生成式設計:更快速的設計方式

編寫者: Dave Martin
  • 5/30/2022
  • 閱讀時間 : 4 min
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想像一下:您在非連續性製造商擔任主管,而貴公司產品需要數週時間進行製造前置作業,或正面臨新的客戶需求和突飛猛進的競爭對手。此時,您深知自身策略必須納入創新。

但問題是:您該如何實現這類至關重要的創新?

建議您導入人工智慧 (AI),運用生成式設計軟體來加快產品設計流程,並將其視為設計方法,而非做為單純的設計工具。 

您的產品設計人員將負責建構一項「研究」,也就是使用設計條件約束、負載、材料和製造方法等語言,著手定義想要解決的問題。隨後,軟體就會研究該問題、進行無數次的疊代,然後向產品設計人員回報最佳解決方案組合,再由對方挑選想要著手調整的選項。請記住,軟體所提出的每個解決方案都合乎需求,而且會透過無數次的疊代,建立設計團隊無法在原有時間內提出及未曾想到的解決方案。

使用生成式設計打造辦公椅

使用生成式設計前 (左圖) 後 (中央) 的辦公椅支架設計對照圖。 最右邊的圖像為該零件安裝在辦公椅組件上的情境。

從策略性觀點來看,此做法可有效運用材料,並為售出商品的成本 (COGS) 帶來正面影響,藉此打造更出色的高品質設計,繼而加快上市時程。

Cummins 為柴油和天然氣引擎、動力設備和相關產品的全球領導者,該公司採用生成式設計,一舉削減了 10-15% 的零件材料,並同時實現其成本及永續性目標。

由於軟體的目的,在於透過人類難以達到的方式加速進行毫無偏見的疊代,因此生成式設計案例往往能提供更出色的成果。

Creo 中的生成式設計為何更加可靠?

大家都知道:Creo 中的生成式設計及與其密切相關的拓撲最佳化工具,皆提供多個版本。然而,採用生成式設計的工作流程則能憑藉以下四個特點,提供比傳統 CAD 工作流程更加優異的可靠性。

您可以將需求內建於設計中:所有產品皆始於需求。這些需求可透過連結至產品需求的系統工程模型推動,並在 PLM 中進行管理,就像在 Creo 中一樣。或者,您也可以使用自行於過往設計工作中驗證完成的需求。重點是,只要使用生成式設計,即可在設定研究時,一併將需求套用至您的模型中。而且,研究回傳的每個解決方案都將滿足這些需求。

製造方法能為設計提供資訊:通常,您會自行設計零件,並使用模擬和分析工具加以驗證,或許還會進行更多設計工作,再將零件交付給處理工程師以取得初步回饋,接著還要歷經多次的回饋作業,最終設計才能拍板定案。

生成式設計可讓您在研究中新增製造條件,藉此節省時間。此舉可確保向同儕徵詢寶貴的專業意見之前,您已握有當下最理想的設計。

當中包括:

  • 用於進行 3D 列印的零件建構指示。
  • 用於鑄造或成型的零件分模線。
  • 用於引伸或加工的零件線性引伸。

您可以快速產生多個概念:不妨回想一下您如何處理初步設計階段。當中是否涉及眾多概念?如果您與多數專業人員一樣,勢必也會回頭檢視這些概念,以運用得來不易的經驗找出可行的選項。有了生成式設計,軟體就能運用人力難以企及的速度,進行毫無偏見的疊代。這樣一來,您就只需要發揮專業判斷能力來設定構思完整的研究。

您可以在 Creo 設計環境中修改所產生的模型:生成式設計建立的零件模型會產生邊界 (邊界表示) 幾何。您可以比照自身的任何模型,在 Creo 中加以運用。

生成式設計的工作流程

研究可在短短數分鐘內設定完畢。一般流程會包括:

  1. 定義負載案例:這會用來表示模型需要存在於何種作業環境中。
  2. 指定設計目標:這可能是目標安全係數,或是最低基本頻率。
  3. 新增條件約束:包括製造條件約束和幾何條件約束,例如對稱,以及產生較薄或較厚區域及減少束網的係數。
  4. 選擇材料:Creo 目前允許每個設計條件可包含多達 10 款材料,而單一研究可包含多個設計條件。
  5. 執行最佳化:先在電腦上執行最佳化,再將一系列的研究推送至雲端。可套用研究設定,以掌控所使用的時間和資源。
  6. 執行最佳化。
  7. 檢視結果。
  8. 選擇設計:選擇想要的設計,並在 Creo 進行後續工作。

生成式設計能否助您一臂之力?

我們是提出「任何軟體都無法做為創新保證」的先驅,不過,生成式設計能提供深獲肯定的方法,協助您透過更低的成本來加速推出更優質的產品。如要探索生成式設計的種種可能性,歡迎立即造訪生成式設計頁面

運用生成式設計推動創新

深入了解生成式設計如何協助您以更短時間完成最佳設計。

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  • CAD
  • Generative Design
  • Additive Manufacturing

關於作者

Dave Martin

Dave Martin 曾任 Creo、Windchill 和 Mathcad 講師和顧問。他離開 PTC 後,曾任 Amazon 的 Creo 專家,以及 Amazon Prime Air 機械工程師、Creo 管理員和 Windchill 管理員。他擁有麻省理工學院機械工程學位,目前擔任 Blue Origin 航空電子工程師。

Martin 著有《Design Intent in Creo Parametric》(Creo Parametric 中的設計意圖) 和《Top Down Design in Creo Parametric》(Creo Parametric 中的由上而下設計),這兩本著作均可在 www.amazon.com 上購得。您可寄信至 dmartin@creowindchill.com 與他聯絡。