Генеративный дизайн, прототипирование и фрезерование с ЧПУ

Когда вам поручают разработать прототипы собственными силами или построить собственную лабораторию прототипирования, вы можете обнаружить огромное количество информации для оценки.

От возможностей до затрат, требований к пространству и проблем с шумом, вибрацией, отходами и энергоэффективностью возможность изолировать и действовать в соответствии с конкретными потребностями вашей операции может быть сложной.

Это особенно актуально по мере того, как производство развивается, и новые процессы, такие как генеративный дизайн, выходят на первый план, предлагая еще больше сложностей для рассмотрения.

Компания Modern Machine Shop недавно сообщила, что

Давайте узнаем больше об этих передовых разработках и о том, как генеративный дизайн может идеально сочетаться с фрезерной обработкой на станках с ЧПУ в вашей лаборатории прототипов.

Генезис генеративного дизайна

Генеративный дизайн меняет способ производства как с практической, так и с философской точки зрения, поскольку точка зрения основана на уважении к миру природы и, в частности, к эволюции.

«Эволюция за миллиарды лет усовершенствовала виды животных и растений, населяющих планету, отказавшись от неоптимальных конструкций в пользу тех, которые могут выжить и процветать», — пишет Рани Ричардсон для Industry Week.

В погоне за столь же усовершенствованным процессом Ричардсон задается вопросом:«Что, если эволюционный замысел можно было бы воспроизвести с помощью научно обоснованных методов? А что, если бы этот процесс можно было ускорить за минуты и секунды, а не за годы или эпохи?»

Перейдите к генеративному дизайну, «который использует машинное обучение, чтобы обойти эволюционный подход и перейти прямо к оптимальной форме».

Инновационный процесс запуска прототипа в производство:

Эта новая философия набирает обороты благодаря искусственному интеллекту и переосмысленному процессу проектирования. По своей сути, процесс проектирования «обычно представляет собой серию упрощенных доработок, когда задание рассматривается в более широком контексте и сужается до тех пор, пока не будет найдено наилучшее возможное решение».

Интеграция искусственного интеллекта в генеративный дизайн изменила способы создания прототипов, позволив получить более разнообразные результаты, чем когда-либо прежде.

Согласно Неделе промышленности:

Принимая во внимание этот неоспоримый импульс, как генеративный дизайн вписывается в вашу производственную модель?

Что значит генеративный дизайн для производителей?

Современному производству постоянно бросает вызов потребительский спрос на более качественные продукты, которые могут быть доставлены на рынок быстрее, чем когда-либо прежде. Эта потребность в скорости в сочетании с неустанным стремлением к постоянному совершенствованию продукции может оказаться обременительной для производственного процесса.

Укажите преимущество искусственного интеллекта, присущее генеративному дизайну:«Но, как и во многих современных приложениях искусственного интеллекта, основная идея такова:если вы объедините достаточно вычислительных мощностей, ваша сеть способна очень быстро выполнять множество итераций очень сложных задач. ”

Чтобы оставаться конкурентоспособными и защитить свою прибыль, все больше и больше производителей все больше полагаются на генеративный дизайн как на ключевую стратегию, которая позволяет «инженерам и дизайнерам подходить к проблемам проектирования более инновационными и эффективными способами. В конечном итоге это сокращает процесс проектирования и создания прототипов, а также ускоряет время, необходимое для выхода инновационных продуктов на рынок».

Что на самом деле создает генеративный дизайн?

Может быть, лучше спросить, что он не генерирует?

Генеративный дизайн имеет обнадеживающие последствия для различных вертикалей, включая авиацию, автомобилестроение и оборону.

В то время как обрабатывающая промышленность проектирует дополнительные приложения для этого усовершенствованного дизайнерского мышления, «существует множество примеров того, где эти инструменты уже используются сегодня, от предметов домашнего обихода, таких как стулья, до промышленного дизайна автомобильных шасси и перегородок самолетов».

В аэрокосмической и автомобильной промышленности «генеративный дизайн помогает инженерам достигать таких целей, как минимизация веса деталей, максимальная жесткость, снижение затрат и оптимизация использования материалов. Использование генеративного проектирования может снизить вес детали с 30 % при традиционном производстве до 70 % при использовании аддитивного производства».

С точки зрения потребительских товаров мы уже видим ряд хорошо узнаваемых продуктов, доступных на рынке благодаря генеративному дизайну. Хорошие новости, если ваша лаборатория прототипирования обслуживает клиентов, которые производят эти продукты.

Какие именно потребительские товары?

«Что ж, потребительские товары, созданные с помощью генеративного дизайна, уже появляются на наших полках в виде кроссовок Adidas и насадок для блендеров Vitamix, и мы должны ожидать, что за ними последуют другие товары в виде спортивных товаров, чехлов для мобильных телефонов и бытовой техники». /Р>

Но на самом деле это верхушка айсберга:«Практически нет ограничений на то, что может создать генеративный дизайн. Генеративный дизайн, основанный на замыслах природы, почти представляет собой полный круг дизайна».

Что обещает генеративный дизайн для внутреннего прототипирования?

Генеративный дизайн предоставляет больше возможностей для прототипирования, чем традиционные процессы. Начнем с того, что генеративный дизайн дает вам возможность увеличить количество и качество создаваемых вами прототипов на основе проектных спецификаций и потребностей продукта.

Потенциал для создания лучших прототипов

Вместо того, чтобы полагаться на одно решение или прототип, теперь производители могут воспользоваться преимуществами более точного проектирования для более надежных клиентских решений:

Генеративный дизайн создает тысячи возможных решений для продукта — на основе критериев и целей, установленных дизайнером — и создает геометрию и формы, на разработку которых вручную у человека обычно уходит несколько дней, если не месяцев… Этот процесс гарантирует, что дизайнер или инженер выбирая один дизайн, который отвечает наиболее важным целям их конкретного дизайна.

