Aion Pro

Блог о 3D моделировании, 3D принтерах и печати, промышленном/индустриальном дизайне, создания видеоролики и анимации, дронах, робототехнике, альтернативных источниках энергии. Программах и сервисах для 3х мерного моделирования, САПР, CAD, CAE, ЧПУ, инженерии

Что такое генеративный дизайн и почему это технология будущего

Генеративный дизайн копирует эволюционный подход естественного мира с облачными вычислениями, чтобы обеспечить тысячи решений одной инженерной проблемы.

Способ изготовления повседневных предметов - от стульев до автомобилей и электроинструментов - переосмысливается с помощью нового процесса, называемого генеративным дизайном.

Используя программное обеспечение искусственного интеллекта (ИИ) и вычислительную мощность облака, генеративный дизайн позволяет инженерам создавать тысячи вариантов проектирования, просто определяя их конструкторскую проблему - вводя основные параметры, такие как рост, вес, который он должен поддерживать, прочность и параметры материала.

Некоторые из наиболее перспективных компаний в мире, в том числе Airbus, Under Armour и Stanley Black&Decker, используют генеративный дизайн для решения инженерных задач и предлагают конструктивные решения, которые человеческий разум никогда не сможет придумать самостоятельно. Благодаря генеративному дизайну инженеры больше не ограничены собственным воображением или прошлым опытом. Вместо этого они сотрудничают с технологиями, чтобы совместно создавать больше, лучше и меньше: больше новых идей, продуктов, которые лучше отвечают потребностям пользователей, за меньшее время и с меньшим негативным воздействием на окружающую среду.

Однако, как и в случае с любой новой технологией, часто возникает некоторая путаница и отсутствие ясности относительно того, что именно представляет собой технология, а что нет.

Так что же такое генеративный дизайн?

Генеративный дизайн использует машинное обучение, чтобы имитировать эволюционный подход природы к дизайну. Проектировщики или инженеры вводят параметры проектирования (такие как материалы, размеры, вес, прочность, методы производства и ограничения по стоимости) в программное обеспечение для генеративного проектирования, а программное обеспечение исследует все возможные комбинации решения, быстро генерируя сотни или даже тысячи вариантов проектирования. Оттуда дизайнеры или инженеры могут фильтровать и выбирать результаты, чтобы наилучшим образом удовлетворить их потребности.

Представьте себе, что вместо того, чтобы начинать «рисование» или разработку САПР на основе того, что вы уже знаете или идей, которые у вас в голове, вы можете сказать компьютеру, что вы хотите решить или какую проблему вы пытаетесь решить. Например, скажем, вы хотите создать стул. Вместо того, чтобы рисовать два или три варианта (возможно, 10, если вы действительно креативны), вы можете указать компьютеру, что вы хотите кресло, которое выдерживает X веса, стоит X дороже и использует X материала. Затем компьютер может предоставить сотни, если не тысячи, практически и легко изготавливаемых вариантов дизайна, которые соответствуют этим критериям и являются вероятными вариантами, которые вы не могли себе представить самостоятельно. Это сила генеративного дизайна.

Генеративный дизайн копирует эволюционный подход естественного мира с облачными вычислениями, чтобы обеспечить тысячи решений одной инженерной проблемы.

Чем НЕ является генеративный дизайн?

Генеративный дизайн - это программное обеспечение, которое дополняет инженера и использует возможности облачных вычислений и машинного обучения для изучения целого ряда новых решений. Он расширяет круг известных инженеров или дизайнеров решений для их дизайнерских задач.

Напротив, многие из технологий, которые маскируются под генеративный дизайн - оптимизация топологии, оптимизация решетки, параметрические или подобные технологии - ориентированы на улучшение существующего дизайна, а не на создание новых возможностей дизайна, как с генеративным дизайном.

Путаница возникает из-за того, что входные данные для генеративного проектирования аналогичны входным данным для многих инструментов оптимизации. Тем не менее, генеративный дизайн создает множество валидных (высокопроизводительных, но экономически эффективных) проектов или решений вместо одной оптимизированной версии известного решения.

Помимо создания совершенно новых решений, еще одной областью, в которой генеративный дизайн отличается и отличается, является то, что он принимает во внимание технологичность. Это означает, что процесс тестирования продуктов и возврата к чертежной доске значительно сокращается. Традиционная оптимизация фокусируется на уточнении известного решения, которое обычно включает удаление лишнего материала без какого-либо представления о том, как что-то сделано или используется. Дополнительное моделирование, традиционное моделирование и тестирование являются необходимыми шагами в конце.

