Logiciel simple Crée complexes Joints en bois qui interverrouillage no ongles, colle, ou les outils nécessaires


Tsugite Président Conçu

composants de verrouillage complexes signifient ne nécessite aucun outil. Crédit: © Larsson et al.

Un système interactif pour concevoir et fabriquer des joints en bois à structure solide.

Le bois est considéré comme un matériau de construction attrayante à des fins esthétiques et environnementales. Construction d’objets en bois utiles nécessite compliqué les structures et les moyens de composants relier entre eux. Les chercheurs ont créé une nouvelle application de conception 3D pour simplifier énormément le processus de conception et de fournir également des instructions de la machine de fraisage pour produire efficacement les composants conçus. Les modèles ne nécessitent pas de clous ou de la colle, ce qui signifie des articles fabriqués avec ce système peut être facilement assemblé, démonté, réutilisés, réparés ou recyclés.

La menuiserie est une pratique aussi ancienne que l’humanité elle-même. parts égales art et de l’ingénierie, il a littéralement au sens figuré et façonné le monde qui nous entoure. Pourtant, malgré son ubiquité, la menuiserie est une compétence difficile et prend beaucoup de temps, conduisant à des prix relativement élevés pour les articles en bois fabriqués à la main, comme les meubles. Pour cette raison, beaucoup de meubles en bois autour de nous est souvent, au moins dans une certaine mesure, fait par des machines. Certaines machines peuvent être très automatisées et programmées avec des dessins créés sur les ordinateurs par les concepteurs humains. Cela en soi peut être un défi très technique et créatif, hors de portée pour beaucoup, jusqu’à présent.

Tsugite Interface

Tsugite dispose d’une interface intuitive pour les utilisateurs actuels avec des options de conception. Crédit: © Larsson et al.

Des chercheurs du Département de l’informatique Creative à l’Université de Tokyo ont créé pour créer des composants en bois de structure rapidement, facilement et efficacement une application de conception 3D. Ils l’appellent Tsugite, le mot japonais pour menuiserie, et grâce à une interface 3D simple, les utilisateurs ayant peu ou pas d’expérience préalable en menuiserie ou en conception 3D peuvent créer des conceptions pour des structures en bois fonctionnelles en quelques minutes. Ces modèles peuvent ensuite demander à des machines de fraisage à tailler les éléments de structure, que les utilisateurs peuvent alors assemblez sans besoin d’outils ou d’adhésifs supplémentaires, en suivant les instructions à l’écran.

« Notre intention était de faire de l’art de la menuiserie à la disposition des personnes sans expérience particulière. Lorsque nous avons testé l’interface dans une étude utilisateur, les nouvelles à modélisation 3D non seulement conçu des structures complexes, mais aussi apprécié le faire « , a déclaré le chercheur Maria Larsson. « Tsugite est simple à utiliser car il guide les utilisateurs à travers le processus une étape à la fois, en commençant par une galerie de dessins existants qui peuvent ensuite être modifiés à des fins différentes. Mais les utilisateurs plus avancés peuvent sauter directement à un mode d’édition manuelle pour la créativité plus freeform « .

Combinaisons conjointes

Les sept façons uniques que deux pièces peuvent être joints à Tsugite. Crédit: © Larsson et al.

Tsugite donne aux utilisateurs une vue détaillée des joints en bois représentés par ce qu’on appelle les voxels, essentiellement pixels 3D, dans ce cas, les petits cubes. Ces voxels peuvent être déplacés à une extrémité d’un composant à assembler; cette règle automatiquement les voxels à la fin de la composante correspondante de telle sorte qu’ils sont garantis pour tenir ensemble étroitement sans avoir recours à des clous ou même la colle. Deux ou plusieurs composants peuvent être joints et l’algorithme du logiciel ajustera tous en conséquence. Différentes couleurs informent l’utilisateur sur les propriétés des articulations telles que la facilité avec laquelle ils glisseront ensemble, ou des problèmes tels que les faiblesses potentielles.

Quelque chose qui fait Tsugite unique est qu’il tiendra compte du processus de fabrication directement dans les dessins. Cela signifie que les machines de fraisage, qui ont des limitations physiques telles que leurs degrés de liberté, la taille de l’outil et ainsi de suite, ne sont donnés qu’à des dessins qu’ils sont capables de créer. Quelque chose qui a frappé les utilisateurs d’imprimantes 3D, qui partagent un ancêtre commun avec les machines de fraisage, est que le logiciel pour les imprimantes 3D ne peut pas toujours être sûr de savoir comment la machine elle-même se comportera ce qui peut conduire à des impressions qui ont échoué.

« Il y a une grande recherche dans le domaine de l’infographie sur la façon de modéliser une grande variété de géométries communes. Mais cette approche n’a pas souvent les considérations pratiques de fabrication et les propriétés des matériaux « , a déclaré Larsson. « A l’inverse, la recherche dans les domaines de l’ingénierie structurelle et l’architecture peut être très approfondie à cet égard, mais ils pourraient ne se préoccuper de quelques types de joints. Nous avons vu le potentiel de combiner les points forts de ces approches pour créer Tsugite. Il peut explorer une grande variété de joints et les maintient encore dans les limites physiques réalistes. »

Un autre avantage d’intégrer les limites de fabrication dans le processus de conception est que les algorithmes sous-jacents de Tsugite ont plus de facilité naviguer toutes les possibilités qu’ils pourraient présenter aux utilisateurs, comme ceux qui sont physiquement impossibles sont tout simplement pas donné que les options. Les chercheurs espèrent à travers d’améliorations et des progrès qui Tsugite peuvent être prolongées jusqu’à concevoir non seulement des meubles et des petites structures, mais aussi des bâtiments entiers.

«Selon l’ONU, l’industrie du bâtiment et de la construction est responsable de près de 40% des émissions mondiales de dioxyde de carbone. Le bois est peut-être le seul matériau de construction naturel et renouvelable que nous avons, et la menuiserie efficace peut ajouter d’autres avantages de la durabilité « , a déclaré Larsson. « Lors de la connexion avec la menuiserie bois, par opposition aux fixations métalliques, par exemple, elle réduit les matériaux de mélange. Ce qui est bon pour le tri et le recyclage. , Les joints décollées peuvent également être démontés sans détruire les composants du bâtiment. Cela ouvre la possibilité pour les bâtiments à démonter et remonter ailleurs. Ou pour les pièces défectueuses à remplacer. Cette flexibilité de la réutilisation et de réparation ajoute des avantages de durabilité au bois « .

Référence: « Tsugite: Interactive Design et fabrication de bois joints » par Maria Larsson, Hironori Yoshida, Nobuyuki Umetani et Takeo Igarashi, Octobre 2020, Actes du 32e Symposium annuel ACM sur l’interface utilisateur du logiciel et de la technologie (UIST ’20).
DOI: 10,1145 / 3.379.337,3415899

Cette recherche est soutenue par JST ACT-I numéro de subvention JPMJPR17UT, JSPS KAKENHI numéro de subvention 17H00752 et JST CREST numéro de subvention JPMJCR17A1, le Japon.



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