Ymchwil

Ymchwil Gweithgynhyrchu Haen-ar-Haen

Mae’r Labordy Gweithgynhyrchu Haen-ar-Haen (AM) yn arloeswr o ran AM yn y DU ar ôl cynnal ymchwil yn y maes hwn ers 1995. Mae'r Labordy Gweithgynhyrchu Haen-ar-Haen yn hen law ar wneud gwaith ymchwil cydweithredol rhanbarthol, cenedlaethol a rhyngwladol gyda sefydliadau cydnabyddedig o'r radd flaenaf yn y maes (TNO, DTU, EPSRC CIM ym maes gweithgynhyrchu haen-ar-haen), ynghyd â phartneriaid diwydiannol (Renishaw, BAE Systems, Qioptiq). Gall ein partneriaid fanteisio'n uniongyrchol ar arbenigedd unigryw y mae ein technegwyr arbenigol a medrus wedi'i ddatblygu dros yr 20 mlynedd ddiwethaf, a chael mynediad i’r ystod eang o offer sydd gennym, sy’n cynnwys casgliad diwydiannol o dri pheiriant resin (stereolithograffeg a phrosesu golau digidol), tri pheiriant polymer ac un peiriant powdr metel (Sintro Detholus â Laser (SLS) a Thoddi Detholus â Laser (SLM)). Mae'r Labordy Gweithgynhyrchu Haen-ar-Haen yn cynnal ymchwil mewn amrywiaeth o feysydd gan gynnwys:

• Deunyddiau – Datblygu deunyddiau metel at ddibenion penodol ar gyfer SLM a pholymerau ar gyfer Modelu Dyddodi Wedi’i Hydoddi (FDM)
• Gallwch fanteisio ar ein harbenigedd mewn amrywiaeth eang o brosesau gweithgynhyrchu haen-ar-haen neu ddatblygu geometregau i ateb gofynion penodol (lleihau pwysau, amsugno sioc neu ddirgryniadau)
• Cymwysiadau ac efelychu – Defnyddio efelychiad cyfrifiadurol i wella ymarferoldeb dylunio, gweithgynhyrchu, perfformiad ac optimeiddio topoleg
• Nodweddu prosesau, gwelliant a sefydlogrwydd – Datblygu gwell dealltwriaeth, a monitro a gwella galluoedd ac amodau prosesu eich proses AC
• Cadwyni prosesau gweithgynhyrchu – Ymgorfforwch AM yn eich cadwyn broses weithgynhyrchu bresennol. Cyfuno gweithgynhyrchu haen-ar-haen a phrosesau gweithgynhyrchu nwyddau â gwerth uchel
• Cadwyn Gymorth AM  – Ymchwilio i gadwyn gyflenwi a phrosesau dosbarthu gweithgynhyrchu haen-ar-haen

Ymchwil Gweithgynhyrchu Digidol (DM)

Mae Labordy DM yn hen law ar gynnal ymchwil gyda phartneriaid diwydiannol gan gynnwys Airbus, Bosch, Ford, Mazak, Olympus Surgical, Ortho Clinical Diagnostics, Qioptiq, Renishaw a Tata Steel. Gallwn ddarparu’r atebion digidol a chlyfar sydd eu hangen wrth greu economi sy’n seiliedig ar wybodaeth. Mae ymchwilwyr medrus yn gweithio yn ein labordy modern, sy’n cynnwys meddalwedd ac offer deallus o’r radd flaenaf. Gall partneriaid diwydiannol weithio gyda ni a manteisio ar ein hoffer, ein harbenigedd academaidd a'n harbenigwyr technegol medrus. Rydym yn cynnig atebion gweithgynhyrchu pwrpasol i wella llif prosesau, rheoli peiriannau ac effeithlonrwydd, elw a chynaliadwyedd. Mae diddordebau ymchwil y Labordy DM yn cynnwys:

