CHS: Small: Collaborative Research:Dynamic Computer-Aided Machining: Supporting Interactive Workflows for Digital Fabrication and Manufacturing

CHS:小型:协作研究:动态计算机辅助加工:支持数字制造和制造的交互式工作流程

基本信息

  • 批准号:
    2007045
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.01万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-10-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project will develop digital fabrication tools that align with the workflows of low-volume manufacturing. It will study how early-adopter manufacturing firms are developing production workflows that harness digital fabrication. Informed by this data, programming representations and software tools will be developed that facilitate the creation of specific digital fabrication workflows. These software tools will be developed from an end-user perspective, providing programming abstractions that allow for high-level creative input that is compatible with existing digital fabrication equipment. Digital fabrication technologies such as 3D printing enable a shift from mass-manufacture to low-volume production of niche, specialized, and customized products. Small manufacturing firms rely on digital fabrication for the design and production of new products; using an iterative process they develop product-specific workflows that apply the primary stages of digital fabrication (digital modeling, machine programming, and machine operation) in different forms for ideation, prototyping, revision, and production. This research will broaden and diversify participation in digital fabrication and end-user programming by providing technologies that are relevant to traditional art and craft domains, as well as facilitating local manufacture of a diversity of goods designed to appeal to niche and diverse customers. This research will establish domain-specific programming representations and software tools for describing and executing dynamic digital fabrication workflows. At present, there is no formal description language that can be used to describe digital fabrication operations at a global level. This research will contribute a digital fabrication representation and programming environment that enables the description of end-to-end digital fabrication workflows. The representation will provide generic datatypes for machine state, user input, and sensor feedback that can be used interchangeably to create geometry and toolpaths, or drive machine operation. It will also support the expression of complex workflow architecture through conditionals, loops, and abstractions for modularization. The programming environment will build on this representation to enable practitioners to define and execute product-specific workflows through a unified interface for modeling, machine programming, and machine operation. This work will substantially advance human-computer interaction research efforts in interactive fabrication and end-user programming by providing generalizable programming tools for specifying dynamic machine behavior.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目将开发与小批量制造工作流程相一致的数字制造工具,它将研究早期采用者制造公司如何开发利用数字制造的生产工作流程,从而开发编程表示和软件工具。这些软件工具将从最终用户的角度开发,提供与现有数字制造设备兼容的高级创意输入。 3D 打印等制造技术实现了从大规模制造向小批量生产的转变,小型制造企业依靠数字化制造来设计和生产新产品; -以不同形式应用数字制造的主要阶段(数字建模、机器编程和机器操作)的特定工作流程,以进行构思、原型设计、修订和生产。这项研究将扩大数字化的参与范围并使其多样化。通过提供与传统艺术和手工艺领域相关的技术,以及促进旨在吸引利基和多样化客户的各种商品的本地制造,来实现制造和最终用户编程。这项研究将建立特定领域的编程表示和软件。用于描述和执行动态数字制造工作流程的工具目前,还没有可用于在全球范围内描述数字制造操作的正式描述语言。这项研究将提供一种能够描述最终的数字制造表示和编程环境。端到端数字化制造该表示形式将为机器状态、用户输入和传感器反馈提供通用数据类型,这些数据类型可以互换使用来创建几何图形和刀具路径,或驱动机器操作,它还将支持通过条件、循环和条件来表达复杂的工作流程架构。编程环境将建立在这种表示的基础上,使实践者能够通过统一的建模、机器编程和机器操作接口来定义和执行特定于产品的工作流程。通过提供用于指定动态机器行为的通用编程工具,在交互式制造和最终用户编程方面进行人机交互研究工作。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Remote Learners, Home Makers: How Digital Fabrication Was Taught Online During a Pandemic
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