อยรัดเข้าด้วยกันกับหัวหมุน/หัวยึด
ที่หมุน/อัดเข้าไปได้อย่างง่ายดาย
เมื่อมีแรงผลักดันจากด้านข้าง
พวกมันมีความแข็งแรงมาก/ทนทานกับ
แรงผลักดันหรือแรงดึงไปตามแกนหลักของพวกมัน
ทำให้น้ำหนักกระจายตัวไปตามจึดต่าง ๆ

TrussFab คำนวณหาโครงถักชิ้นงานที่จะสร้าง
โดยรวม Tetrahedra และ Octahedra
ไว้ในโครงสร้างที่เรียกว่า รังผึ้ง Tetrahedral



TrussFab Workflow

ขั้นตอนที่ 1: การแปลงอัตโนมัติ Automatic conversion
วิธีการอย่างหนึ่งในการสร้างโครงสร้าง TrussFab
คือการแปลงภาพร่าง/แบบจำลองเป็นโมเดล 3 มิติ
โดยใช้เครื่องมือตัวแปลง Truss-Fab
ดังที่แสดงในรูปด้านล่างนี้จะแปลงภาพของแบบจำลอง
ให้กลายเป็นโครงสร้างรังผึ้ง Tetrahedral
เพื่อให้สามารถรองรับน้ำหนักได้




ขั้นตอนที่ 2: แก้ไข Editing
มีการติดตั้งเพิ่มเติมส่วนที่ใช้แก้ไขเป็น TrussFab เป็นส่วนเสริม
สำหรับซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลอง 3 มิติของ SketchUp
ส่วนเสริมที่แก้ไขของ TrussFab มีฟังก์ชันทั้งหมดของระบบ SketchUp
รวมทั้งฟังก์ชันที่กำหนดขึ้นเองซึ่งจะช่วยให้ผู้ใช้
สามารถใช้งานได้ง่ายกับสร้างโครงสร้างที่ทนทานได้

โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนเสริมแก้ไขเพิ่มเติมของ TrussFab
มีรูปแบบ/การเสนอแบบเบื้องต้นที่เป็นโครงถัก (tetrahedra และ octahedra)
เครื่องมือที่สร้างคานขนาดใหญ่ในรูปแบบของโครงถัก
และเครื่องมือสำหรับปรับรูปร่างของโครงสร้าง
ขณะที่ยังเป็นโครงสร้างในแบบจำลอง
มีการวิเคราะห์โครงสร้างแบบบูรณาการของ TrussFab
ด้วยการคำนวณแรงต่าง ๆ ภายในของโครงสร้าง
และเตือนผู้ใช้ว่าจะรับน้ำหนักได้หรือไม่



ขั้นตอนที่ 3: การผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์รวมโครงถัก Hub generation
หลังจากเสร็จสิ้นการออกแบบที่ต้องการแล้ว
TrussFab จะเริ่มลงมือผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์รวมโครงถัก
จากโมเดล 3 มิติของชิ้นส่วนอุปกรณ์รวมโครงถักทั้งหมด
ระบบจะสร้างชิ้นส่วนอุปกรณ์รวมโครงถักแบบ 3 มิติ
ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 D ที่สามารถพิมพ์ชิ้นส่วนอุปกรณ์นี้ออกมาได้
ตามโครงสร้างแบบแบ่งส่วนและตามแกน 2D
ตามแบบที่ได้ออกแบบไว้แล้วใช้เลเซอร์ตัดชิ้นงาน
ตามรูปแบบชิ้นส่วนที่ต้องการตามภาพตัวอย่าง



ขั้นตอนที่ 4: การประดิษฐ์ Fabrication
หลังจากผู้ใช้ได้ส่งไฟล์ 3D ไปยังเครื่องพิมพ์  3D
แล้วรอรวบรวมการผลิตอุปกรณ์รวมโครงถัก
ตามชิ้นงานที่มีการระบุหมายเลขที่ต้องการแล้ว

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบ Assembly
ผู้ใช้สามารถประกอบขึ้นรูปโครงสร้างด้วยตนเอง
ด้วยการติดตามรหัสที่ระบุเฉพาะตามชิ้นงาน
ที่พิมพ์ไว้ในที่มีอยู่ในแต่ละชิ้นส่วนอุปกรณ์รวมโครงถัก



กลุ่มนักวิจัยจากสถาบันการศึกษาของเยอรมันนี
ที่เชี่ยวชาญด้าน Human Computer Interaction
https://hpi.de/en/baudisch/home.html
ได้มีการตรวจสอบและทดสอบระบบดังกล่าวแล้ว
ด้วยการออกแบบและสร้างโต๊ะและเก้าอี้ สะพานขนาด 2.5 เมตร
ที่มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรองรับน้ำหนักคนใช้งานได้
โดมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 เมตรและเรือที่ใช้นั่งได้ 2 ที่นั่ง
ทั้งหมดนี้ใช้ขวดพลาสติคที่ไม่ใช้แล้ว


เรียบเรียง/ที่มา

https://goo.gl/iMQSMi
https://goo.gl/sX3CZE

---

ที่มาเอกสารงานวิจัย  https://goo.gl/SWDyhk