• Gwybodeg Dylunio – Creu a manteisio ar yr holl wybodaeth ddylunio gymhleth a data a gynhyrchir gan ddefnyddwyr wrth ddylunio cynhyrchion, systemau a gwasanaethau arloesol
• Gwybodeg Gweithgynhyrchu – Manteisio ar dechnoleg TGCh a dadansoddiadau data datblygedig i wella gwybodaeth am weithgynhyrchu. Cefnogi cydweithio, cynyddu effeithlonrwydd ac ategu penderfyniadau i hybu arloesedd, a galluogi modelau busnes newydd a thechnolegau cynaliadwy
• Diwydiant 4.0/Systemau Seiberffisegol – Defnyddio Diwydiant 4.0 yn y prosesau digideiddio ac awtomeiddio yn y ffatri a'r gadwyn gyflenwi. Cysylltu seibersystemau cyfathrebu â pheiriannau ffisegol a synwyryddion ar gyfer rhwydweithio a rhannu gwybodaeth. Dadansoddi gwybodaeth ar gyfer cynnal a chadw prognostig ar sail cyflwr. Datblygu, profi a defnyddio rheolaeth awtonomaidd a gwneud penderfyniadau mewn amgylcheddau amser real
• Dadansoddeg data mawr  – Archwilio setiau data mawr i ddarganfod patrymau cudd, egwyddorion gweithio anhysbys a chydberthnasau. Dehongli tueddiadau diddorol yn y farchnad, dewisiadau cudd cwsmeriaid a mewnwelediadau ymhlyg i wella dylunio peirianneg a gweithgynhyrchu
• Technolegau Semantig – Tynnu gwybodaeth o destunau a delweddau anstrwythuredig trwy ddefnyddio adnoddau geirfaol, dulliau dosbarthu, ontolegau a rhwydweithiau semantig. Darparu modelu gwell, rhesymu ag ystyr a chyd-destun, a gwneud penderfyniadau

Ymchwil Gweithgynhyrchu Cynaliadwy

Rydym yn cynnal ymchwil ac yn gwneud gwaith arloesol ynglŷn â chynhyrchion, prosesau, deunyddiau a chadwyni cyflenwi cynaliadwy sy'n cefnogi'r diwydiant gweithgynhyrchu wrth iddo fynd i gyfeiriad economi gylchol. Er mwyn sicrhau ffyniant, iechyd a gwydnwch byd-eang yn y tymor hir, mae angen i'r sector gweithgynhyrchu symud o fodel sy'n defnyddio llawer o adnoddau ac yn cynhyrchu llawer o wastraff tuag at un sy'n niwtral o ran defnyddio adnoddau neu nad yw’n cynhyrchu dim gwastraff. Mae troi'r economi gylchol yn realiti yn her fawr i ymchwilwyr a'r diwydiant, ond drwy gydweithio gallwn ddatblygu cynhyrchion, prosesau, deunyddiau a chadwyni cyflenwi cynaliadwy. Rydym yn darparu atebion gweithgynhyrchu pwrpasol i wella cynaliadwyedd cynhyrchion a phrosesau, lleihau gwastraff a defnydd o ynni, cynyddu gwydnwch cadwyni cyflenwi a datblygu deunyddiau newydd ecogyfeillgar. Mae'r diddordebau ymchwil yn cynnwys:

• Cynhyrchion Cynaliadwy – Dylunio ar gyfer cynaliadwyedd, dylunio ar gyfer ail-weithgynhyrchu a diwedd oes
• Prosesau Cynaliadwy – Effeithlonrwydd ynni, lleihau gwastraff ac ail-weithgynhyrchu
• Deunyddiau Cynaliadwy – Gan gynnwys biogyfansoddion, cyfansoddion sy'n defnyddio deunyddiau eildro, nanogyfansoddion matrics metel ar gyfer gweithgynhyrchu haen-ar-haen
• Cymorth Penderfynu  – Rheoli cylch bywyd cynnyrch, rhagweld rhestr eiddo a mesur cynaliadwyedd
• Cadwyni Cyflenwi – Cadwyni cyflenwi gwydn a chynaliadwy a throsglwyddo’n ôl adref

