Een systematische benadering van gepersonaliseerd design
Nieuws
-
09 januari 2024
Gepersonaliseerde producten, zoals medische hulpmiddelen of veiligheidsschoenen, bieden talloze voordelen, maar er zijn uitdagingen bij het ontwerpen ervan. De huidige methoden omvatten vaak handmatige of halfgeautomatiseerde stappen, wat het moeizaam en tijdrovend maakt. Voor zijn PhD ontwikkelde Farzam Tajdari nieuwe methoden voor patroonherkenning, creëerde hij een geoptimaliseerd 4D-scanapparaat en produceerde hij een nieuwe 4D-dataset, waarmee hij aantoonde dat er een betere manier is om gepersonaliseerde ontwerpen te maken.
Wiskunde als brug
Bij massaproductie worden grote aantallen identieke of vergelijkbare producten gemaakt, maar dit proces kent een aantal problemen. Het kan leiden tot verspilling van materialen tijdens de productie, maar ook tot problemen met de maatvoering die voor ongemak kunnen zorgen, of het product wordt überhaupt niet gebruikt. Hoewel vooruitgang in de technologie de mogelijkheden voor gepersonaliseerde massaproductie heeft verbeterd, zijn er uitdagingen in het ontwerpproces als het gaat om gepersonaliseerde pasvormen. Inzicht in de geometrie van zowel de gebruiker als het product is het uitgangspunt om deze uitdagingen aan te gaan.
Met een achtergrond in automatisering en werktuigbouwkunde voelde Farzam Tajdari zich aanvankelijk wat vreemd toen hij een PhD deed met een focus op ontwerp. Maar zijn ervaring op het gebied van niet-lineaire en regelsystemen hielp een brug te vormen naar het ontwerp van ultragepersonaliseerde producten. "Toen ik aan mijn PhD begon, werkte ik met wiskundige delen van patroonherkenning, maar gaandeweg bewoog ik me meer in de richting van onderwerpen als mensgericht ontwerpen en hoe mensen zich voelen", zei hij. Het menselijke aspect, hoewel nieuw voor hem, was fundamenteel voor zijn werk. Met zijn multidisciplinaire onderzoek wilde Tajdari een systematisch kader ontwikkelen met methodes en hulpmiddelen voor scannen in 3D en 4D (3D in beweging) om ontwerpers te helpen gepersonaliseerde producten te maken met meer comfort en veiligere productprestaties voor de gebruikers.
Flexibele mesh-registratie en zwermende vogels
Mesh-registratie bij 3D-scannen is het uitlijnen van een puntenwolk in een fijne bronmesh met de uitvoerpuntenwolk van de scanner, de zogenaamde doelmesh. Tijdens het proces kan de bronmesh vervormen voor de 'beste' pasvorm met de doelmesh, bekend als flexibele mesh-registratie. Voor een eenvoudigere uitleg vergeleek Tajdari het met een zwerm vogels, waarbij ze samen vliegen maar de vorm steeds verandert. "Niet-stijve mesh-registratie is wanneer een groep punten beweegt terwijl de identiteit van elk punt en de naburige punten hetzelfde blijft, maar ze kunnen vrij bewegen en de vorm van de groep kan vrij vervormen", zei hij. Zijn onderzoek richtte zich op het vinden van manieren om automatisch 3D- en 4D-kenmerken te extraheren uit ruwe gescande gegevens met behulp van niet-stijve registratie waarmee ontwerpuitdagingen kunnen worden aangepakt, met name voor menselijke lichaamsvormen.
Nieuwe resultaten
Tajdari's onderzoek leverde verschillende belangrijke en nieuwe bijdragen op. Een daarvan was de ontwikkeling van softwareprogramma's die een automatische methode van patroonherkenning in 3D- en 4D-scannen mogelijk maken. Vervolgens ontwierp en produceerde hij nieuwe hardware, met name een 4D-scanner waarmee met hoge snelheid 4D-scans van een bewegend object kunnen worden gemaakt met 15 beelden per seconde. Deze scanner werd vervolgens gebruikt om een unieke dataset te verzamelen en te creëren, door Tajdari 4D Feet genoemd, door de lopende voeten van 58 mensen te scannen.
Alle gegevens en code die resulteren uit zijn onderzoek zijn toegankelijk via de website van 4TU.ResearchData, evenals DINED, de antropometrische database van IO. De methoden, tools en gegevens hebben een verscheidenheid aan toepassingen. Tajdari zei dat het bijvoorbeeld zou kunnen worden gebruikt om een veiligheidsschoen te ontwerpen die qua comfort en veiligheid optimaal is, of een gepersonaliseerd kledingstuk. Hij merkte ook op dat de 4D-scanner kan worden aangepast voor elk ander object, inclusief de afmetingen van een volledig menselijk lichaam tijdens verschillende activiteiten.
Dubbele PhD, meerdere perspectieven
Een uniek aspect van Tajdari's onderzoekstraject is dat hij tegelijkertijd twee PhD's volgde. Ongeveer een jaar voordat hij naar de TU Delft kwam, begon hij aan een PhD aan de Aalto-universiteit in Finland over geautomatiseerde en verbonden voertuigen. Nadat hij goede vooruitgang had geboekt, besloot hij zijn werk aan de TU Delft voort te zetten terwijl hij zijn eerste PhD-onderzoek op afstand afrondde. Het waren twee onafhankelijke promotie-onderzoeken met verschillende onderwerpen, methoden en publicaties. Tajdari zei dat het onconventioneel was en veel werk vergde, maar dat het een voordeel had om deze route te nemen.
Het doen van twee PhD's op twee verschillende gebieden bracht me meer creativiteit en maakte mijn geest dynamischer. Het hielp me om tegelijkertijd over verschillende dingen na te denken vanuit een breder gezichtspunt.
―
Farzam Tajdari
"Het doen van twee PhD's op twee verschillende gebieden bracht me meer creativiteit en maakte mijn geest dynamischer. Het hielp me om tegelijkertijd over verschillende dingen na te denken vanuit een breder gezichtspunt”, zei hij. "Daarom zeg ik altijd dat bruggen slaan enorm belangrijk is in mijn doctoraat. Ik kon een brug slaan omdat ik tegelijkertijd over meerdere onderwerpen kon nadenken, wat me ook een visie gaf op de methodes die ik voor de TU Delft kon ontwikkelen.”
Tajdari rondde onlangs een postdoctoraal project aan de TU Eindhoven af dat gerelateerd was aan zijn eerste PhD. Hij begint nu aan een nieuw tweejarig postdoctoraal project bij de faculteit Mechanical Engineering van de TU Delft, waar hij menselijke beweging gaat bestuderen met als doel het verminderen van bewegingsziekte.
