This paper describes the results of a second year Expo project team of Fontys Engineering, department Mechanical Engineering. During this research the design of a configurable damped spring design has been investigated. A calculation tool has been defined and validated using a Nylon 3D printed spring prototype. Also a theoretical design of a stainless steel spring has been made including stress calculations. Finally characterization tests on damping properties have been performed.
DOCUMENT
Elke periode kent zijn eigen revolutie en elke revolutie brengt zijn eigen organisatorische model met zich mee. We bevinden ons nu in de 4e industri¨ele revolutie, waar het internet van dingen ons verbindt met autonome embedded systemen. Deze systemen zijn actief in de virtuele ’cyber’ wereld, alsook in de echte ’fysieke’ wereld om ons heen. Deze zogenoemde ’Cyber-Fysieke’ Systemen volgen daarmee een modern organisatorisch model, namelijk zelfmanagement, en zijn dan ook in staat zelf proactieve acties te ondernemen. Dit proefschrift belicht productiesystemen vanuit het Cyber-Fysieke perspectief. De productiesystemen zijn hier herconfigureerbaar, autonoom en zeer flexibel. Dit kan enkel worden bereikt door het ontwikkelen van nieuwe methodes en het toepassen van nieuwe technologie¨en die flexibiliteit verder bevorderen. Echter, effici¨entie is ook van belang, bijvoorbeeld door productassemblage zo flexibel te maken dat het daardoor kosteneffici¨ent is om de productie van diverse producten met een lage oplage, zogenaamde high-mix, low volume producten, te automatiseren. De mogelijkheid om zo flexibel te kunnen produceren moet bereikt worden door de creatie van nieuwe methoden en middelen, waarbij nieuwe technologie¨en worden gecombineerd; een belangrijk aspect hierbij is dat dit toepasbaar getest moet worden door gebruik van simulatoren en speciaal hiervoor ontwikkelde productiesystemen. Dit onderzoek zal beginnen met het introduceren van het concept achter de bijbehorende productiemethodologie, welke Grid Manufacturing is genoemd. Grid Manufacturing wordt uitgevoerd door autonome entiteiten (agenten) die zowel de productiesystemen zelf, als de producten representeren. Producten leven dan al in de virtuele cyber wereld voordat zij daadwerkelijk zijn gebouwd, en zijn zich bewust uit welke onderdelen zij gemaakt moeten worden. De producten communiceren en overleggen met de autonome herconfigureerbare productiesystemen, de zogenaamde equiplets. Deze equiplets leveren generieke diensten aan een grote diversiteit aan producten, die hierdoor op elk moment geproduceerd kunnen worden. Het onderzoek focust hierbij specifiek op de equiplets en de technische uitdagingen om dynamisch geautomatiseerde productie mogelijk te maken. Om Grid Manufacturing mogelijk te maken is er een set van technologische uitdagingen onderzocht. De achtergrond, onderzoeksaanpak en concepten zijn dan ook de eerste drie inleidende hoofdstukken. Daarna begint het onderzoek met Hoofdstuk 4 Object Awareness. Dit hoofdstuk beschrijft een dynamische manier waarop informatie uit verschillende autonome systemen gecombineerd wordt om objecten te herkennen, lokaliseren en daarmee te kunnen manipuleren. Hoofdstuk 5 Herconfiguratie beschrijft hoe producten communiceren met de equiplets en welke achterliggende systemen ervoor zorgen dat, ondanks | Dutch Summary 232 dat het product niet bekend is met de hardware van de equiplet, deze toch in staat is acties uit te voeren. Tevens beschrijft het hoofdstuk hoe de equiplets omgaan met verschillende hardwareconfiguraties en ondanks de aanpassingen zichzelf toch kunnen besturen. De equiplet kan dan ook aangepast worden zonder dat deze opnieuw geprogrammeerd hoeft te worden. In Hoofdstuk 6 Architectuur wordt vervolgens dieper ingegaan op de bovenliggende architectuur van de equiplets. Hier worden prestaties gecombineerd met flexibiliteit, waarvoor een hybride architectuur is ontwikkeld die het grid van equiplets controleert door het gebruik van twee platformen: Multi-Agent System (MAS) en Robot Operating System (ROS). Nadat de architectuur is vastgesteld, wordt er in Hoofdstuk 7 onderzocht hoe deze veilig ingezet kan worden. Hierbij wordt een controlesysteem ingevoerd dat het systeemgedrag bepaalt, waarmee het gedrag van de equiplets transparant wordt gemaakt. Tevens zal een simulatie met input van de sensoren uit