Diseño generativo: una nueva forma de diseñar
Escrito por: Dave Martin
8/15/2022 Tiempo de lectura : 6 min

El diseño generativo es un método automatizado para crear geometría de diseño asistido por ordenador (CAD) para modelos de piezas y conjuntos por medio del aprendizaje automático. En lugar de definir la forma con métodos de modelado directo o basados en funciones, el usuario especifica el espacio de diseño (como un sobre, incluidas las áreas que se deben preservar o excluir), las condiciones del entorno operativo, los materiales y las restricciones de mecanizado. Después, un algoritmo calcula una o varias soluciones posibles. El usuario puede entonces filtrar los resultados para seleccionar la opción óptima. El diseño generativo es más rápido y, en muchos aspectos, más confiable que los métodos iterativos tradicionales controlados por personas.

¿Por qué es mejor el diseño generativo?

Ya son varias las versiones de Creo que han incluido herramientas de diseño generativo y de optimización de la topología, estrechamente relacionada. Veamos cuatro aspectos por los que el diseño generativo es diferente y mejor que los flujos de trabajo CAD tradicionales.

El usuario integra los requisitos en el diseño. Todos los productos comienzan con requisitos. Los requisitos generales se desglosan en requisitos de subsistemas, que a su vez se desglosan en requisitos de componentes. Aunque es posible que sepamos los requisitos estructurales de una pieza o un subconjunto, antes esos requisitos no se validaban hasta que se completaba el diseño. Con el diseño generativo, el usuario configura el diseño aplicando casos de carga al modelo. Esto garantiza que la solución cumpla los criterios desde el principio.

El método de mecanizado informa el diseño. En los flujos de trabajo típicos, las piezas se diseñan y validan con herramientas de simulación y análisis, y después se entregan a un ingeniero de procesos para que evalúe si la pieza se puede crear con fabricación sustractiva o aditiva. Con el diseño generativo, se añaden los criterios de mecanizado al estudio de optimización. Estos criterios incluyen:

  • Dirección de construcción para las piezas que se imprimirán en 3D.
  • Línea de partición 2D o 3D para las piezas que se moldearán por inyección.
  • Extrusión lineal para las piezas que se fresarán.

Esto garantiza que la solución se pueda mecanizar con el método apropiado.

Se pueden generar varios conceptos con rapidez. El desarrollo de productos está limitado siempre por una programación. Los productos no pueden llegar nunca al mercado con la suficiente rapidez. Normalmente, durante la fase de diseño inicial, se crea una serie de conceptos posibles. Con la ayuda del aprendizaje automático, se pueden generar varios conceptos en menos tiempo del que tarda una persona en crear un solo concepto.

El usuario puede modificar el modelo resultante. El modelo de pieza creado con diseño generativo da lugar a geometría b-rep (representación de fronteras). Este es el mismo tipo de geometría que se produce en el flujo de trabajo de modelado subdivisional para el diseño de superficies. Esta geometría se pude modificar con funciones paramétricas estándar o herramientas de modelado directo, como Flexible Modeling Extension.

Flujo de trabajo del diseño generativo

En cuestión de minutos, se puede configurar un estudio para optimizar un modelo con diseño generativo. El proceso general es el siguiente:

  1. Configurar el espacio de diseño. Esto implica la geometría inicial, que es un cuerpo que representa el límite de volumen del modelo. También puede usar cuerpos para especificar volúmenes que sea necesario preservar durante el estudio y volúmenes donde no se permita geometría.
  2. Definir los casos de carga. Estos casos representan los entornos operativos a los que debe sobrevivir el modelo. Definir restricciones y cargas es fácil.  
  3. Especificar los objetivos del diseño. Normalmente, es una fracción de la masa o el volumen objetivo del espacio de diseño original.
  4. Añadir restricciones. Pueden ser las restricciones de mecanizado que se indican más arriba y restricciones de geometría, como la simetría y los factores para crear regiones más finas o más gruesas y reducir las almas.
  5. Seleccionar los materiales. Actualmente, Creo permite hasta 10 materiales en un estudio.
  6. Aplicar la configuración del estudio para controlar el tiempo y los recursos utilizados.
  7. Ejecutar la optimización.
  8. Ver los resultados.
  9. Seleccionar el diseño que desee y crear la geometría del modelo. También puede teselar el resultado final para la impresión 3D.

La velocidad de este proceso supone un punto de inflexión para las empresas más vanguardistas.

¿Puede ayudarle el diseño generativo?

El diseño generativo es un concepto de eficacia probada que puede ayudarle a crear piezas más ligeras en menos tiempo y, por tanto, a comercializarlas con más rapidez. Aquí puede consultar más información sobre el potencial del diseño generativo para ayudar a sus equipos de desarrollo de productos.

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Acerca del autor Dave Martin

Dave Martin ha sido instructor y consultor de Creo, Windchill y Mathcad. Después de dejar PTC, trabajó como especialista de Creo para Amazon; y también como ingeniero mecánico, administrador de Creo y administrador de Windchill para Amazon Prime Air. Tiene una licenciatura del MIT en ingeniería mecánica y actualmente trabaja como ingeniero de aviónica para Blue Origin.

Martin es el autor de los libros Design Intent in Creo Parametric y Top Down Design in Creo Parametric, ambos disponibles en www.amazon.com. Se puede contactar con él en la dirección dmartin@creowindchill.com.