Autodesk's Generative Design Field Lab bereidt voor op de robotica van morgen

Robotische productie groeit en evolueert in een extreme snelheid. Nieuwe kansen omvatten collaboratieve 'cobots', industriële IoT, verbonden robots, en niche-toepassingen in kleine en midden-grote productieoperaties.

Deze laatste robotische productietrend hangt af van de mogelijkheid om eindeffectoren (end effectors) snel te ontwerpen, zodat dezelfde robotarm voor meerdere taken in één shop gebruikt kan worden – of het nu is om objecten op te tillen, boren, snijden, of materiaal te extruderen. Effectoren moeten ook ontworpen zijn om een 'weetje' (sweet spot) te raken van structurele stijfheid, duurzaamheid en gewicht.

Generatief ontwerp kan al deze doelen tegelijkertijd bereiken. Op de Autodesk Generative Design Field Lab, legde Technical Innovations Manager Rossen Maltchev uit waarom dit het geval is.

"We helpen een klant een extruder te maken die op een robotarm gemonteerd zal worden," zegt hij. "In dit geval herontwierpen we geen bestaande effector, maar creëerden er een vanaf nul. We kenden de belasting, en we kenden welke veiligheidsfactor we wilden. Generatief ontwerp was een ideale aanpak."

Je kunt inderdaad generatief ontwerp gebruiken om ongewone organische vormen te creëren die beter geschikt zijn voor additieve productie. Echter, ze kunnen ook geïnstrueerd (of 'geconstraineerd') worden om ontwerpen te produceren die op een conventionele CNC-machine gefreest kunnen worden.

"Dit is een relatief simpel onderdeel, dus je zou er op het eerste gezicht misschien niet aan denken om generatief ontwerp te gebruiken," zegt Maltchev. "Maar door Fusion 360 te beperken tot 2,5-as productie, kregen we ontwerpen die heel dicht bij wat een menselijke ingenieur had bedacht – alleen veel, veel sneller."

Terwijl het een ontwerper in CAD een paar dagen zou kosten om een ontwerp voor de effector te ontwikkelen, kwam generatief ontwerp met meerdere opties in slechts een paar uur.

"Het is niet alleen sneller dan een menselijke ontwerper; het kan meerdere ideeën tegelijkertijd verkennen," zegt Maltchev. "Bovendien zijn de ontwerpen die het produceert volledig FEA-gevalideerd naar de gewenste veiligheidsfactor, dus je kunt zeker weten dat het niet zal buigen of breken."

Het proces in Fusion 360 is eenvoudig. Maltchev karakteriseerde de belasting en beoordeelde de initiële ideeën, inclusief 2,5-as en 3-as opties. Na het selecteren van een definitieve ontwerprichting, 3D-printte Maltchev een prototype om een goede pasvorm op de arm te garanderen. Hij deed een kleine hoeveelheid opschoning aan het ontwerp, en de software creëerde een 3D-model klaar voor levering aan een 3-asmachine voor bewerking.

"We zagen enkele ideeën met een 3-asbeperking ook, maar die zouden veel langer duren om te frezen," zegt Maltchev. "Sommige van de opties woogen iets minder, maar het verschil was niet significant. En die ontwerpen zouden verschillende uren duren om te frezen met meerdere opstellingen en toolsets. Het 2,5-asontwerp nam ongeveer 30 minuten, dus was veel goedkoper om te maken."

Feitelijk merkt Maltchev op, een voordeel van Fusion 360 is de mogelijkheid om geschatte productietijden en -kosten vanuit de software te vergelijken en verschillende materialen te proberen om een lichtgewicht component te ontwerpen dat structurele prestaties maximaliseert bij minimale kosten en maximale snelheid.

"Ik raad echt aan om generatief ontwerp met een productiebeperking te gebruiken voor nieuwe onderdelen als dit," zegt Maltchev. "Het minimaliseert de tijd die je besteedt aan het verfijnen van ontwerpen in CAD en maximaliseert de tijd die je besteedt aan daadwerkelijke engineering."

De Autodesk Generative Design Field Lab bevindt zich in Chicago en is ontworpen om onze klanten te laten zien wat generatief ontwerp is, hoe je het kunt gebruiken, en hoe het de toekomst van productie zal veranderen. Leer meer hier.

Download Fusion 360 vandaag nog om de voordelen van generatief ontwerp te verkennen met je volgende project.