Что нужно знать о генеративном дизайне

Достижения в цифровом дизайне

Инструменты цифрового проектирования и моделирования изменили методы работы инженеров и дизайнеров. За последние несколько десятилетий эти инструменты стали быстрее и многофункциональнее, поскольку вычислительная мощность стала дешевле и доступнее. Крупные задачи, которые пять-десять лет назад выполнялись на суперкомпьютерах или высокопроизводительных кластерах, теперь можно выполнять и на вашем ноутбуке.

В то же время ученые-компьютерщики создали алгоритмы и схемы оптимизации, такие как машинное обучение и искусственный интеллект, которые могут обрабатывать большие наборы данных и решать сложные задачи с тысячами и миллионами переменных.

Компании-производители инженерного программного обеспечения все чаще встраивают функции генеративного проектирования в базовые пакеты САПР или предлагают их в качестве простого дополнения. В других случаях инструменты генеративного проектирования и оптимизации топологии встроены в пакеты моделирования.

Пакеты моделирования обычно предлагают больше переключателей и элементов управления, чем надстройки САПР, но они также требуют определенного уровня знаний, необходимого для запуска пакетов конечных элементов. В эти программы внесены значительные улучшения, и пользователи оставляют отзывы, чтобы сделать их лучше и полезнее.

Что такое генеративный дизайн?

Хотя многие инженеры имеют доступ к инструментам генеративного проектирования, они не всегда знают, что такое генеративный дизайн и для чего его использовать. Генеративный дизайн сочетает в себе три разные дисциплины — проектирование, моделирование и оптимизацию — для создания мощного параметрического моделирования, учитывающего от тысяч до миллионов степеней свободы.

На практике дизайнер начинает с пустого пространства, а компьютер заполняет материал только там, где это необходимо. Компьютер определяет оптимальную (одно из набора очень хороших решений), а не оптимальную (самую лучшую) модель для данного набора входных данных.

Генеративный дизайн не может дать абсолютно лучшее решение, потому что схемы оптимизации не могут гарантировать качество любого конкретного проекта по сравнению со всеми другими возможными проектами.

Преимущества генеративного дизайна

Хотя генеративный дизайн может и не дать оптимального результата, он предлагает новые, более эффективные способы работы. До появления этой технологии вам нужно было выбрать пару параметров и создать план экспериментов (DOE), который проверял производительность детали по этим переменным. Этот подход является мощным, но требует много времени для подготовки моделей, извлечения результатов и принятия решения о наилучшем решении.

В качестве альтернативы вы можете внести небольшие постепенные улучшения в существующий дизайн, чтобы оптимизировать набор функций; это может занять меньше времени, но основано на предположении, что исходный дизайн уже близок к оптимальному.

Вот где сияет генеративный дизайн. Он производит хорошего кандидата на проектирование для инженера за небольшой промежуток времени. Этот выигрыш в эффективности можно использовать для ускорения работы или для исследования пространства проектирования и поиска решений, выходящих за рамки традиционных инженерных концепций.

Когда вы смотрите на действительно хорошую часть генеративного дизайна, она обычно поражает своей абстрактной формой, которая по-прежнему сохраняет логические элементы дизайна.

Ограничения генеративного дизайна

Важно понимать, чего не может генеративный дизайн. Генеративный дизайн никогда не заменит инженеров-проектировщиков. Полученные в результате проектные модели хороши настолько, насколько хороши схемы оптимизации, которые улучшаются, но не совершенны.

Например, возьмем случай лазерной сварки металлических порошков (L-PBF), когда потребность в опорах может сделать деталь сложной или даже непрактичной для производства в больших масштабах.

Большинство программ генеративного проектирования не учитывают, как будет производиться деталь, поэтому инженеры должны по-прежнему использовать принципы проектирования для аддитивного производства (DFAM), чтобы помочь создать лучшую деталь, которая уменьшит или устранит потребность в опорах, процесс, который требует детального планирования. понимание производственного процесса. В среде продукта эти соображения влияют на стоимость деталей и доходность.

Возможности генеративного дизайна

Учитывая растущую популярность генеративного дизайна, как выглядит будущее? Во-первых, инструменты генеративного проектирования могут помочь инженерам-проектировщикам гораздо быстрее найти 80-процентное решение. В дальнейшем эта технология будет еще лучше служить инженерам, поскольку она поддерживает более сложные системы, такие как динамическое воздействие и контактирующие детали.

Чтобы воспользоваться этими преимуществами, инженерам-конструкторам необходимо развить навыки грамотного использования инструментов цифрового проектирования. Границы между инженерами по проектированию и анализу/моделированию будут продолжать стираться по мере того, как эти типы инструментов становятся более доступными и определяют циклы разработки продуктов.

Если вы заинтересованы в использовании генеративного дизайна для своего следующего проекта, эксперты Fast Radius могут помочь. Наши инженеры являются экспертами в области цифрового проектирования, моделирования и оптимизации, и мы будем рады обсудить ваши потребности.

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше, и посетите наш ресурсный центр для получения информации о новейших производственных технологиях.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату