Generativní design a digitální výroba (FSI-YRP)

Akademický rok 2021/2022
Garant: Ing. David Škaroupka, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚK všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty s možnostmi využití 3D optické digitalizace, reverzního inženýrství a technologiemi rapid prototyping v průmyslovém designu. Cíle je dosaženo výukou pokročilých softwarových nástrojů a praktickým využíváním technologií optického skenování prostorových objektů a 3D tisku plastových dílů.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti budou schopni navrhovat a připravovat díly pro aditivní způsob výroby, zpracovat data naskenovaných 3D objektů a přetvořit je do plošných modelů využitelných pro další designérskou práci. Získané zkušenosti využijí při řešení diplomové práce, v doktorském studijním programu a v praxi pak při vývoji nových výrobků. Znalost aditivních technologií a optické digitalizace prospěje k rozšíření dovedností potřebných k realizací designových a předvýrobních modelů.
Prerekvizity:
Předpokládají se znalosti z oblasti CAD systémů, zejména Rhinoceros 3D.
Obsah předmětu (anotace):
Náplní kurzu je algoritmicky řízené počítačové navrhování, známé také pod pojmy generativní, parametrický, performativní nebo informovaný design. Podstatou je návaznost na následující proces výroby na základě digitálního 3D modelu. Studenti získají kompetence v oblasti algoritmického modelování a přímé digitální výroby. Budou schopni kustomizovat digitální data podle zvolených parametrů a převádět reálné geometrie do digitální a zpět. Kurz zahrnuje výuku principů optické digitalizace, aditivní výroby (3D tisku) včetně úvodu do robotické aditivní výroby. Studenti budou samostatně pracovat s ručním 3D skenerem a stolní 3D tiskárnou ve studentském FabLABu, kde budou vyrábět vybrané generativní návrhy.
Metody vyučování:
Výuka je zaměřena na praktické zvládnutí softwarových a hardwarových nástrojů. Probíhá formou cvičení orientovaných na praktické úlohy, měření a zpracování dat s cílem připravit a realizovat tiskovou úlohu na 3D tiskárně. Prakticky orientovaná cvičení zároveň umožní studentů získat zpětnou vazbu z fyzické realizace projektů.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu: vypracování semestrálního projektu, odevzdání dat v digitální formě. Celkem je možno získat až 100 bodů. Výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS. Hodnocení i pouze jediného úkolu nižším než polovinou z maximálního počtu bodů je celková klasifikace předmětu „nevyhovující“. Podle čl. 13 Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně se užívá klasifikační stupnice ECTS. KLASIFIK. STUPEŇ ECTS / BODOVÉ HODNOCENÍ / ČÍSELNÁ KLASIFIKACE // A / 100–90 / 1 / výborně // B / 89–80 / 1,5 / velmi dobře // C / 79–70 / 2 / dobře // D / 69–60 / 2,5 / uspokojivě // E / 59–50 / 3 / dostatečně //F / 49–0 / 4 / nedostatečně.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Náhrada zameškané výuky je v kompetenci vedoucího cvičení. Student je povinen být přítomen v rozvrhem stanovené době v počítačové laboratoři a pracovat na úkolech a vyčkat konzultace. Jako omluva nepřítomnosti se uznávají pouze důvody obdobné důvodům podle zákoníku práce, např. nemoc. Neomluvená absence může být příčinou neudělení zápočtu.
Typ (způsob) výuky:
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Generativní design – úvod do algoritmického modelování Rhinoceros 3D Grasshopper
2. Generativní design – parametrické modelování s úplnou historií (Grasshopper)
3. Generativní design – využití evolučních algoritmů Grasshopper – Galapagos)
4. Generativní design – hledání forem (form finding – Grasshopper Kangaroo, nebo alternativy)
5. Generativní design – Generování struktur (Grasshopper Paneling tools, nebo alternativy)
6. 3D optická digitalizace - systém ATOS, software GOM Inspect, Sense
7. 3D optická digitalizace- systém Sense, EinScan, nebo jiný ruční skener
8. Rapid prototyping – příprava modelu na 3D tisk, uzavření modelu, oprava chyb
9. Rapid prototyping – příprava výroby na stolní 3D tiskárně, slicing
10. Výroba dílů pomocí rapid prototyping (praktická výuka FabLAB)
11. Výroba dílů pomocí rapid prototyping (praktická výuka FabLAB)
12. Robotická výroba a CNC – (RhinoCAM,Grasshopper - KUKA PRC, nebo alternativy)
13. Základy práce s 6-osým průmyslovým robotem (KUKA KR 60 HA - praktická ukázka)
Literatura - základní:
1. TEDESCHI, Arturo. AAD_Algorithms-aided design: parametric strategies using grasshopper. Brienza, Italy: Le Penseur Publisher, 2014. ISBN 978-88-95315-30-0.
2. GIBSON, I., D. W. ROSEN a B. STUCKER. Additive manufacturing technologies: rapid prototyping to direct digital manufacturing. New York: Springer, c2010. ISBN 1441911200.
3. NABONI, Roberto a Ingrid PAOLETTI. Advanced Machinery. In: Advanced Customization in Architectural Design and Construction. Cham: Springer International Publishing, 2015, 2015-12-5, s. 29-75. SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. DOI: 10.1007/978-3-319-04423-1_3. ISBN 978-3-319-04422-4. Dostupné také z: http://link.springer.com/10.1007/978-3-319-04423-1_3
Literatura - doporučená:
1. FRANCE, Anna Kaziunas. Make: 3D printing. Sebastopol: Maker Media, 2013, xv, 213 s. : barev. il. ISBN 978-1-4571-8293-8.
2. DRUMM, Brook, James F. (James Floyd) KELLY, Brian ROE, et al. Make: 3D printing projects. San Francisco: Maker Media, 2015, xvii, 263 stran : barevné fotografie. ISBN 978-1-4571-8724-7.
3. KLOSKI, Liza Wallach a Nick KLOSKI. Začínáme s 3D tiskem. Brno: Computer Press, 2017, 211 stran : ilustrace. ISBN 978-80-251-4876-1.
4. Toru Yoshizawa . Handbook of Optical Metrology: Principles and Applications, Second Edition. 919 pages. CRC Press; 2 edition (April 9, 2015). ISBN-10: 1466573597
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B-PDS-P prezenční studium --- bez specializace -- kl 2 Povinný 1 3 Z