de fysieke wereld ’live’ controleren of alle bewegingen veilig uitgevoerd kunnen worden. Nadat de basisfunctionaliteit van het Grid nu compleet is, wordt in Hoofdstuk 8 Validatie en Utilisatie gekeken naar hoe Grid Manufacturing gebruikt kan worden en welke nieuwe mogelijkheden deze kan opleveren. Zo wordt er besproken hoe zowel een hi¨erarchische als een heterarchische aanpak, waar alle systemen gelijk zijn, gebruikt kan worden. Daarnaast laat het hoofdstuk o.a. aan de hand van enkele voorbeelden en simulaties zien welke effecten herconfiguratie kan hebben, en welke voordelen deze aanpak zoal kan bieden.. Het proefschrift laat zien hoe met technische middelen geautomatiseerde flexibiliteit mogelijk wordt gemaakt. Hoewel het gehele concept nog volwassen zal moeten worden, worden er enkele aspecten getoond die op de korte termijn toepasbaar zijn in de industrie. Enkele voorbeelden hiervan zijn: (1) het combineren van gegevens uit diverse (autonome) bronnen voor 6D-lokalisatie; (2) een data-gedreven systeem, de zogeheten hardware-abstractielaag, die herconfigureerbare systemen controleert en de mogelijkheid biedt om deze productiesystemen aan te passen zonder deze te hoeven herprogrammeren; en (3) het gebruik van Cyber-Fysieke systemen om de veiligheid te verhogen.
MULTIFILE
Abstract: Unlike manufacturing technology for semiconductors and printed circuit boards, the market for traditional micro assembly lacks a clear public roadmap. More agile manufacturing strategies are needed in an environment in which dealing with change becomes a rule instead of an exception. In this paper, an attempt is made to bring production with universal micro assembly cells to the next level. This is realised by placing a larger number of cells, called Equiplets, in a “Grid”. Equiplets are compact and low-cost manufacturing platforms that can be reconfigured to a broad number of applications. Benchmarking Equiplet production has shown reduced time to market and a smooth transition from R&D to Manufacturing. When higher production volumes are needed, more systems can be placed in parallel to meet the manufacturing demand. Costs of product design changes in the later stage of industrialisation have been reduced due to the modular production in grids, which allows the final design freeze to be postponed as late as possible. The need for invested capital is also pushed backwards accordingly. doi 10.1007/978-3-642-11598-1_32
LINK
Author supplied: Abstract—The growing importance and impact of new technologies are changing many industries. This effect is especially noticeable in the manufacturing industry. This paper explores a practical implementation of a hybrid architecture for the newest generation of manufacturing systems. The papers starts with a proposition that envisions reconfigurable systems that work together autonomously to create Manufacturing as a Service (MaaS). It introduces a number of problems in this area and shows the requirements for an architecture that can be the main research platform to solve a number of these problems, including the need for safe and flexible system behaviour and the ability to reconfigure with limited interference to other systems within the manufacturing environment. The paper highlights the infrastructure and architecture itself that can support the requirements to solve the mentioned problems in the future. A concept system named Grid Manufacturing is then introduced that shows both the hardware and software systems to handle the challenges. The paper then moves towards the design of the architecture and introduces all systems involved, including the specific hardware platforms that will be controlled by the software platform called REXOS (Reconfigurable EQuipletS Operating System). The design choices are provided that show why it has become a hybrid platform that uses Java Agent Development Framework (JADE) and Robot Operating System (ROS). Finally, to validate REXOS, the performance is measured and discussed, which shows that REXOS can be used as a practical basis for more specific research for robust autonomous reconfigurable systems and application in industry 4.0. This paper shows practical examples of how to successfully combine several technologies that are meant to lead to a faster adoption and a better business case for autonomous and reconfigurable systems in industry.
