Reka bentuk generatif (reka bentuk generatif) ialah komputer dan proses reka bentuk dipacu AI yang secara automatik mencipta produk berdasarkan keperluan dan kekangan yang ditentukan pengguna. Atau, secara ringkasnya, perisian mereka bentuk bahagian atau produk berdasarkan atribut produk dan matlamat reka bentuk yang dicadangkan oleh pengguna. Percetakan 3D mempunyai kelebihan yang mencukupi untuk mengeluarkan bahagian yang direka bentuk secara generatif.
Lebih banyak pembolehubah yang dimasukkan ke dalam perisian reka bentuk generatif, seperti penggunaan yang dimaksudkan, kaedah pembuatan, bahan yang tersedia, dll., lebih baik reka bentuk komputer akan dihasilkan. Produk yang direka bentuk dengan perisian umumnya mempunyai rupa lengkung dan struktur yang menyerupai bentuk dahan pokok atau rangka. Reka bentuk generatif telah disamakan dengan proses percubaan-dan-ralat evolusi yang dilalui oleh alam semula jadi untuk mencapai struktur yang optimum, dan pada kadar yang lebih pantas. Menggunakan reka bentuk generatif mempunyai banyak kelebihan, seperti menjimatkan bahan sambil memastikan kekuatan tinggi.
Sebagai contoh, kurungan di bawah, kurungan di sebelah kanan adalah reka bentuk asal. Pendakap di sebelah kiri adalah bahagian yang dioptimumkan untuk mengurangkan penggunaan bahan sambil mengekalkan kekuatan yang sama dan mematuhi dimensi yang sama. Perancah akhir boleh dibentuk suntikan, dimesin atau dicetak 3D. Reka bentuk yang dijana AI selalunya sangat kompleks sehingga ia hanya boleh dihasilkan melalui kaedah pencetakan 3D.
Sekuat mana reka bentuk generatif, ia tidak akan menggantikan pereka atau jurutera. Perisian reka bentuk generatif hanyalah alat yang mereka gunakan untuk mempercepatkan reka bentuk dan mengoptimumkan bahagian. AI boleh menjana pelbagai hasil, membandingkan perbezaan antara hasil yang berbeza, dan mencari penyelesaian optimum, yang sukar untuk pereka bentuk lakukan dalam tempoh yang singkat.
Banyak produk perisian menampilkan keupayaan reka bentuk generatif yang menggunakan algoritma untuk menterjemah keperluan bahagian ke dalam geometri dan reka bentuk produk. Walau bagaimanapun, daripada menjana berpuluh-puluh atau beratus-ratus pilihan, mereka menambah baik bahagian individu (yang kelihatan seperti reka bentuk parametrik). Kedua-dua konsep adalah serupa, tetapi reka bentuk generatif sering dikaitkan dengan berbilang pilihan untuk reka bentuk dan bukannya berbilang lelaran.
Perisian Reka Bentuk Generatif
Algoritma pengoptimuman bentuk, atau pengoptimuman topologi, telah lama menangani salah satu masalah kejuruteraan yang paling asas: cara membuat bahagian yang cukup kuat dengan bahan sesedikit mungkin. Reka bentuk generatif AI hari ini melangkah lebih jauh, menawarkan pelbagai pilihan. Yang penting, jurutera tidak lagi terhad oleh tahap kemahiran, pengalaman atau kreativiti mereka. Pada penghujung analisis reka bentuk generatif, jurutera mempunyai konsep yang boleh diterokai dan diperhalusi dengan lebih lanjut atau penyelesaian reka bentuk sedia untuk dikeluarkan yang memenuhi sepenuhnya semua keperluan projek untuk berat, beban, bahan, dsb.