Ymchwil i Ficro- a Nano-weithgynhyrchu

Mae'r Labordy Micro- a Nano-weithgynhyrchu (MNN) wedi bod yn gwneud gwaith ymchwil yn y maes hwn ers 2002. Mae'r Labordy MNM yn gwneud gwaith ymchwil i brosesau a'r cadwyni proses sy'n ategu technegau llunio sy'n seiliedig ar led-ddargludyddion. Y prif nod yw gwella'r wybodaeth ynghylch gweithgynhyrchu cydrannau a dyfeisiau sydd â swyddogaethau nano-raddfa mewn amrywiaeth eang o ddeunyddiau, a defnyddio'r rhain. Mae'r Labordy MNM wedi bod yn rhan o fentrau ymchwil cydweithredol cenedlaethol a rhyngwladol, sy’n cynnwys sefydliadau blaenllaw yn Ewrop (KIT, DTU, IK4-TEKNIKER) a’r tu hwnt (HIT Tsieina), yn ogystal â gwaith gyda nifer o bartneriaid diwydiannol allweddol (Zimmer-Biomet, Renishaw). Mae ein cyfleusterau yn galluogi peiriannu uniongyrchol neu atgynhyrchu nodweddion sy'n amrywio o ychydig o ddegau o nanofetrau i gannoedd o nanofetrau. Mae'r rhain yn cynnwys systemau laser byr a hynod fyr, peiriant micro EDM a pheiriant mowldio microchwistrellu. Caiff y rhain eu cwblhau gan offer adnabod micrometrau ac is-ficrometrau uwch ar gyfer arolygu dimensiynol (microsgopau optegol, ymyriaduron golau gwyn, SEM), ac ar gyfer adnabod deunyddiau a/neu ar gyfer nano-weithgynhyrchu (microsgop grym atomig, pelydr ïon â ffocws). Mae'r Labordy MNM yn gwneud gwaith ymchwil mewn amrywiaeth o feysydd gan gynnwys:

• Nano-beiriannu ar gyfer dyfeisiau storio data magnetig yn y dyfodol – Defnyddir peiriannu Nano-raddfa gyda blaen chwiliedydd AFM i greu nanostrwythurau ar gyfer rheoli waliau parth magnetig ar hyd nano-wifrrau NiFe
• Gweadu arwyneb mewnblaniadau orthopedig â laser – Cynhelir arbelydru laser ns â phwls o ddeunydd biofeddygol ar gyfer ymchwilio i effaith gweadau arwyneb gwahanol ar ymwrthedd traul mewnblaniadau
• Peiriannu micro-fecanyddol o ddeunyddiau awyrofod – Mae arbenigedd mewn efelychu rhifiadol yn galluogi modelu'r broses dorri o ddeunyddiau cyfansawdd uwch
• Micro-weithgynhyrchu gyda chymorth cyfrifiadur – datblygir offer AI ar gyfer dylunio rhithwir a rheolaeth awtomataidd ar gadwyni prosesau MNM
• Ôl-brosesu cydrannau metelaidd wedi’u hargraffu gan beiriant 3D – Mae micro-nodweddion wedi'u hintegreiddio ar gydrannau metelaidd a gynhyrchir gan ALM i wella gorffeniad arwyneb a gweithrediad

Ymchwil Roboteg a Systemau Awtonomaidd

Un o'n prif ddiddordebau ymchwil yw Roboteg a Systemau Awtonomaidd, yn arbennig i roi lefel uwch o ymreolaeth i systemau di-griw, gan ddarparu galluoedd o ymwybyddiaeth uwch o sefyllfaoedd, lleoleiddio a mapio, cynllunio llwybrau, a chydweithrediad aml-robot. Ein nod, fel rhan o'r ymchwil hon, yw galluogi cydweithrediad uniongyrchol a diogel rhwng bodau dynol a robotiaid i gyflawni tasgau anodd gyda'i gilydd sydd y tu hwnt i alluoedd dynol unigol, megis cydosod, codi gwrthrychau trwm a logisteg.

Un o'n nodau ymchwil hirdymor yw gwella gallu gwybyddol robotiaid trwy ddefnyddio galluoedd canfyddiadol uwch, megis gweledigaeth, RGB-D, Lidar, a synwyryddion eraill, er mwyn dehongli ystumiau dynol, deall amgylcheddau ac, yn y pen draw, ddod yn gymdeithion naturiol i fodau dynol. Ar hyn o bryd rydym yn gweithio mewn tri phrif faes ymchwil sy’n ymwneud â roboteg.

