A generatív tervezés segítségével hatalmas tervezői szabadságot érhetünk el, és úgy formálhatjuk a modelljeinket, ahogyan csak szeretnénk. Ez a műszaki tervezés evolúciójának következő szakasza, amely már jelenleg is rendelkezésre áll.
Az új technológiák kitörölhetetlen nyomot hagytak a tervezés világában, és az automatizált gyártás és a felhőalapú megoldások tovább tágították a határokat. Mi lenne, ha néhány perc alatt képesek lennénk egyetlen terv több ezer változatát kidolgozni, anélkül, és az összes változat megfelelne azoknak a feltételeknek, amelyeket a tervező kezdetben kitűzött?
A kidolgozott változatokból kiválaszthatjuk azt, amelyik a leginkább megfelel a kezdeti feltételeknek. Ez akár egy olyan modell is lehet, amelyre elsőre nem is gondoltunk volna. Ezt a lehetőséget nyújtja generatív tervezés. Egy olyan technológiáról van szó, amely a modern számítógépek számítási kapacitását kihasználva, a modell felépítése során csak annyi anyagot használ, amennyire ténylegesen szükség van, így alapanyag-veszteség nélkül biztosít maximális teljesítményt.
Ha a hagyományos módszerrel tervezünk meg pl. egy autóülést, már úgy kezdünk neki a tervezésnek, hogy van már valamilyen elképzelésünk a kívánt geometriáról.
A modell elkészültével különféle mechanikai szimulációs eszközökkel vizsgáljuk az ülés ellenálló képességét. Ez önmagában is egy időigényes folyamat, amelynek a végén a rendszer módosításokat javasol. A szimuláció eredményeinek ismeretében optimalizáljuk az eredeti modellt, és a folyamat addig ismétlődik, amíg el nem érjük az ideális megoldást.
A felhőalapú számítás, amely egész szerverparkok számítási kapacitását képes kihasználni, lehetővé teszi, egy vázlat alapján, rövid idő alatt az összes szóba jöhető lehetőséget feltérképezzük, amely alkalmazható a kívánt felhasználási területen.
Ahelyett, hogy abból indulnánk ki, hogy egy ülésnek hogyan kellene kinéznie, csak azt adjuk meg, hogy milyen funkcionális követelményeknek feleljen meg, illetve milyen igénybevételnek lesz a használat során kitéve. Ezután a rendszer végig vesz minden lehetséges változatot, és a paraméterek alapján kiszámít egy geometriát, amely a fenti követelményeknek megfelel. Tehát ahelyett, hogy a modell alakjával / geometriájával kezdenénk; a tervezést az eredménnyel kezdjük, és a rendszer ennek alapján számítja ki az ideális termékgeometriát.
A két metódus közti jelentős különbség, hogy nem egy tervező által megálmodott modellel dolgozunk, hanem az összes lehetséges megoldást megvizsgáljuk, ami csak létezhet. Ez által a megoldások nem szűkülnek le a kezdetben optimálisnak vélt tervekre; végül akár olyan geometriákat is kaphatunk, amelyre az elején nem is gondoltunk volna. A generatív módszerrel nem csak alternatív terveket dolgozhatunk ki. A technológia lehetővé teszi a prototípusok beszkennelését és felszerelését érzékelőkkel, hogy a tőlük származó valós idejű teljesítmény-adatokat visszavezethessük a tervezési folyamatba. Ezáltal a prototípus maga is részévé válik saját optimálási folyamatának, hiszen a felhasználandó alapanyagok és gyártási módok ismeretében a szoftver is képes optimalizálni a prototípust.
AZ ELSŐ GENERATÍV TERVEZÉSSEL KÉSZÜLT ALVÁZ
A Hack Rod a hot rod autóépítés a hackereket jellemző lázadó stílus ötvözésével merőben új fejezetet nyit az egyedi autógyártásban: képzelje el, hogy mindenki egyedi autót tervezhet és építhet, már az alapoktól kezdve. A Hack Rod csapat víziója viszont még ezen is túlmutat. A csapat a generatív tervezés, a virtuális valóság (VR), a 3D nyomtatás és a felhőalapú beszállítói lánc használatával váltotta ki hagyományos gyártási megközelítést.
