Generatives Design für die besten Produktentwürfe

Written by: Beat Fretz
3/21/2023

Lesezeit: 3 min

Wenn Tools tüfteln

Was ist eigentlich generatives Design und wem nutzt es? Wir erklären, warum die Kombination aus Computer Aided Design (CAD) und künstlicher Intelligenz (KI) die Konstruktion revolutionieren und wie Sie davon profitieren.

Bislang gestaltet sich der Designprozess für Ingenieure langwierig: Ideen für Konstruktionen fließen in ein physisches Modell, das immer weiter verbessert und mitunter komplett neu gedacht und erstellt wird. Vieles davon erfolgt mit CAD am Rechner, doch ab einem gewissen Punkt kommt der Modellbauer ins Spiel.

Anders läuft es beim generativen Design: Hier legen Ingenieure für sie wichtige Designparameter fest, aus der eine KI-gestützte CAD-Software etliche Varianten für einen Entwurf entwickelt und bewertet, welche davon dem Ziel der Konstrukteure am nächsten kommen. Ihr Job ist es dabei vor allem, Parameter wie Produkteigenschaften, Gewicht, Bauraum, Materialien, Fertigungsverfahren oder Kostenziele festzulegen – was geht, erkundet die Software. Mit der Lösung von PTC ist es sogar möglich, wenn sie mit der End-to-End-Technologieplattform ThingWorx zusammenspielt, Parameter zu definieren, die Fertigungskapazitäten, Anforderungen der Lieferkette und regionale Produktvarianten berücksichtigen.

Das ermöglicht generatives Design

Damit wandelt sich der Designprozess grundlegend. Mit Creo Generative Design von PTC werden gestalterische Anforderungen an ein neues Produkt in immer präziseren Feedbackschleifen angepasst, um letztlich den Vorgaben entsprechend beispielsweise leichtere und zugleich stabilere, nachhaltigere sowie kostengünstigere Bauteile herzustellen. Die künstliche Intelligenz (KI) sorgt in einem iterativen Prozess dafür, dass komplexe, und auf den ersten Blick womöglich widersprüchliche, Anforderungen bestmöglich erfüllt werden.

Damit etliche Designiterationen schnell entwickelt und zugleich auf ihre Praktikabilität untersucht werden können, nutzt Creo für leistungsstarke Simulationen die Cloud. Für Anwender, die mit CAD vertraut sind, ist Creo intuitiv zu bedienen. Insbesondere für Kunden aus der Automotive-Branche, der Luft- und Raumfahrt aber auch der Konsumgüterproduktion ist generatives Design attraktiv. Und das erst recht, wenn es mit additiven Fertigungsverfahren verbunden wird. Grundsätzlich gilt: Je komplexer und kniffliger die Aufgabe, desto unverzichtbarer ist das KI-gestützte Tool.

Warum KI die Konstruktion revolutioniert

Generatives Design macht die Konstruktion softwarebasiert. Während Ingenieure und Entwickler bislang mit Skizzen, Simulationen und Modellen einzelne Varianten entwickelt, getestet und verglichen haben, erfolgt dies nun hundert- oder gar tausendfach automatisiert und simultan. Über die Plattform ThingWorx können zusätzliche Parameter, einschließlich Kostenkalkulation, Lieferketten und Qualitätsdaten betrachtet werden. Wesentlich für den Konstrukteur ist nun, Leistungsanforderungen und Rahmenbedingungen zu definieren. Auf diese Weise verkürzen Unternehmen Engineering-Zyklen erheblich, womit Innovationen deutlich schneller in Serie gehen können.

Entsprechend zügig können Designs an sich ändernde Markterfordernisse, Lieferkettenschwierigkeiten oder aktuelle Materialverfügbarkeiten angepasst werden. PTC-Kunden schätzen die hohe Innovationsrate, für die additive Fertigung optimierte Geometrien, nachhaltig designte Produkte sowie die insgesamt höhere Engineering-Produktivität und -Qualität, die durch generatives Design möglich werden. 

Fazit

Generatives Gestalten verändert die Designaufgabe grundlegend: Ingenieure erstellen nun nicht mehr selbst Konstruktionslösungen, sondern bereiten das Umfeld dafür mit exakt formulierten Anforderungen, damit die KI-basierte CAD-Software diesen Job erledigt. Das bringt nie dagewesene Geschwindigkeit und neue Innovationspotentiale in den Prozess. Nachdem zeitraubende Tätigkeiten - wie Varianten erstellen, vergleichen und testen - an Tools wie Creo delegiert werden, können sich Ingenieure auf Wesentliches konzentrieren: kreativ sein, neue Ideen ersinnen, eingefahrene Denkmuster verändern.

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Tags: CAD Creo Generatives Design

Der Autor

Beat Fretz

Beat Fretz ist "Solutions Consultant Fellow" bei PTC und stellt Kunden und Interessenten die Lösungen von PTC vor. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Unterstützung des Prozesses entlang des Digital Threads. Das heißt von:

  • frühen Entwicklungsphasen über generatives Design, Detaildesign, additive & klassische Fertigung mit Creo (CAD)
  • Product Lifecycle Management (PLM) mit Windchill mit Schwerpunkt auf Fertigungsplanung und Simulationsmöglichkeiten
  • Augmented Reality mit Vuforia