Generative Design - Generatives Design

Generative Design - Wie der Computer dank Algorithmen in Ihrem Unternehmen Design, Konstruktion und Entwicklung voranbringen kann

Generatives Design ist ein neuer Ansatz, der sich künstlicher Intelligenz (KI) bedient. Der Computer lässt sich bei diesem „new deal“ quasi zum Assistenten für den Designer machen. Um das spätere Design von Bauteilen, Baugruppen oder ganzen Gebäuden in 3D neu zu bestimmen, bedarf es einer speziellen Software. Beispielsweise von Autodesk.

In dieser Software für generatives Design müssen Konstrukteure bzw. Designer die relevanten Einflussgrößen für das gewünschte Endprodukt eintragen. Dazu zählen u.a. die Eigenschaften des Produktes, das Material der verfügbare Platz (Bauraum) in der Maschine, Anlage oder auf der Baustelle bzw. Site. Auch das jeweilige Verfahren in der Fertigung und Kostenziele sind relevante Parameter für die optionale Überarbeitung des Ergebnisses.

Sind diese Eingaben vorhanden und eingetragen kann das Generative Design beginnen. Der Algorithmus entwirft nun in kürzester Zeit iterativ eine Vielzahl an Lösungen. Welche dieser Generativen Designs funktionieren wird anschließend geprüft.

Arnold IT Systems verfügt über langjährige Erfahrung in der technischen Simulation und bei mathematischen Modellen. Deshalb unterstützen wir Sie gerne dabei Generative Design für sich aufzubauen und im individuellen Einsatz nutzbar zu machen. So lassen sich Entwürfe und Produkte schneller entwickeln und in die Fertigung bringen.

 

Was ist Generative Design und was bringt es an Vorteilen für Ihr Unternehmen?

Wie bereits einleitend beschrieben ist Generative Design ein Verfahren, bei dem der Computer und eine Software iterativ Entwürfe erstellt. Im Prinzip muss er dazu lediglich mit den relevanten Kenngrößen für das Design „gefüttert“ werden. Sind die Werte und die Rahmenbedungen definiert und eingegeben kann das Generative Design starten.

Alternativ zur Topologie-Optimierung berechnet nun der Computer durch den hinterlegten Algorithmus eine Vielzahl von Designvarianten. Während ein Mensch ein Konzept ausarbeiten würde, erzeugt der Computer eine große Vielfalt an Varianten. Er zeigt Ihnen zudem auf, welche dieser Designs und Anfertigungen die optimale Lösung aufweisen.

Der Vorteil für Ihr Unternehmen durch generatives Design liegt auf der Hand:
Die Hauptvorteile des Generative Designs sind Material- und Energieersparnis. Durch die Materialersparnis lassen sich leichtere Bauteile entwerfen. Sind sie als Komponenten in Maschinen oder Anlagen integriert, erlaubt das geringere Gewicht dann höhere Geschwindigkeiten bewegter Massen. Was sich positiv auf die Taktzahlen auswirkt. Weniger Gewicht bedeutet zudem weniger Energiebedarf bei der Bewegung der Komponente, wodurch die Energie gespart werden kann. Je nach Transaktionen pro Zeiteinheit eröffnet dies bedeutendes Einsparpotential.

Ein weiterer Vorteil ist die schiere Masse an unterschiedlichen Entwürfen und Designs, die der Computer entwerfen kann. Diese können auch außerhalb der regulären Arbeitszeiten generiert werden. Dem Designer oder Konstrukteur liegen dann nach einer „Nachtschicht“ des Computers am folgenden Morgen neue Varianten zur Durchsicht und Beurteilung vor.

Ein zusätzlicher Faktor ist neben der Anzahl an Vorschlägen die Zeitersparnis, um neue Designs zu konzipieren. Mit generativem Design können im Engineering auch zahlreiche Eigenschaften bestehender Konstruktionen optimiert werden. Beispielsweise in Bezug auf Gewicht oder Platzbedarf. Es hilft zudem auch ihre Produkte leichter, energiesparender, fester, stabiler und ästhetisch anspruchsvoller herzustellen.

Generativem Design sollten sich innovative Unternehmen deshalb nicht verschließen. Vielmehr gilt es sich diesem neuen Verfahren anzunähern. Partner wie Arnold IT Systems können bei dieser Annäherung unterstützen und Ihr Unternehmen begleiten.

 

Welche Voraussetzungen müssen für die Einführung von Generative Design gegeben sein?

Generative Design kann ohne besondere Voraussetzungen eingeführt werden. Es ist jedoch ratsam genaue Kenntnisse der Zielvorstellungen für das zu optimierende Bauteil oder Gebäude zu haben. Die Einführung ist normalerweise recht einfach, sofern die erforderlichen Funktionen bereits in der geeigneten CAD Software integriert sind.

Auch sind in der Regel die 3D Daten und die einzelnen Parameter vorhanden. Das nötige Fachwissen, wie sich dies alles für Generatives Design aufbereiten und umsetzen lässt bietet Ihnen Arnold IT Systems. Wir begleiten Sie bei Ihrer Mission: Generatively Designed Products.

 

Beispiele und Einsatzgebiete für Generative Design

In heutigen Automobilen aber auch in Flugzeugen und in modernen Gebäuden wird das Generative Design bereits eingesetzt und führt zu besseren Ergebnissen. Besser bedeutet dabei beispielsweise stabiler, leichter oder ästhetisch ansprechender. Prinzipiell kann das Generative Design in vielen Bereichen zum Einsatz kommen. Vorreiter sind dabei die Fertigung und die Architektur.

Beispiele für Generative Design:

Das obige Video zeigt zwei Beispiele für die Iterationen bei einem Generative Design Prozess. Dabei handelt es sich um ein generatives Design einer Gabelbrücke sowie um das Generative Design eines Bremssattels. Diese Beispiele entwickelte Arnold IT Systems für die Projekte zweier Kunden. Nachfolgend sind zwei Darstellung der entworfenen Gabelbrücke dargestellt.

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