Когда дело доходит до стратегических, научно обоснованных решений, генеративный дизайн предлагает более привлекательные варианты:«Эти варианты часто включают в себя нетрадиционные геометрии, которые человек-дизайнер, вероятно, никогда не придумал бы — геометрии, которые работают лучше, чем их более традиционные аналоги».

С точки зрения эксплуатации лучшие прототипы плюс лучшая производительность означают лучшие продукты. Для дизайнера генеративный дизайн — это интеграция искусственного интеллекта в их набор инструментов; таким образом, позволяя использовать новые методы для решения самых сложных дилемм дизайна и, что более важно, для ускорения выхода продукта на рынок.

Сочетание человеческого фактора и генеративного дизайна

Конечно, практически любое упоминание об искусственном интеллекте в производстве или других отраслях автоматически вызывает обеспокоенность тем, что роботы заменяют людей и что такие процессы, как генеративный дизайн, скоро устранят потребность в человеческой рабочей силе.

Предполагается, что генеративный дизайн изменит производственный ландшафт в течение следующих десяти лет.

По словам Брайса Хевенталя, менеджера по техническому маркетингу Autodesk, Inc.,

Обратите внимание на важнейший компонент этого предложения:люди-инженеры.

На самом деле, «Есть одна вещь, которую Хевенталь хочет подчеркнуть в отношении генеративного дизайна — он не предназначен для замены людей-работников. Скорее, он говорит, что искусственный интеллект — это ценный механизм для расширения на порядки возможностей инженеров и дизайнеров по тестированию новых конструкций и внедрению их в создаваемые ими продукты».

Проще говоря, «они все еще принимают решения», — говорит Хевенталь. «Мы просто даем им лучшие инструменты для принятия этих решений. Он не заменит рабочих мест, а увеличит количество рабочих мест».

С точки зрения эволюции человека это все равно, что проследить развитие человека от раннего до современного и использовать рудиментарные инструменты и, в конечном итоге, продвинутые приложения. Генеративный дизайн — это последняя глава человечества, использующая технологии:

«Дизайн-мышление не исчезает, оно развивается, чтобы использовать преимущества современных инструментов. Точно так же, как плотник использует дрель вместо ручной, дизайнеры и инженеры завтрашнего дня постепенно откажутся от ручных процессов».

Сочетание сложности с технологичностью

Одной из проблем, связанных с генеративно спроектированными деталями, является уровень сложности их изготовления. Части генеративного дизайна нередко называют «чужими», «органическими» или «причудливыми».

К счастью, эстетика уступает функциональности; однако это усложняет производственный процесс:при наличии множества скульптурных поверхностей процесс создания детали генеративного дизайна может быть длительным и неэффективным.

К счастью, рождение генеративного дизайна прекрасно совпало с развитием производственных процессов. В частности, достижения в области аддитивного производства за последнее десятилетие расширили возможности 3D-принтеров, одновременно снизив их стоимость. Однако существуют ограничения, особенно когда требуется высокая точность. Хотя в области аддитивного производства этот метод продолжает улучшаться, в настоящее время он недоступен для многих лабораторий прототипов из-за высоких первоначальных затрат и затрат на обслуживание.

В мире субтрактивного производства 5-осевая обработка с ЧПУ стала более распространенной, и все больше брендов предлагают подходящее оборудование и больше программного обеспечения, чем когда-либо, чтобы помочь создавать сложные траектории, необходимые для создания детали генеративного дизайна.

Однако, как и у всего, есть недостатки.

Из-за сложного управления 5-осевые станки требуют от оператора и программиста более высокого уровня навыков. Кроме того, чтобы защитить инвестиции в 5-осевой фрезерный станок, часто рекомендуется второй набор программного обеспечения для имитации траектории движения инструмента для проверки на предмет столкновений.

Кроме того, 5-осевые станки могут стать довольно дорогими. Это заложено в их конструкции — всякий раз, когда во фрезерный станок вводится ось, жертвуется большая рабочая площадь — впоследствии даже 5-осевые станки с небольшими рабочими зонами могут быть довольно большими. Ситуация не идеальна, когда необходимо фрезеровать большую деталь генеративного дизайна — не будет преувеличением сказать, что необходимый станок может стоить более 7 цифр без учета затрат на инструменты. Даже инструменты в этом случае специализированы, чтобы иметь возможность достигать глубоких, сложных функций в генеративно разработанной части.

Хотя достаточно денег может решить эти проблемы, большинство лабораторий прототипов предпочитают изготавливать детали с помощью инструментов, которые у них есть, и большинство из них имеют 3-осевые фрезерные станки, а не 5. К счастью, команда Autodesk, производителей Fusion 360, обратила внимание на эта загадка.

С учетом производственных ограничений пользователи могут точно определить, как они будут производить конечный продукт — будь то 3D-печать или точный метод обработки с ЧПУ, который у них есть (2,5-, 3-, 4- или 5-осевое фрезерование с ЧПУ). Вводя эти данные в начале, алгоритмы программы могут создавать формы, которые безупречно работают с конфигурацией их машины. С добавлением этой возможности Autodesk нашла способ сделать генеративный дизайн доступным и практичным для максимально широкой аудитории.

Стань частью эволюции

В конечном счете, генеративный дизайн — это захватывающая разработка для производителей, не говоря уже о различных вертикалях, и потребителей, поскольку:«Способность инструментов искусственного интеллекта и генеративного проектирования стимулировать инновации и эффективность приведет к их внедрению во всех отраслях. Они станут новыми соавторами в процессе проектирования, повысив роль дизайнера и инженера и создав продукты, которых мы никогда раньше не видели».