DOCUMENT
One of the goals of this research is to arrive at an implementation of a CAN-bus that can be used for lab exercises in regular student courses. In this paper, an overview is given of our basic ideas concerning the CAN concept and its application to the control of a manufacturing system. This system consists of two robots, a milling machine and some transportation means. In this system, every workstation will have its own CAN controller. The concept consists of a specially designed hardware structure, embedded software for the protocol and initialisation and a high level production environment, that makes it possible to configure a production system in an easy way.
DOCUMENT
The additive manufacturing (AM) of high-quality products requires knowledge of the 3D-printing process and the related design guidelines. Allthough AM has been around for some years, many engineers still lack this knowledge. Therefore, Fontys University of Applied Sciences sets great store by training of engineers, education of engineering students and knowledge sharing on this topic. As an appetiser, this article offers a beginner’s course.
DOCUMENT
De wereld verandert in een razend tempo. Technologische ontwikkelingen hebben een grote impact op mens en maatschappij. Het verandert niet alleen onze manier van werken maar ook onze manier van leven. Steeds meer disciplines hanteren technologie als basis om in een professionele omgeving het werk kwalitatief beter, sneller en effi ciënter uit te voeren. Digitalisering, globalisering en informatisering maakt het mogelijk om plaats- en tijdonafhankelijk te studeren en te werken. Fontys Hogescholen speelt hier op in door tal van initiatieven te ondersteunen die gericht zijn op het volgen van deze en opkomende trends rondom technologische ontwikkelingen en de impact voor het onderwijs. Met het Fontys Objexlab zetten we deze beweging door. Opkomende technologieën zoals 3D printing en Robotica maken we graag toegankelijk voor collega’s. Andere instituten kunnen hiervan gebruik maken zodat zij hun onderwijs nog aantrekkelijker en actueler kunnen maken. In het najaar van 2014 zijn we gestart met het samenbrengen van collega’s van verschillende instituten en opleidingen om enerzijds deze nieuwe technologieen te leren en te ervaren, om daarna een stap te maken in het initiëren van ideeën en plannen om met deze kennis en vaardigheden onderwijsvernieuwing gezamenlijk vorm- en inhoud te geven.
MULTIFILE
This chapter explains in brief what is needed to achieve more sustainable manufacturing processes. It develops both aspects of sustainable, economic, and technical feasibility with most focus on the latter. Remanufacturing processes are described together with relevant factors that enhance their effectivity and efficiency. An overview is given of what kind of shopfloor innovations are required in the near future and some suggestions on how digital and other Industry 4.0 technologies could help to move toward circular manufacturing.
MULTIFILE
Relatief kleine, gespecialiseerde bedrijven in de maakindustrie hebben behoefte aan flexibele assemblageprocessen en productielogistiek. Digitalisering biedt veel mogelijkheden om productieprocessen efficiënter en duurzamer te maken, innovatieve producten te fabriceren en over te schakelen op andere businessmodellen. Dit moet dan wel werken voor kleine series en enkelstuks. ‘Kunnen wij het maken?’ verwijst naar onderliggende vragen over: ‘Hoe beheersen we risico’s in complexe maakprocessen?’, ‘Hoe werken we samen in de keten?’ en ‘Wat moeten huidige en toekomstige engineers weten over ‘Industry 4.0’ en circulaire maakindustrie?’. Bijgaand essay, in verkorte vorm uitgesproken als Intreerede, legt uit hoe de onderzoekers van Smart Sustainable Manufacturing aan de slag gaan om een antwoord te vinden op deze vragen, door middel van cocreatie met de beroepspraktijk en het onderwijs in het Re/manufacturing lab.
DOCUMENT
Anyone who has watched a child play with soft semi-liquid materials like honey, frosting, or slime, sees the fascinating interplay between design and physics. Many of us remember these experiences from our own childhood (or maybe not that long ago). These materials dribble and coil as they stack upon themselves when we drop them onto surfaces like cakes from small heights. This ludic behavior represents a physical phenomenon known as rope coiling. Recent research in 3D printing of clay and plastic has started to wonder how rope coiling can be leveraged to create new textures and textile-like structures through non-planar 3D Printing. These provide new tactile experiences in objects like cups and visual experiences in things like lamps. In this demonstrator, we invite researchers and practitioners to return to their childhood and dribble edible materials to understand how to advance additive manufacturing through interactive printing.
DOCUMENT
