Generatives Design: Ein schnellerer Design-Ansatz

Written by: Dave Martin
6/1/2022

Lesezeit: 4 min

Stellen Sie sich vor, Sie leiten ein diskretes Fertigungsunternehmen, vielleicht ein Unternehmen, dessen Produkte wochenlange Vorlaufzeiten benötigen, oder ein Unternehmen, das sich neuen Kundenanforderungen und Wettbewerbern gegenübersieht. Sie wissen, dass Innovation Teil Ihrer Strategie sein muss.

Hier ist die Frage: Was tun Sie, um den Raum für Innovation zu schaffen?

Eine Idee: Bringen Sie künstliche Intelligenz (KI) mit generativer Designsoftware in Ihren Produktdesignprozess ein und nutzen Sie sie nicht nur als Werkzeug, sondern auch als Ansatz.

Ihre Produktdesigner erstellen eine "Studie", d. h. sie definieren das Problem, das sie lösen wollen, und verwenden dabei die Sprache der Konstruktionsbedingungen, Lasten, Materialien und Fertigungsmethoden. Die Software untersucht dann dieses Problem, führt unzählige Iterationen durch und liefert den Produktdesignern eine Reihe optimaler Lösungen, von denen sie dann auswählen, welche sie verfeinern möchten. Vergessen Sie nicht, dass jede dieser Lösungen die Anforderungen erfüllt, wobei unzählige Iterationen zu Lösungen führen, die das Konstruktionsteam in der ihm zur Verfügung stehenden Zeit nicht hätte entwickeln können und an die es vielleicht nie gedacht hätte.

Chair for GD

Ein Entwurf für eine Halterung an einem Bürostuhl vor (links) und nach der Anwendung des generativen Designs (Mitte). Das Bild ganz rechts zeigt das Teil im Kontext der Stuhlmontage.

Aus strategischer Sicht kann das Ergebnis ein besseres, qualitativ hochwertiges Design sein, das bei effizientem Materialeinsatz schneller auf den Markt kommt und sich positiv auf die Herstellungskosten (COGS) auswirkt.

Cummins, der weltweit führende Hersteller von Diesel- und Erdgasmotoren, Stromerzeugungsanlagen und verwandten Produkten, setzte generative Verfahren ein, um das Material in Teilen um 10-15% zu reduzieren. Dies half dem Unternehmen, sowohl Kosten- als auch Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

Generatives Design wird immer besser, weil die Software dazu dient, uneingeschränkt und schneller zu iterieren, als es Menschen tun könnten.

Was macht das Generative Design in Creo noch zuverlässiger?

Es ist kein Geheimnis, dass das generative Design und die eng damit verbundenen Topologieoptimierungswerkzeuge bereits seit mehreren Versionen in Creo verfügbar sind. Vier Aspekte bedeuten jedoch, dass ein Workflow mit generativem Design zuverlässiger sein kann als traditionelle CAD-Workflows.

Sie bauen Anforderungen in den Entwurf ein. Alle Produkte beginnen mit Anforderungen. Diese Anforderungen können durch System-Engineering-Modelle gesteuert werden, die mit den Anforderungen des Produkts verknüpft sind und in PLM verwaltet werden, wie es in Creo möglich ist. Oder Sie können Anforderungen verwenden, die Sie im Laufe früherer Konstruktionsarbeiten selbst validiert haben. Der Punkt ist, dass beim generativen Design die Anwendung von Anforderungen auf Ihr Modell Teil des Aufbaus Ihrer Designstudie ist. Auch hier wird jede Lösung, die die Designstudie liefert, diese Anforderungen erfüllen.

Das Herstellungsverfahren bestimmt das Design. Normalerweise entwerfen Sie Ihr Bauteil, validieren es mithilfe von Simulations- und Analysewerkzeugen, führen wahrscheinlich weitere Konstruktionsarbeiten durch und übergeben das Bauteil dann an den Prozessingenieur für die erste von mehreren Feedbackrunden, bevor die Konstruktion abgeschlossen wird.

Der Einsatz des generativen Designs spart Zeit, weil Sie Ihrer Designstudie Fertigungskriterien hinzufügen. So können Sie sicherstellen, dass Sie den Entwurf so gut wie möglich vorbereiten, bevor Sie das wertvolle Fachwissen Ihrer Kollegen in Anspruch nehmen.

Dazu gehören:

  • Eine Bauanleitung für Teile, die in 3D gedruckt werden sollen.
  • Eine Trennlinie für Teile, die gegossen oder geformt werden sollen.
  • Ein lineares Extrusionsverfahren für Teile, die gepresst oder maschinell bearbeitet werden

Sie erstellen schnell mehrere Konzepte. Erinnern Sie sich daran, wie Sie die erste Entwurfsphase gehandhabt haben. Vielleicht eine Handvoll Konzepte? Wenn es Ihnen wie den meisten Fachleuten geht, werden Sie auch auf das zurückgreifen, was Ihnen Ihre hart erarbeitete Erfahrung zeigt, dass es wahrscheinlich funktionieren wird. Beim generativen Design iteriert die Software viel schneller als der Mensch - und das ohne Tendenz. Jetzt ist Ihr professionelles Urteilsvermögen gefragt, wenn es darum geht, eine gut durchdachte Designstudie zu erstellen.

Sie können das resultierende Modell in der Creo-Konstruktionsumgebung ändern. Das vom generativen Design erstellte Teilemodell erzeugt eine B-rep-Geometrie (Boundary Representation). Bearbeiten Sie es in Creo genauso wie jedes andere Ihrer Modelle.

Der generative Design-Workflow

Erstellen Sie eine Designstudie in wenigen Minuten. Der allgemeine Prozess ist wie folgt:

  1. Belastungsfälle definieren. Diese stellen die Betriebsumgebungen dar, in denen Ihr Modell bestehen muss.
  2. Designziele festlegen. Dies könnte ein angestrebter Sicherheitsfaktor oder eine minimale Grundfrequenz sein.
  3. Add constraints. These include the manufacturing constraints as well as geometry constraints like symmetry and factors to create thinner or thicker regions and reduce webs.
  4. Select materials. Creo currently allows up to 10 materials per design criterion, and a study can contain many design criteria.
  5. Run the optimization on the desktop before pushing an array of studies to the cloud. Apply the study settings to control the time and resources used.
  6. Run the optimization.
  7. View the results.
  8. Select the design(s) you want and keep working in Creo.

Can Generative Design Help You?

We’re the first to say that no software can guarantee innovation, but generative design is a proven approach that can help you bring better products to market faster and at less cost. If you want to explore what’s possible, visit the Generative Design page today.

Innovation mit Generativem Design

Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie mit generativem Design Ihre besten Designs in kürzerer Zeit erstellen können. Mehr erfahren
Tags: CAD Generatives Design Additive Fertigung

Der Autor

Dave Martin Dave Martin ist ein ehemaliger Creo-, Windchill- und Mathcad-Dozent und -Berater. Nachdem er PTC verlassen hatte, war er der Creo-Spezialist für Amazon; und ein Maschinenbauingenieur, Creo-Administrator und Windchill-Administrator für Amazon Prime Air. Er hat einen Abschluss in Maschinenbau vom MIT und arbeitet derzeit als Avionikingenieur für Blue Origin.