Dissipons un mythe : l'optimisation de la topologie n'est pas la conception générative

  • 5/21/2019
  • Temps de lecture : 5 min
Topology optimization is not generative design

Si vous utilisez des logiciels de CAO pour la conception et le développement de produits, vous connaissez probablement l'optimisation de la topologie, un moyen d'optimiser une forme pour atteindre plusieurs objectifs fonctionnels.

À partir d'un espace de conception 3D, l'optimisation de la topologie réduit la quantité de matière utilisée de façon à obtenir la conception la plus rentable. La méthode ne se préoccupe pas de l'aspect esthétique, des approches traditionnelles ou de toute autre contrainte de conception dont vous tenez normalement compte lors de la phase de conception. Au lieu de cela, elle produit une seule forme optimale d'une pièce ou d'un système avec pour seule contrainte l'espace de conception disponible.

Toutefois, l'optimisation de la topologie n'est pas un nouveau concept. Depuis des années, les ingénieurs utilisent cette méthode pour identifier la distribution optimale de la matière dans un modèle 3D afin de répondre à leurs objectifs, tels que l'allègement du produit, l'absence de résonnance ou la réduction de la contrainte ou de la déformation thermique.

Comment les entreprises de conception industrielle leaders conçoivent-elles des produits plus rapidement et plus intelligemment en 2019 ? Elles s'intéressent à une nouvelle technologie qui repose sur l'optimisation de la topologie pour concevoir les produits de demain.

Entrez dans l'univers de la conception générative.

La conception générative est un moyen de créer, de façon totalement autonome, des conceptions optimales à partir d'un ensemble d'exigences de conception définies au niveau du système. Avec la conception générative, les ingénieurs spécifient de manière interactive les exigences fonctionnelles et les objectifs de leur conception, parmi lesquels les matières et les processus de fabrication à privilégier. À partir de ces paramètres, le moteur de conception générative produit automatiquement une conception prête à fabriquer. Le résultat final est la possibilité d'interagir avec la technologie pour créer plus rapidement des conceptions évoluées et des produits innovants.

L'optimisation de la topologie et la conception générative sont des termes à la mode au sein de la communauté des fabricants et des ingénieurs, mais le marché a tendance à croire à tort que les deux sont synonymes. Ces deux termes étant souvent utilisés de manière interchangeable, cela peut créer de la confusion et de l'ambiguïté.

Intéressons-nous plus en détail aux différences entre l'optimisation de la topologie et la conception générative :

L'optimisation de la topologie est une technologie fondamentale

Depuis son apparition dans les années 1990, l'optimisation de la topologie est utilisée afin d'obtenir la distribution optimale de la matière pour une conception dans des conditions d'utilisation fonctionnelles données. Il s'agit d'un algorithme qui réduit la matière constitutive d'un objet existant tout en lui permettant de continuer à fonctionner conformément à l'intention de conception initiale. Cet outil est utilisé depuis toujours par les analystes en contraintes des équipes d'ingénierie, mais pas par les concepteurs.

La conception générative, quant à elle, est un concept bien plus récent. Elle repousse les limites de la faisabilité à l'aide de technologies, dont l'optimisation de la topologie. La conception générative permet à l'ingénieur d'utiliser certaines technologies, telles que l'optimisation de la topologie. Avec la conception générative, les exigences d'une conception imaginaire sont spécifiées, et le logiciel calcule toutes les possibilités de conception possibles qui satisfont aux exigences spécifiées.

Pour faire simple : l'optimisation de la topologie produit une seule solution basée uniquement sur les objectifs, contraintes et charges fonctionnels, résolvant ainsi plusieurs problématiques à la fois sous la forme d'une solution unique. La conception générative fait évoluer plusieurs solutions simultanément afin de retenir le meilleur ensemble de solutions possible sur la base d'exigences fonctionnelles et non-techniques.

En ce sens, l'optimisation de la topologie est une technologie fondamentale sur laquelle la conception générative repose. À l'heure où la conception et le développement de produits migrent de plus en plus vers l'univers numérique, l'optimisation de la topologie fait office de « tremplin » pour la conception générative, dans le but d'obtenir directement la meilleure représentation d'une conception. C'est un élément de base nécessaire à la conception générative.

La conception générative contribue à la conception de la prochaine génération de CAO

Le développement d'un écosystème toujours plus digital implique d'investir dans des technologies innovantes afin de stimuler les résultats commerciaux essentiels à la réussite. Cela implique à la fois une ingénierie d'excellence, une fabrication rentable et une innovation en matière de produits et de services, ce que PTC appelle les trois piliers de la transformation numérique.

Pour le design et l'ingénierie, l'impact de la conception générative est considérable : elle améliore le taux de réussite des produits, réduit les délais de mise sur le marché et accélère la rentabilité en répondant précisément aux besoins des produits des clients dès le début.

Par essence, la conception générative réinvente la conception de produits nouvelle génération.

Chez PTC, ces avancées sont en grande partie obtenues au moyen du composant d'AI de notre solution de conception générative. L'intelligence artificielle ou AI contribue au processus de conception générative en faisant évoluer et en augmentant les capacités de conception rationnelles de l'humain, notamment en :

  • Fournissant un précieux feedback au concepteur dès les premières étapes de la phase de conception
  • Permettant aux ingénieurs de tous niveaux de parvenir plus rapidement à de meilleures solutions pour augmenter la productivité
  • Produisant des conceptions optimisées en termes de rentabilité et d'usinabilité, d'une manière difficilement envisageable pour un concepteur humain

L'objectif final est une conception de produit élaborée à la base par l'humain et améliorée par la conception générative à l'aide de l'AI qui permet aux ingénieurs d'obtenir des solutions hautement différenciées autrefois impossibles à atteindre.

En conclusion

Même si l'optimisation de la topologie et la conception générative ont le même objectif (à savoir la fourniture de la conception la plus optimale en fonction d'un ensemble d'exigences spécifique), ces deux technologies présentent des différences notables.

La conception générative s'appuie sur l'optimisation de la topologie pour offrir plus rapidement des solutions plus intelligentes et plus innovantes. Pour faire simple : elle repousse les limites de ce qui est actuellement faisable afin de produire des conceptions hautes performances prêtes pour la fabrication.

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À propos de l’auteur

Jesse Coors-Blankenship

Jesse Coors-Blankenship is the Senior Vice President of Technology at PTC. Former CEO of Frustum, Jesse pioneered generative design technology, utilizing artificial intelligence and new mathematical representations of geometry to make generative design functional. At PTC, he leads the effort to bring Frustum’s pioneering work in generative design to market in the CREO CAD platform. Together Frustum and PTC will transform how products are designed for a higher complexity future.

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La conception générative s'appuie sur l'optimisation de la topologie pour générer une conception de produit optimale. Découvrez les différences entre ces deux technologies.