С генеративным дизайном, моделирование встроено в процесс проектирования. Вы можете указать методы производства, такие как добавка, ЧПУ, литье и т. Д. С самого начала, и программное обеспечение создает только образцы, которые могут быть изготовлены с указанным вами способом производства. Или вы можете изучить конструкции для нескольких методов производства.

Кроме того, заранее разработанная конструкция кронштейна, предложенная в 2013 году, была усовершенствована с помощью традиционной оптимизации топологии. Поскольку отсутствует осведомленность о производственных процессах, его необходимо будет повторно смоделировать вручную в программном обеспечении САПР. Внизу программное обеспечение Autodesk Generative Design использует точки крепления, требования к прочности, вес, материалы и способ изготовления в качестве ограничений для создания нескольких геометрических решений для кронштейна. Нет предвзятой геометрии в качестве отправной точки. В этом случае генеративный дизайн дает 30 вариантов дизайна, а оптимизация топологии - один.

Другое часто упускаемое преимущество генеративного дизайна - способность объединять части. Поскольку генеративный дизайн может справиться с уровнем сложности, который невозможно представить человеческим инженерам - и потому что аддитивное производство может позволить изготовление сложных геометрий, которые часто генерируют генеративные алгоритмы, - могут быть созданы отдельные детали, которые заменяют сборки из 2, 3, 5 10, 20 или даже больше отдельных частей. Консолидация деталей упрощает цепочки поставок, техническое обслуживание и может снизить общие производственные затраты.

Благодаря его способности исследовать тысячи надежных дизайнерских решений, встроенному моделированию, пониманию технологичности и консолидации деталей, реальность заключается в том, что генеративный дизайн влияет гораздо больше, чем просто традиционное представление о дизайне. Это действительно обо всем процессе производства. В некотором смысле можно утверждать, что термин «генеративное производство» был бы более подходящим термином.

Потому что, если его обширное влияние на производственный процесс, генеративный дизайн обеспечивает скачок вперед в реальных выгодах. Это может привести к значительному сокращению затрат, времени разработки, расхода материалов и веса продукта.

Итак, давайте посмотрим на некоторые реальные применения технологии.

Как компании используют генеративный дизайн?

Производитель самолетов Airbus использовал генеративный дизайн, чтобы переосмыслить внутреннюю перегородку для своих самолетов A320, и предложил сложную конструкцию, которая в конечном итоге позволила снизить вес детали на 45%(30 кг). Это снижение веса приведет к значительному сокращению потребления авиатоплива и сокращению выбросов сотен тысяч тонн углекислого газа при применении в его парке самолетов, что равнозначно сбору 96 000 легковых автомобилей в год.

Подмножество тысяч вариантов дизайна для «бионической перегородки» Airbus.

Но генеративный дизайн не ограничивается разработкой продукта, он также может применяться к более масштабным проектам, таким как здания и офисные помещения. Недавний проект в инновационном районе MaRS в Торонто использовал генеративный дизайн для создания плана здания для офисной среды, которую было бы невозможно создать одним человеком. Архитекторы использовали генеративный дизайн для учета потребностей и потребностей сотрудников, включая предпочтения рабочей среды каждого человека.

Проект начался со сбора данных от сотрудников об их стилях работы и предпочтениях, задавая такие вопросы, как «Вы работающий в упор или интерактивный?». Также были приняты во внимание команды, которые должны располагаться рядом друг с другом для максимального офиса. сотрудничество. Как только данные были собраны, программное обеспечение для генеративного проектирования дало 10 000 вариантов. Затем дизайнеры-люди перебирали варианты, делая компромиссы так, как это могут делать только люди. Результатом этого сотрудничества между человеком и компьютером стало то, что любят работники, и ни один человек, ни машина, ни один не могли бы прийти самостоятельно.

В ближайшем будущем, элементы, которые мы используем каждый день, транспортные средства, в которых мы путешествуем, макет нашей повседневной рабочей среды и многое другое будут созданы с использованием общего дизайна. Продукты могут принимать новые формы или изготавливаться из уникальных материалов, поскольку компьютеры помогают инженерам создавать ранее невозможные для понимания решения.

По мере того как ИИ становится частью всех рабочих процессов, а генеративный дизайн становится нормой для проектирования продуктов, будет интересно увидеть, чего мы можем достичь, когда сможем создавать больше вещей, чтобы приспособиться к росту глобального среднего класса, делая их лучше подходящими для потребителя нуждается в меньшем времени с меньшими материальными отходами, меньшими расходами топлива и меньшим негативным воздействием на нашу планету.

Оставьте комментарий!


Комментарий будет опубликован после проверки

    

  

(обязательно)