El disseny generatiu (disseny generatiu) és un procés de disseny impulsat per ordinador i IA que crea automàticament productes basats en requisits i restriccions definides per l'usuari. O, en resum, el programari dissenya una peça o producte en funció dels atributs del producte i dels objectius de disseny suggerits per l'usuari. La impressió 3D té prou avantatges per fabricar peces de disseny generatiu.
Com més variables s'introdueixin al programari de disseny generatiu, com ara l'ús previst, el mètode de fabricació, els materials disponibles, etc., millor produirà el disseny de l'ordinador. Els productes dissenyats amb programari generalment tenen un aspecte curvilini i una estructura que s'assembla a la forma d'una branca d'arbre o d'un esquelet. El disseny generatiu s'ha comparat amb el procés evolutiu d'assaig i error que passa la natura per arribar a estructures òptimes i a un ritme molt més ràpid. L'ús del disseny generatiu té molts avantatges, com ara estalviar materials alhora que garanteix una gran resistència.
Per exemple, el suport de sota, el de la dreta és el disseny original. El tirant de l'esquerra és la peça optimitzada per reduir l'ús de material mantenint la mateixa resistència i ajustant-se a les mateixes dimensions. La bastida final es pot modelar per injecció, mecanitzar o imprimir en 3D. Els dissenys generats per IA solen ser tan complexos que només es poden fabricar mitjançant mètodes d'impressió 3D.
Per poderós que sigui el disseny generatiu, no substituirà als dissenyadors ni als enginyers. El programari de disseny generatiu és només l'eina que utilitzen per accelerar el disseny i optimitzar peces. La IA pot generar una varietat de resultats, comparar les diferències entre diferents resultats i trobar la solució òptima, cosa que és difícil per als dissenyadors de fer en un curt període de temps.
Molts productes de programari presenten capacitats de disseny generatiu que utilitzen algorismes per traduir els requisits de les peces en la geometria i el disseny del producte. No obstant això, en comptes de generar desenes o centenars d'opcions, milloren peces individuals (que s'assembla molt al disseny paramètric). Els dos conceptes són similars, però el disseny generatiu sovint s'associa amb múltiples opcions per a un disseny en lloc de múltiples iteracions.
Programari de disseny generatiu
Els algorismes d'optimització de formes, o optimització de la topologia, han abordat durant molt de temps un dels problemes d'enginyeria més fonamentals: com fer peces prou resistents amb el menys material possible. El disseny generatiu d'IA d'avui va un pas més enllà, oferint una gran quantitat d'opcions. És important destacar que els enginyers ja no estan limitats pel seu nivell d'habilitat, experiència o creativitat. Al final d'una anàlisi generativa de disseny, els enginyers tenen un concepte que es pot explorar i perfeccionar més o una solució de disseny llesta per a la fabricació que compleixi tots els requisits del projecte de pes, càrregues, materials, etc.
El disseny generatiu és una eina creativa i, com molts altres processos assistits per ordinador, necessita un humà per impulsar-lo. Per tant, l'èxit està relacionat amb la qualitat de les dades introduïdes per l'usuari. Aquí podem agafar en préstec el concepte de GIGO de la informàtica ("escombraries entrades, escombraries fora"), les dades d'entrada incorrectes produiran resultats incorrectes. Tot i que les eines de disseny generatiu permeten a gairebé qualsevol persona dominar dissenys complexos, no subestimeu l'habilitat necessària per definir correctament les condicions inicials de la peça desitjada. En general, la informació necessària per al programari de disseny generatiu per resoldre un problema inclou:
●Restriccions físiques a l'espai de disseny, incloent cada interfície de la nova peça en el conjunt més gran (com ara els forats de muntatge) i l'espai que la nova peça no pot ocupar. El disseny generatiu s'utilitza sovint per redissenyar peces perquè ocupin menys espai.
● Condicions de contorn de forces i càrregues, incloses les àrees que cal reforçar o simplificar per suportar l'esforç del moviment o de l'operació.
● Fixació de criteris o objectius, com ara minimitzar la massa o el cost d'una peça, i definir el factor de seguretat necessari per al projecte.
●Assatibilitat del procés de fabricació, aquest és l'avantatge de la fabricació d'impressió 3D. La impressió 3D en si té una flexibilitat extremadament alta, que és molt adequada per a la fabricació de peces de disseny generatiu.
●Materials de fabricació. Si s'escull més d'un material, es proporcionaran diferents solucions de disseny per a cada material per satisfer els requisits del projecte.
Quins són els beneficis del disseny generatiu?
Ara que entenem què és realment el disseny generatiu i què pot fer, identifiquem els avantatges pràctics d'aplicar aquestes eines a la fabricació de peces:
● Creativitat. El disseny generatiu elimina totes les limitacions creatives associades als processos de disseny tradicionals, creant les millors formes i formes no convencionals inimaginables pels humans.
● Equilibrar les prioritats. Pot explorar solucions basades en els aspectes de rendiment i les capacitats de fabricació que ja estan disponibles en un lloc determinat.
● Reduir l'anàlisi. Les simulacions de càlcul i proves integrades redueixen qualsevol anàlisi més costosa d'enginyeria virtual assistida per ordinador (CAE).
●Reduir la càrrega de treball. Allibera els professionals de les tedioses tasques d'assaig i error i augmenta la productivitat proporcionant centenars de possibles solucions de disseny.
● Reduir l'error humà. En automatitzar gran part del procés de disseny, es redueix el risc d'introduir error humà en el disseny.
● Reduir costos. Estalvieu diners oferint dissenys d'alt rendiment amb menys ús de material i reduint el temps de desenvolupament i el temps de llançament al mercat.
●Parcialment fusionats. Especialment quan s'utilitzen processos de fabricació additiva, els enginyers poden explorar oportunitats per consolidar peces i substituir conjunts sencers per una sola peça. Això pot tenir un impacte econòmic positiu en les cadenes de subministrament i els programes de manteniment.
Algoritmes i estètica: el futur del disseny generatiu
A mesura que l'Internet de les coses i la intel·ligència artificial es fan més freqüents a la nostra vida diària, el disseny generatiu pot convertir-se en la norma en el disseny de productes. Aquesta tecnologia ofereix dissenys que no només tindran un impacte positiu en la indústria sinó també en el medi ambient Perquè es necessiten menys recursos per produir productes quotidians. Actualment, el desenvolupament de programari generatiu també és molt ràpid, com Fusion 360, Creo Generative Design Extension, Ansys Discovery, nTopology, Dassault Systèmes CATIA Generative Design Engineering, etc. Podeu utilitzar aquest programari en combinació amb el procés d'impressió 3D per creeu les vostres pròpies peces de disseny generatiu.