¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

27 июл€ 2017

ѕорождающее проектирование порождает новую эру высокоэффективных продуктов

‘илипп  ин, Engineering.com

‘илипп  ин

ќригинал: The New Age of Highly Efficient Products Made with Generative Design.
ѕеревод предоставлен московским офисом Autodesk
√енеративный дизайн (порождающее проектирование) Ц общее пон€тие, описывающее множество новых инструментов —јѕ–, которые примен€ютс€ дл€ оптимизации изготовлени€, снижени€ веса изделий и экономии используемых материалов. –езультатом применени€ этих инструментов станов€тс€ органичные и даже внеземные с виду детали, которые позвол€ют сократить стоимость производства. Ёто ведет к экономии бюджета производител€ и созданию эффективных и прочных изделий, которые, в свою очередь, позвол€т сделать продукт дешевле дл€ потребител€.

”спехи в разработке этих инструментов в особенности заметны сегодн€ у Autodesk. ¬ портфеле компании уже есть решени€ дл€ топологической оптимизации, доступные дл€ массового использовани€, имеютс€ и несколько совершенно удивительных новых продуктов. »так, устраивайтесь поудобнее в своем старом кресле, скиньте ваши обычные кроссовки и погрузитесь в мир генеративного дизайна.

“опологическа€ оптимизаци€

“опологическа€ оптимизаци€ Ц первое направление генеративного дизайна, которое мы рассмотрим. ¬ последнее врем€ это пон€тие стало довольно модным. Ёто св€зано с растущей попул€рностью аддитивного производства, которое позволило создавать гораздо более сложную геометрию изделий. Ќа самом деле топологическа€ оптимизаци€ существует уже около 20 лет, но, как и многие технические направлени€, до недавнего времени она была скрыта в исследовательских лаборатори€х университетов и высокотехнологичных компаний.
GD картинки

 ронштейн, созданный с помощью топологической оптимизации. ћатериал был удален из областей, не несущих нагрузку

¬озросша€ значимость 3D-печати довела эту тему до общественного сознани€. ¬се больше производителей ѕќ стали предлагать инструменты топологической оптимизации дл€ широкого потреблени€. “аким инструментом, в частности, €вл€етс€ Autodesk Fusion 360.

Ѕольшинство (если не все) решени€ дл€ топологической оптимизации используют 3D-модель и метод конечно-элементного анализа (FEA, finite element method) дл€ того, чтобы установить распределение нагрузок на основе заданной геометрии, точек креплений, ограничивающих условий и объема издели€.

“опологическа€ оптимизаци€ в Fusion 360:

 ак правило, процесс выгл€дит следующим образом. Ќеоптимизированна€ 3D-модель загружаетс€ в выбранное ѕќ, после чего определ€етс€ рабочее пространство дл€ дальнейшей оптимизации с учетом действующих нагрузок, используемых материалов, объема и общей формы издели€. “акже определ€ютс€ области издели€, которые не будут затронуты в ходе оптимизации конструкции. «атем запускаетс€ конечно-элементный анализ и устанавливаетс€ распределение нагрузки, а ѕќ убирает лишний материал из областей, не несущих нагрузку. ¬ итоге получаетс€ деталь с меньшим весом, котора€ оптимизирована в соответствии с заданными требовани€ми.

Ћюбому, кто хочет попробовать поработать с топологической оптимизацией, достаточно скачать Autodesk Fusion 360. —туденты, кстати, могут сделать это бесплатно.

ќптимизаци€ структуры и поверхности

“акой метод позвол€ет мен€ть внутреннюю структуру, а также оптимизировать форму поверхности продукта дл€ того, чтобы сделать его легче и прочнее. ќн похож на топологическую оптимизацию тем, что объедин€ет инструментарий решател€ Nastran с итерационным подходом изменени€ структуры. ќтличие заключаетс€ в том, что оптимизаци€ происходит не только за счет удалени€ излишнего материала из конструкции, но и заполнени€ несущих нагрузку или менее нагруженных элементов издели€ плотной, св€занной структурой, похожей на кристаллическую решетку. “аким образом, инженер может не только совершенствовать свое изделие с учетом требований по весу и нагрузке, но и быть гибким при выборе оптимальной структуры конструкции.

¬первые Autodesk продемонстрировал этот функционал в 2015 году, когда компани€ приобрела технологию оптимизации дизайна Within и добавила ее в собственные продукты. ¬озможно, вы помните пару кроссовок, которые не так давно были разработаны дл€ производител€ спортивной одежды Under Armour? ќни как раз и были созданы с помощью Autodesk Within. ќбратите внимание на простую с виду решетчатую подошву этих кроссовок Ц она дает прекрасное представление о том, чего можно достичь с помощью структурной оптимизации и технологии SLS 3D-печати.