Reka bentuk generatif ialah alat kreatif, dan seperti banyak proses berbantukan komputer lain, ia memerlukan manusia untuk memacunya. Oleh itu, kejayaan adalah berkaitan dengan kualiti data yang dimasukkan oleh pengguna. Di sini kita boleh meminjam konsep GIGO daripada sains komputer ("garbage in, garbage out"), data input yang salah akan menghasilkan keputusan yang salah. Walaupun alat reka bentuk generatif membolehkan hampir semua orang menguasai reka bentuk yang kompleks, jangan memandang rendah kemahiran yang diperlukan untuk menentukan keadaan awal dengan betul untuk bahagian yang dikehendaki. Secara umum, maklumat yang diperlukan untuk perisian reka bentuk generatif untuk menyelesaikan masalah termasuk:
●Kekangan fizikal pada ruang reka bentuk, termasuk setiap antara muka bahagian baharu dalam pemasangan yang lebih besar (seperti lubang pelekap) dan ruang yang tidak boleh diduduki oleh bahagian baharu. Reka bentuk generatif sering digunakan untuk mereka bentuk semula bahagian untuk mengambil lebih sedikit ruang.
● Keadaan sempadan untuk daya dan beban, termasuk kawasan mana yang perlu diperkukuh atau dipermudahkan untuk menahan tekanan gerakan atau operasi.
● Kriteria atau penetapan matlamat, seperti meminimumkan jisim atau kos sesuatu bahagian, dan menentukan faktor keselamatan yang diperlukan untuk projek.
●Kebolehcapaian proses pembuatan, ini adalah kelebihan pembuatan cetakan 3D. Percetakan 3D itu sendiri mempunyai fleksibiliti yang sangat tinggi, yang sangat sesuai untuk bahagian pembuatan reka bentuk generatif.
●Bahan pembuatan. Jika lebih daripada satu bahan dipilih, penyelesaian reka bentuk yang berbeza akan disediakan untuk setiap bahan untuk memenuhi keperluan projek.
Apakah faedah reka bentuk generatif?
Sekarang setelah kita memahami apa sebenarnya reka bentuk generatif dan apa yang boleh dilakukannya, mari kenal pasti faedah praktikal menggunakan alat ini dalam pembuatan sebahagian:
● Kreativiti. Reka bentuk Generatif menghilangkan semua kekangan kreatif yang berkaitan dengan proses reka bentuk tradisional, mencipta bentuk dan bentuk luar biasa terbaik yang tidak dapat dibayangkan oleh manusia.
● Seimbangkan keutamaan. Ia boleh meneroka penyelesaian berdasarkan aspek prestasi dan keupayaan pembuatan yang sedia ada di tapak tertentu.
● Kurangkan analisis. Simulasi ujian dan pengiraan terbina dalam mengurangkan sebarang analisis kejuruteraan bantuan komputer maya (CAE) yang lebih mahal.
●Kurangkan beban kerja. Ia membebaskan profesional daripada tugas percubaan dan kesilapan yang membosankan dan meningkatkan produktiviti dengan menyediakan beratus-ratus penyelesaian reka bentuk yang mungkin.
● Kurangkan kesilapan manusia. Dengan mengautomasikan kebanyakan proses reka bentuk, risiko memperkenalkan kesilapan manusia ke dalam reka bentuk dikurangkan.
● Kurangkan kos. Jimat wang dengan menyampaikan reka bentuk berprestasi tinggi dengan penggunaan bahan yang kurang, dan dengan mengurangkan masa pembangunan dan masa ke pasaran.
●Sebahagian digabungkan. Terutama apabila menggunakan proses pembuatan aditif, jurutera boleh meneroka peluang untuk menyatukan bahagian dan menggantikan keseluruhan pemasangan dengan satu bahagian. Ini boleh memberi kesan ekonomi yang positif terhadap rantaian bekalan dan program penyelenggaraan.
Algoritma dan Estetika: Masa Depan Reka Bentuk Generatif
Apabila Internet Perkara dan kecerdasan buatan menjadi lebih berleluasa dalam kehidupan seharian kita, reka bentuk generatif mungkin menjadi kebiasaan dalam reka bentuk produk. Teknologi ini menyediakan reka bentuk yang bukan sahaja memberi impak positif kepada industri tetapi juga kepada alam sekitar Kerana sumber yang lebih sedikit diperlukan untuk menghasilkan produk harian. Pada masa ini, pembangunan perisian generatif juga sangat pantas, termasuk Fusion 360, Creo Generative Design Extension, Ansys Discovery, nTopology, Dassault Systèmes CATIA Generative Design Engineering, dll. Anda boleh menggunakan perisian ini dalam kombinasi dengan proses pencetakan 3D untuk cipta bahagian reka bentuk generatif anda sendiri.