Wat u moet weten over generatief ontwerp

Vooruitgang in digitaal ontwerp

Digitale ontwerp- en simulatietools hebben de manier waarop ingenieurs en ontwerpers werken veranderd. In de afgelopen decennia zijn deze tools sneller en rijker geworden naarmate rekenkracht goedkoper en toegankelijker is geworden. Grote problemen die vijf tot tien jaar geleden op supercomputers of high-performance clusters speelden, kunnen nu op uw laptop worden uitgevoerd.

Tegelijkertijd hebben computerwetenschappers algoritmen en optimalisatieschema's gebouwd, zoals machine learning en kunstmatige intelligentie, die grote datasets kunnen verwerken en complexe problemen met duizenden tot miljoenen variabelen kunnen oplossen.

Steeds vaker bouwen technische softwarebedrijven generatieve ontwerpfunctionaliteit in CAD-basispakketten of bieden deze aan als een eenvoudige add-on. In andere gevallen zijn generatieve ontwerp- en topologie-optimalisatietools ingebouwd in simulatiepakketten.

Simulatiepakketten bieden doorgaans meer schakelaars en bedieningselementen dan CAD-add-ons, maar ze vereisen ook een bepaald niveau van expertise dat hoort bij het uitvoeren van eindige-elementenpakketten. Er zijn aanzienlijke verbeteringen aangebracht aan deze programma's, waarbij gebruikers feedback geven om ze beter en nuttiger te maken.

Wat is generatief ontwerp?

Hoewel veel ingenieurs toegang hebben tot generatieve ontwerptools, weten ze niet altijd wat generatief ontwerp is of waarvoor ze het moeten gebruiken. Generatief ontwerp combineert drie verschillende disciplines — ontwerp, simulatie en optimalisatie — om een ​​supergeladen parametrische simulatie te creëren die rekening houdt met duizenden tot miljoenen vrijheidsgraden.

In de praktijk begint een ontwerper met een open witruimte en vult de computer alleen materiaal in waar het nodig is. De computer definieert het optimale (een van een reeks zeer goede oplossingen) in plaats van het optimale (het absoluut beste) model voor uw gegeven reeks invoer.

Generatief ontwerp kan niet de absoluut beste oplossing opleveren, omdat optimalisatieschema's geen zekerheid kunnen bieden over de kwaliteit van een bepaald ontwerp in vergelijking met alle andere mogelijke ontwerpen.

Voordelen van generatief ontwerp

Hoewel generatief ontwerpen misschien niet het optimale resultaat oplevert, biedt het nieuwe, efficiëntere manieren van werken. Voorafgaand aan deze technologie zou u een aantal parameters moeten selecteren en een ontwerp van experimenten (DOE) moeten maken dat de prestaties van het onderdeel over die variabelen testte. Deze aanpak is krachtig, maar vereist veel tijd om de modellen voor te bereiden, de resultaten te extraheren en een conclusie te trekken over de beste oplossing.

Als alternatief kunt u kleine, incrementele verbeteringen aanbrengen in een bestaand ontwerp om een ​​reeks functies te optimaliseren; dit kan minder tijd kosten, maar is gebaseerd op de veronderstelling dat het startontwerp al bijna optimaal is.

Dit is waar generatief design uitblinkt. Het levert in korte tijd een goede ontwerpkandidaat voor de ingenieur op. Deze efficiëntiewinst kan worden gebruikt om sneller te werken of om de ontwerpruimte te onderzoeken en naar oplossingen te kijken buiten traditionele technische concepten.

Als je naar een echt goed generatief ontwerpdeel kijkt, valt het meestal op door zijn abstracte vorm die nog steeds logische ontwerpelementen bevat.

Generatieve ontwerpbeperkingen

Het is belangrijk om te begrijpen wat generatief ontwerp niet kan doen. Generatief ontwerp zal ontwerpingenieurs nooit vervangen. De resulterende ontwerpmodellen zijn slechts zo goed als de optimalisatieschema's, die verbeteren maar niet perfect zijn.

Neem bijvoorbeeld het geval van metaallaserpoederbedfusie (L-PBF), waarbij de behoefte aan ondersteuningen een onderdeel moeilijk of zelfs onpraktisch kan maken om op schaal te produceren.

De meeste generatieve ontwerpprogramma's houden geen rekening met hoe het onderdeel zal worden vervaardigd, dus ingenieurs moeten nog steeds de principes van ontwerp voor additieve fabricage (DFAM) gebruiken om een ​​beter onderdeel te creëren dat de behoefte aan ondersteuningen zou verminderen of elimineren, een proces dat een gedetailleerd proces vereist. inzicht in het productieproces. In een productomgeving hebben deze overwegingen gevolgen voor de kosten van onderdelen en de opbrengst.

Implicaties van generatief ontwerp

Hoe ziet de toekomst eruit, gezien de toenemende populariteit van generatief design? Ten eerste kunnen generatieve ontwerptools ontwerpingenieurs helpen om veel sneller tot de 80 procent-oplossing te komen. Verderop zal deze technologie ingenieurs nog beter van dienst zijn, omdat het complexere systemen ondersteunt, zoals dynamische impact en onderdelen die in contact komen.

Om van deze voordelen te profiteren, moeten ontwerpingenieurs de vaardigheden ontwikkelen om op competente wijze digitale ontwerptools te gebruiken. De scheidslijnen tussen ontwerp- en analyse-/simulatie-ingenieurs zullen blijven vervagen naarmate dit soort tools meer beschikbaar komen en productontwikkelingscycli stimuleren.

Als u geïnteresseerd bent in het gebruik van generatief ontwerp voor uw volgende project, kunnen de experts van Fast Radius u helpen. Onze technici zijn experts in digitaal ontwerp, simulatie en optimalisatie, en we bespreken graag uw behoeften.

Neem contact met ons op voor meer informatie en bekijk ons ​​informatiecentrum voor informatie over de nieuwste productietechnologieën.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?