A Hack Rod kezdetben egy kutatási projekt volt, amely új technológiák lehetséges alkalmazását vizsgálta a nagy teljesítményű autók építése során. A csapat az Autodesk-kel karöltve 3D szkenneléssel olvasott be egy kézzel összeszerelt, valódi versenyautó alvázat, és feltöltötte a felhőbe. Ezt követően érzékelőket szerelt az autóra, és a kaliforniai Mojave-sivatagban kimerítő tesztvezetés keretében kereste meg a váz gyenge pontjait. A vezetőt is bedrótozták, hogy adatokat gyűjtsenek az agyhullámairól, a terep adatait pedig egy drónnal rögzítették 3D-ben.
A tesztek végén rengeteg adathoz jutottak az autó szerkezetéről, a sofőrre és a vázra ható erőkről. Az adathalmazt bevitték az Autodesk generatív tervező rendszerébe, amely gépi tanulási módszereket alkalmaz az információ feldolgozására és új tervváltozatok ezreinek elkészítésére. Ezek a funkciók a tervezői eszköztár fontos részévé válnak, mert a szoftver az egyes szerkezeti alternatívák felvázolásával egy időben, az egyes szerkezetek mechanikai szimulációját is elvégzi, a szerkezet optimalizálása érdekében.
A tervváltozatok kiértékelése után a további teszteléshez és finomításhoz a csapat egy új prototípust hozott létre. A számos tesztvezetés után világossá vált, hogy maga az autó is közreműködött a saját megtervezésében.
Additív gyártás
A tervek szerint a következő alvázváltozat elkészítésénél 3D nyomtatást, más néven additív gyártást fognak használni. 3D nyomtatással bármely alkatrész a legapróbb részletig pontosan legyártható, így nincs szükség szerszámgyártásra, és akár ezer darab alkatrész elkészítése is költséghatékonyan megoldható.
A folyamat során a Hack Rod meglátta a gördülékenyebb alkatrészbeszerzésben és gyártásban, illetve a felhőalapú beszállítói láncban rejlő lehetőségeket. „Hagyományos gyártóműhelyekből, CNC-megmunkálókból és asztalosműhelyekből álló gyártói hálózat létrehozásával haladunk az élvonalbeli gyártás felé” – mondta Felix Holst, a csapat főtervezője. A csapat célja, hogy egy olyan, felhőben elérhető beszállítói hálózatot hozzon létre, amely segít a hot rod-építőknek saját járműveik összeszerelésében.
Azok a tényezők, amelyek régen komoly korlátot jelentettek – a szoftver, az alapanyagok és a gyártás – ma már nem jelentenek akadályt. A generatív tervezés segítségével eddig sosem tapasztalt tervezési és gyártási szabadságot érhet el, és úgy formálhatja a világot, ahogyan csak szeretné. Ez a tervezés evolúciójának következő szakasza, amely a 3D nyomtatással már el is kezdődött.
Például a Stratasys J750 3D nyomtatójával már a kész termék legyártása előtt realizálhatjuk elképzeléseinket, fizikai valójukban vizsgálhatjuk meg, az addig csak a monitoron létező látványterveinket.
Az Autodesk generatív tervezési megoldása
Az Autodesk generatív tervezési megoldása nem kizárólag topológia- vagy rácsoptimalizálást foglal magában, hanem ezeken túl is hatalmas lépést jelent. Míg az optimalizálás során egy már ismert megoldás finomítására összpontosítunk, mindennemű gyártási megfontolást mellőzve, a generatív tervezés révén a mérnökök feltérképezhetik a funkcionális és gyártási szempontok teljes spektrumát. Az Autodesk generatív tervezési megoldása segítségével a tervezők nem csupán egy új megoldást fedezhetnek fel, de 3D nyomatási technológiák használatával meg is valósíthatja azt. Az automatizálás és a technológia fejlődési iránya arra mutat, hogy kevesebb időráfordítással egyre többet termeljünk. Az automatizálással fenntarthatóbb termékeket hozhatunk létre, és hatékonyabban hasznosíthatjuk az erőforrásokat. Ha automatizáljuk egy vállalkozás repetitív, kevéssé értékteremtő munkafolyamatait, végeredményül több munkát hatékonyabban tudunk elvégezni.
A VARINEX Zrt. komoly értéket tud hozzáadni az alkotás jövőjét támogató legkülönfélébb specializációk terén rendelkezik tapasztalattal – a gépészeti tervezéstől és a tervezésautomatizálástól a szimulációig és az adatkezelésig.
VARINEX TEAM
Forrás: cnc.hu
