Progettazione generativa: un approccio ottimale più rapido alla progettazione

Scritto da: Dave Martin
10/10/2022

Tempo di lettura: 4 min

Immaginate di dirigere un'azienda manifatturiera, magari una società i cui prodotti richiedono settimane per la fabbricazione oppure che si ritrova a dover far fronte alle richieste di nuovi clienti e a concorrenti che hanno attraversato una fase di rinnovamento. Come sapete, l'innovazione deve essere parte della vostra strategia.

La domanda è questa: che cosa state facendo per rendere tale fondamentale innovazione più probabile?

Ecco la nostra idea: introdurre l'intelligenza artificiale (AI) per applicare al vostro processo di progettazione dei prodotti un software di progettazione generativa e utilizzarlo non come un semplice strumento, bensì come un approccio. 

I vostri progettisti realizzano uno "studio", cioè definiscono il problema da risolvere, attraverso il linguaggio dei vincoli di progettazione, dei carichi, dei materiali e dei metodi di produzione. Successivamente, il software studia tale problema, eseguendo innumerevoli iterazioni, e restituisce un assieme ottimale di soluzioni ai progettisti, che infine scelgono le soluzioni da perfezionare. Ricordate che ognuna di tali soluzioni soddisfa i requisiti e che le innumerevoli iterazioni producono soluzioni che il team di progettazione non avrebbe potuto escogitare nel tempo a sua disposizione e a cui avrebbe potuto non pensare mai.

Una seduta con la GD

Progetto di una staffa per una seduta da ufficio, prima (a sinistra) e dopo (al centro) l'uso della "progettazione generativa.  L'immagine più a destra mostra la parte nel quadro della seduta assemblata.

Da un punto di vista strategico, il risultato può consistere in progetti migliori e di alta qualità che approdano al mercato più rapidamente, con un uso efficiente dei materiali e un impatto positivo sui costi dei beni venduti.

Cummins, il leader mondiale dei motori diesel e a gas naturale, delle attrezzature per la generazione di elettricità e dei prodotti correlati, ha utilizzato la progettazione generativa per ridurre la quantità di materiale dei componenti del 10-15%. Questo ha aiutato Cummins a raggiungere i propri obiettivi in termini di costi e sostenibilità.

La progettazione generativa è vantaggiosa perché lo scopo del software è compiere iterazione più rapidamente di quanto potrebbero fare gli esseri umani e senza preconcetti.

Perché la progettazione generativa in Creo è più affidabile?

Com'è noto, la progettazione generativa e gli strumenti di ottimizzazione topologica strettamente correlati a essa erano già disponibili in varie versioni precedenti di Creo. Quattro aspetti, tuttavia, rendono un workflow che applica la progettazione generativa più affidabile dei workflow CAD tradizionali.

I requisiti sono integrati nel progetto. Tutti i prodotti partono dai requisiti. Tali requisiti potrebbero basarsi su modelli di progettazione di sistemi associati ai requisiti del prodotto e gestiti in PLM, cosa possibile in Creo. Oppure potete utilizzare i requisiti approvati da voi durante un'attività di progettazione precedente. L'elemento importante è che, con la progettazione generativa, l'applicazione di requisiti al modello fa parte dell'attività di configurazione dello studio. Anche in questo caso, ogni soluzione restituita dallo studio rispetterà tali requisiti.

Il metodo di produzione dà forma al progetto.Normalmente, progettereste il componente, convalidereste il progetto utilizzando strumenti di simulazione e analisi, probabilmente eseguireste un'ulteriore attività di progettazione e infine consegnereste il componente all'ingegnere di processo per il primo ciclo di feedback prima di finalizzare il progetto.

L'uso della progettazione generativa consente di risparmiare tempo introducendo i criteri di produzione nello studio. Ciò fa sì che il progetto inizi nel migliore dei modi prima che chiamiate in causa la preziosa competenza specialistica dei vostri colleghi.

Ciò include:

  • Un'indicazione di fabbricazione per i componenti da stampare in 3D.
  • Una linea di divisione per i componenti da fondere o stampare.
  • Un'estrusione lineare per i componenti da estrudere o lavorare a macchina.

Potrete generare molteplici concetti in poco tempo. Ripensate al modo in cui gestite la fase di progettazione iniziale. Partite da una serie di concetti? Se siete come la maggior parte dei professionisti, ripenserete anche a ciò che la vostra sudata esperienza vi dice che funzionerà. Con la progettazione generativa, il software esegue le iterazioni molto più velocemente di quanto le persone sono in grado di fare e senza preconcetti. Il vostro giudizio professionale interverrà durante la configurazione di quello studio ben concepito.

Potete modificare il modello risultante nell'ambiente di progettazione di Creo. Il modello di componente creato dalla progettazione generativa produce una geometria basata sulla rappresentazione al limite. Affinatela in Creo, proprio come fareste con qualsiasi vostro modello.

Il workflow della progettazione generativa

Configurate lo studio in pochi minuti. Il processo generale è il seguente:

  1. Definite i casi di carico. Essi rappresentano gli ambienti operativi a cui il vostro modello deve sopravvivere.
  2. Specificate gli obiettivi di progettazione. Ad esempio, un fattore di sicurezza finale o una frequenza fondamentale minima.
  3. Aggiungete i vincoli. Questi ultimi includono i vincoli di fabbricazione, ma anche i vincoli geometrici come la simmetria e i fattori che consentono di creare regioni più sottili o più spesse e di ridurre i filamenti.
  4. Selezionate i materiali. Attualmente Creo consente di selezionare fino a 10 materiali per ogni criterio di progettazione e uno studio può contenere molti criteri.
  5. Eseguite l'ottimizzazione sul desktop prima di inviare un insieme di studi nel cloud. Applicate le impostazioni dello studio per controllare il tempo e le risorse impiegati.
  6. Eseguite l'ottimizzazione.
  7. Guardate i risultati.
  8. Selezionate i progetti che preferite e continuate a lavorare in Creo.

La progettazione generativa può esservi utile?

Siamo noi i primi a dire che nessun software può garantire l'innovazione, ma la progettazione generativa è un approccio collaudato che può aiutarvi a introdurre prodotti migliori sul mercato più rapidamente e con costi minori. Se volete esplorarne le potenzialità, visitate la pagina dedicata alla progettazione generativa oggi stesso.

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Tags: CAD Progettazione generativa Additive manufacturing

Informazioni sull'autore

Dave Martin

Dave Martin è un ex istruttore e consulente di Creo, Windchill e Mathcad. Dopo aver lasciato PTC, è stato lo specialista Creo per Amazon e ingegnere meccanico, amministratore Creo e amministratore Windchill per Amazon Prime Air. Ha conseguito una laurea in ingegneria meccanica al MIT e attualmente lavora come ingegnere aeronautico per Blue Origin.

Martin è l'autore dei libri "Design Intent in Creo Parametric" e "Top Down Design in Creo Parametric", entrambi disponibili su www.amazon.com. L'autore può essere contattato all'indirizzo dmartin@creowindchill.com.