增材制造与设计迈向智能化过程中的关键挑战

针对智能增材制造与设计中多样、复杂的人机协作关系，研究团队借助人-信息-物理系统（HCPS）框架探究了人机共融增材制造的概念并深入讨论了其典型场景与相关挑战。根据人和机器在协作过程中的角色，协作模式被分为主-被动式和双主动式。前者包含智能增材制造、人体增强，分别适用于大规模生产和样机制造；而后者包括人机共创，主要应用于大规模定制化和个性化产品开发。该研究成果以“Human-machine collaborative additive manufacturing”为题发表在Journal of Manufacturing Systems上。

图 2 人机共融增材制造的典型应用场景

针对智能增材制造与设计中产品大规模定制化需求，研究团队建立了数据驱动的创成式设计方法以提高设计效率和用户满意度，为大批量、定制化的产品设计提供了创新性解决方案。该方法可以将产品端、用户端、服务端沉淀的多类数据作为产品创成式设计中细节设计阶段的基础，并利用各类数据驱动方法挖掘数据价值，以弥补基于设计者驱动的创成式设计在细节设计阶段的局限，实现设计自动化程度和产品性能两方面的提升以满足用户的个性化需求。该研究成果以“Data-driven generative design for mass customization: A case study”为题发表在Advanced Engineering Informatics上。

图 3 采用数据驱动创成式设计的自行车座椅开发流程

以上研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省自然科学基金、深圳市科技创新委员会的大力资助。

论文链接：

1. https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103139

2. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2022.12.004

3. https://doi.org/10.1016/j.aei.2022.101786