Im Großen und Ganzen ist generatives Design relativ einfach. Es handelt sich um eine Funktion generativer CAD-Engineering-Anwendungen, die autonom eine Reihe von Designalternativen unter Berücksichtigung einer festgelegten Anzahl von Einschränkungen generiert. Hierfür ist weder eine Anleitung noch eine Interaktion durch Ingenieure notwendig, wodurch diese für andere Aufgaben verfügbar sind. Nach der Fertigstellung können die Ingenieure wählen, welche Konstruktionsentwürfe sie genauer überprüfen möchten. Im Ganzen beschleunigt dies den Konstruktionsprozess, ohne dass der Ingenieur besondere Aufmerksamkeit investieren muss.
Generatives Design im computergestützten Design (CAD) ist ein innovativer Ansatz, bei dem Algorithmen und künstliche Intelligenz (KI) verwendet werden, um mehrere Designoptionen auf der Grundlage bestimmter Parameter und Einschränkungen zu generieren. Es ermöglicht Designern und Ingenieuren, eine breite Palette potenzieller Lösungen zu erforschen und Konstruktionen für verschiedene Ziele wie Gewichtsreduzierung, Materialeffizienz, Kostenminimierung und Leistungssteigerung zu optimieren. Generatives Design in CAD ist besonders wertvoll für komplexe technische Herausforderungen, bei denen herkömmliche Konstruktionsmethoden durch Zeit, Ressourcen oder menschliche Kreativität begrenzt sein können. Durch die Nutzung von Rechenleistung und generativen Engineering-Algorithmen ermöglicht generatives Design Designern, optimierte, innovative Lösungen zu entwickeln, die die Grenzen des Möglichen im Produktdesign und in der Konstruktion erweitern.
Hauptmerkmale des generativen Engineerings im CAD
Algorithmische Optimierung im generativen Design:
Generative Designalgorithmen analysieren Eingangsparameter wie funktionale Anforderungen, Materialeigenschaften, Fertigungsbeschränkungen und Leistungskriterien, um Designlösungen zu generieren.
Iterative Erkundung im generativen Design:
Designer können schnell und effizient zahlreiche Designalternativen erkunden. Generative Design-Tools generieren in der Regel eine Vielzahl von Designoptionen, die dann anhand bestimmter Kriterien bewertet werden können.
Komplexe Geometrie im generativen Design:
Generatives Design erzeugt oft komplexe geometrische Formen und Strukturen, die manuell schwer zu konzipieren sind. Diese Designs können das volle Potenzial fortschrittlicher Fertigungstechniken wie der additiven Fertigung (3D-Druck) ausschöpfen.
Multidisziplinäre Optimierung im generativen Design:
Generatives Design kann Konstruktionen über mehrere Disziplinen hinweg optimieren, wie z. B. Strukturanalyse, Strömungsdynamik, Wärmemanagement und elektromagnetische Simulationen, um eine optimale Leistung bei verschiedenen Kriterien zu erzielen.
Human-in-the-Loop im generativen Design:
Während generative Designalgorithmen die Erstellung von Designalternativen automatisieren, spielen menschliche Designer eine entscheidende Rolle bei der Spezifizierung von Designanforderungen, der Bewertung generierter Optionen und der Verfeinerung des endgültigen Designs.
Erkundung des Designraums im generativen Design:
Generatives Design ermöglicht es Designern, den gesamten Designraum zu erkunden und innovative Lösungen aufzudecken, die mit traditionellen Designmethoden möglicherweise nicht in Betracht gezogen wurden.
Parametrische Modellierung im generativen Design:
Generatives Design verwendet häufig parametrische Modellierungstechniken, bei denen Designparameter definiert und manipuliert werden, um die Generierung von Designalternativen voranzutreiben.
Generatives Design und Topologieoptimierung
Generatives Design unterstützt Schlüsselfunktionen wie die Topologieoptimierung für die Durchführung von Struktursimulationen und das Entfernen von Lastgewicht aus dem leeren Bereich in Materialien. Siemens NX 12 ist die einzige generative Designsoftware, die Topologieoptimierung auf Basis konvergenter Modellierungstechnologie einbettet, die eine einheitliche 3D-Modellierung für Kombinationen von Facetten- und B-rep-Daten ermöglicht. Dies führt zu leichteren Komponenten, ohne die Designabsicht oder Integrität zu beeinträchtigen.
Unterstützung von Ingenieuren mit generativem Design und Facettenmodellierung
Generatives Design ist eine CAD-Engineering-Softwarefunktion , bei der ein Designer mit Algorithmen der künstlichen Intelligenz zusammenarbeitet, um Hunderte von potenziellen Entwürfen für eine Produktidee zu generieren und zu bewerten. Der generative Designprozess beginnt mit der Definition der Ziele und Einschränkungen des Projekts. Dazu gehören unter anderem Designparameter wie:
- Produktgröße oder geometrische Abmessungen
- Zulässige Lasten und Betriebszustände
- Zielgewicht
- Materialien
- Herstellungsverfahren
- Kosten pro Einheit
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