Una guida al generative design per i neoingegneri

Scritto da: Cat McClintock
  • 10/6/2021
  • Tempo di lettura : 4 min.
Metal parts created in generative design.

Il generative design porta con sè la promessa di rivoluzionare sia i prodotti, sia il modo con cui vengono realizzati. Basandosi sul cloud computing e sull'intelligenza artificiale, questa tecnologia permette di creare dei progetti diversi da quelli che normalmente gli ingegneri potrebbero sviluppare da soli. Come esattamente? Vediamo i principi base.

 

Che cos'è il generative design?

Il generative design è una tecnologia grazie alla quale un software crea e ottimizza dei modelli 3D. L’utente deve semplicemente impostare i requisiti del modello, come i processi di produzione, i carichi e i vincoli; successivamente, il software crea dei progetti che soddisfano tali requisiti.

Generative design animation.


Ciò non significa che il progettista non debba affrontare le difficoltà successive di ingegnerizzazione del prodotto. In questo scenario, infatti, egli deve comunque pensare ai requisiti di peso, ai vincoli fisici, alla disponibilità dei materiali e così via. Meglio l'ingegnere definisce questi criteri, meglio il sistema sarà in grado di trovare delle possibili soluzioni.

Fortunatamente, soprattutto per i neoingegneri, il software può aiutare a valutare anche i vincoli. Per esempio, è possibile impostare un progetto per la stampa 3D e poi, in alternativa, provare anche la fresatura a 3 assi. A questo punto, si può decidere quale risultato si adatti meglio al proprio budget, ai propri tempi ecc., impostandolo quale soluzione ottimale per proseguire i lavori.

Quali sono i problemi che il generative design può risolvere?

Il generative design può produrre centinaia di opzioni progettuali innovative in poco tempo, specialmente se il software può utilizzare risorse di calcolo basate su cloud.

Sta poi all'utente valutarne i compromessi. Per esempio, anche se due modelli soddisfano entrambi le specifiche iniziali, l'opzione 1 potrebbe essere più debole, mentre l'opzione 2 potrebbe essere leggermente più solida. Entrambe le opzioni sono senz’altro valide, ma è molto utile poter scegliere.

Il vantaggio complessivo del generative design è che essa permette di introdurre sul mercato dei prodotti innovativi in tempi record. Inoltre, anche se è meno evidente, il generative design si dimostra un valido strumento per le aziende che desiderano:

  • Differenziare il prodotto. Siamo sinceri, la maggior parte dei progetti si basa su modelli che si sono già dimostrati validi. Spesso si apportano dei piccoli cambiamenti, nell’ottica di una maggior soddisfazione del cliente. Il generative design permette di uscire da questa routine iterativa, creando nuove parti e prodotti dalle prestazioni eccezionali che già eccedono i requisiti di progetto. Inoltre, con la progettazione generativa i progetti non sono facilmente copiabili dalla concorrenza.
  • Risultati da esperti (anche da parte dei neoingegneri). Preoccupati per la mancanza di competenze? Anche un ingegnere meccanico alle prime armi può ora creare un pezzo usando il generative design senza possedere delle conoscenze approfondite. (E che cosa succede quando il sistema offre centinaia di soluzioni valide? L'intelligenza artificiale, che è insita nella tecnologia di generative design, può aiutare a filtrare rapidamente le miriadi di opzioni di progettazione).
  • Costi di prodotto ottimizzati. Il design generative può ridurre i costi, evidenziando i particolari cosiddetti sovraprogettati, ossia quelle parti che, pur essendo valide, vengono identificate dal sistema come caratterizzate da materiali o metodi di produzione più complessi rispetto al necessario.
  • Affidabilità ottimizzata. È possibile eseguire stress analysis sui risultati del generative design per convalidare la qualità e la durabilità dei progetti, assicurando che il proprio progetto funzioni effettivamente nel mondo reale. (In tal modo si riducono anche i costi di produzione e di assistenza).

 

Manufacturing methods compared with generative design.

Immagine: Tre diverse opzioni per uno stesso particolare: fresatura a 3 assi, fusione e manifattura additiva.

 

Prodotti e aziende stanno già sfruttando i benefici del generative design

Gli ingegneri stanno già iniziando a utilizzare il software di generative design per esplorare nuove opzioni di progettazione. Ecco che cosa stanno scoprendo:

Grazie al generative design, la staffa GE mostrata in questo articolo è risultata più leggera del 75% rispetto al progetto originale e ottimizzata per rispettare il limite di snervamento del materiale.

Jesse Craft, Sr. Design Engineer & Innovation Project Manager impiegato presso la Jacobs Engineering, afferma: "Da buon ingegnere mi piacciono gli angoli retti, le superfici piane e le rotondità, ma il generative design può portarti a scoprire che quella che tu ritieni una buona soluzione in realtà non è affatto la soluzione migliore. Quindi, se voglio essere sicuro di lavorare nel migliore dei modi, per trovare le soluzioni ottimali devo affidarmi al generative design".

Il generative design in azione

Che cosa succede quando viene utilizzato il generative design? Osservate nel video qui sotto come si potrebbe impostare un progetto e ottimizzare un pezzo.




 

L'ottimizzazione topologica è diversa dal generative design?

È utile comprendere la differenza tra generative design e ottimizzazione topologica, poiché i due termini vengono spesso utilizzati in modo analogo. Secondo PTC, l'ottimizzazione topologica converge su una singola soluzione basata solo su obiettivi funzionali, vincoli e carichi. Il generative design, invece, fa evolvere più soluzioni simultaneamente, per convergere poi sul miglior insieme di soluzioni possibili sulla base dei requisiti funzionali e non ingegneristici. Per altre informazioni cliccate qui.

 

Cosa significa il generative design per gli ingegneri di oggi?


Abbiamo accennato al fatto che i neoingegneri ricevono una grande supporto professionale poiché possono iniziare rapidamente a produrre modelli generativi validi. Per gli ingegneri di qualsiasi livello, con il generative design la loro attenzione dovrebbe focalizzarsi sulla cura dei parametri e delle condizioni di test, scrive Jesse Coors-Blankenship in un recente articolo su Machine Design. "Liberati dal noioso processo iterativo di perfezionamento dei progetti, gli ingegneri possono così concentrarsi su ciò che è lo scopo funzionale del loro progetto, e non su come il progetto verrà implementato".

Conclusioni

Ci auguriamo che questo articolo abbia contribuito a rispondere ad alcune delle vostre domande sul generative design. In sintesi, si tratta semplicemente di una nuova e potente tecnologia che fornisce un valido aiuto alle aziende per realizzare progetti migliori in minor tempo.

Per informazioni più dettagliate o per contattare un nostro esperto, potete visitare la pagina web di PTC dedicata al generative design.

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Informazioni sull'autore

Cat McClintock Cat McClintock scrive articoli di blog relativi a Creo e Mathcad per PTC. Cat è scrittrice e redattrice per da più di 15 anni, ha lavorato per aziende di software CAD, PDM, ERP e CRM. In precedenza, ha curato riviste scientifiche per un editore accademico e ha allineato assemblaggi ottici per un produttore di dispositivi medici. Ha conseguito lauree in giornalismo tecnico, in lettere classiche e in elettro-ottica. Ama parlare con i clienti di PTC e conoscere l'interessante lavoro che svolgono e i modi innovativi in cui utilizzano il software.