Rydym wedi buddsoddi mewn Labordy Roboteg a Systemau Awtonomaidd gydag ystod o offer blaengar sy'n cefnogi ein hymchwil.

Roboteg Symudol a Cherbydau Awtonomaidd

Ein nod yw ymchwilio i atebion llywio diogel a dibynadwy ar gyfer cerbydau awtonomaidd a robotiaid symudol i weithredu mewn amgylcheddau byd go iawn sy’n ddeinamig ac yn anstrwythuredig a lle mae diogelwch yn hanfodol.

Mae'r ymchwil yn canolbwyntio ar ddatblygu algorithmau deallus sy'n prosesu a dehongli llawer iawn o ddata synhwyro o Lidar a chamerâu cyfrifiadurol ar gyfer mapio amgylcheddol a lleoleiddio robotiaid mewn amgylcheddau lle na ellir defnyddio GPS. Ar hyn o bryd mae gan ein Labordy Roboteg nifer o robotiaid symudol, gan gynnwys tri Kuka Youbot, nifer o Turtlebots a hefyd rhai Dronau.

Rydym hefyd wedi datblygu cerbyd wyneb di-griw (USV) a all lywio ei hun ac osgoi gwrthdrawiadau yn awtonomaidd trwy ddefnyddio Lidar a gweledigaeth i ganfod rhwystrau. Mae’r prosiect bellach yn cael ei gyflawni gan grŵp o fyfyrwyr sy’n gweithio ar system lanio er mwyn i’r drôn dracio a glanio ar yr USV yn awtonomaidd.

Robotiaid mewn Amgylcheddau Domestig Anstrwythuredig

Rydym hefyd yn gweithio ar ddatblygu a phrototeipio atebion robotig awtonomaidd mewn amgylcheddau domestig i gefnogi pobl oedrannus i fyw'n annibynnol. Mae ein ffocws ymchwil ar robotiaid gwasanaeth domestig sydd wedi'u dylunio i alluogi:

• Rheolaeth o bell yn seiliedig ar fwriad ar gyfer teleweithrediad cadarn dros rwydwaith cyfathrebu byd go iawn
• Awtonomiaeth addasol i alluogi robotiaid gwasanaeth a reolir o bell i gyflawni tasg hynod effeithlon
• Mecanweithiau hunanddysgu robotig i alluogi robotiaid i ddysgu o'u profiad
• Fframwaith sy'n canolbwyntio ar ddiogelwch sy'n deillio o astudiaethau helaeth o ddefnyddioldeb a derbyniad defnyddwyr sy'n galluogi robotiaid gwasanaeth i gael eu defnyddio'n effeithiol mewn cymwysiadau gofal cartref

Mae'r defnydd o ryngwynebau cyfrifiadurol dynol aml-fodd yn galluogi rhyngweithio naturiol rhwng bodau dynol a robotiaid trwy dracio sylliad, rhyngwynebau ymennydd-cyfrifiadur (BCI) a deall ystumiau dynol.

Robotiaid Cydweithredol

Rydym hefyd yn gweithio ar systemau aml-robot sy'n cynnwys asiantau heterogenaidd, gan gynnwys gweithredwyr dynol. Mae hyn yn arbennig o heriol, yn enwedig ar gyfer ceisiadau mawr. Mae cyflwyno bodau dynol i'r broses yn creu hyd yn oed mwy o heriau technegol gan gynnwys:

• dealltwriaeth amgylcheddol drwy adnabod gwrthrychau gweledol ac adnabod osgo ar gyfer cydio a thrin mewn man gweithio anstrwythuredig
• monitro a deall ymddygiad dynol
• cynllunio tasgau ar y cyd ar gyfer robotiaid a bodau dynol, neu fwy nag un robot
• rhaglennu robotiaid trwy arddangos, lle mae robotiaid yn dysgu sgiliau newydd trwy arsylwi ar arddangosiadau gan weithredwyr dynol