GD картинки

ѕодошва этих кроссовок была создана с помощью оптимизации структуры в ѕќ Autodesk Within

“рабекул€рные структуры

“рабекула Ц это небольшой, часто микроскопический элемент ткани в виде маленького пучка, стойки или стержн€, который выполн€ет какую-то механическую функцию. Ќаше тело состоит из множества таких структур. »х использование в генеративном дизайне позвол€ет точно масштабировать и распредел€ть крошечные поры по всем твердым материалам, а также создавать шероховатость поверхности, имитиру€ кости при создании медицинских имплантов. Ёто не только помогает ускорить восстановление пациентов, но и позвол€ет сделать имплант гораздо легче тех, что получены традиционными методами.

 ак правило, человеческий организм страдает, если в него внедр€ют стандартные конструкции. —вобода дизайна, которую обеспечивают сгенерированные трабекул€рные структуры, позвол€ет имплантировать элементы, сделанные на заказ с учетом особенностей строени€ тела каждого конкретного пациента. Ёто, в свою очередь, повышает комфорт пациента, а также сокращает врем€ заживлени€ травм и снижает стоимость импланта.

Autodesk Within Medical позвол€ет создавать пористую и качественную структуру, в основе которой лежат требовани€ дизайнера. Ётот черепной имплантат оптимизирован по весу и совместим с существующей костной структурой:

GD картинки

—пособ, с помощью которого создаютс€ несущие нагрузку элементы, похож на те, которые используютс€ дл€ оптимизации структуры и поверхности. Ѕлагодар€ его эффективности стандартный инструмент Autodesk Within в итоге эволюционировал в Autodesk Within Medical, который позвол€ет измен€ть не только крошечные структуры, но и пористость и гладкость поверхности.

—интез формы

“опологическую оптимизацию можно считать так называемым восход€щим подходом к проектированию, в котором параметры и формы конечной конструкции изначально известны и само изделие в итоге оптимизируетс€ на основе этих данных. —интез форм, напротив, позвол€ет дизайнерам задавать на входе более общие требовани€, а система уже на основании этих требований Ђвыращиваетї новый дизайн.  роме того, такой подход может предложить р€д альтернативных вариантов. —интез формы повтор€ет контуры природного дизайна и создает органические и естественные конструкции, которые могут выходить за рамки воображени€ инженера. “о есть, это нисход€ций подход, ориентированный на поиск цели.

»нструментом синтеза формы €вл€етс€ Project Dreamcatcher от Autodesk. ќн взращивалс€ в лаборатори€х компании в течение нескольких лет. ѕотом технологи€ была усовершенствована и опробована как внутри Autodesk, так и р€дом отраслевых партнеров компании, таких как Airbus:

»значально Dreamcatcher €вл€лс€ платформой, котора€ использовала высокопроизводительные вычислени€ и облачные технологии. “еперь он интегрирован в коммерческое ѕќ, эволюционировавшее в сервис ЂAutodesk Generative Designї. Ќедавно Autodesk объ€вил, что скоро эта технологи€ по€витс€ в Netfabb 2018 Ultimate, решении Autodesk дл€ аддитивного производства.

Ётот стул был спроектирован с помощью искусственного интеллекта после того, как инженер ввел требовани€, предъ€вл€емые к конечному изделию. Dreamcatcher сгенерировал варианты, основанные на этих параметрах, а инженер выбрал из них наиболее подход€щий. ѕосле этого модель была отправлена в производство на станок с „ѕ”:

GD стул

Ђ√енеративный дизайн от Autodesk Ц не просто способ оптимизации топологии или создани€ внутренней структуры издели€, это огромный шаг вперед, - говорит √рег ‘еллон, вице-президент Autodesk по инженерному анализу. Ц ¬ то врем€ как оптимизаци€ предназначена дл€ доработки уже существующего решени€, генеративный дизайн предлагает инженеру весь спектр эффективных, функциональных и технологичных решений. »нженер может не только найти абсолютно новое решение, но и воплотить его в жизнь с помощью аддитивного производстваї.

¬идео: Autodesk Generative Design:

»ме€ под рукой эти новые инструменты дизайна, можно не только ожидать по€влени€ эффективно произведенных и надежных конечных продуктов. —праведливо будет сказать, что они навсегда измен€т само пон€тие дизайна.

»нженеры и дизайнеры больше не будут ограничены традиционными методами работы. Ѕлагодар€ искусственному интеллекту и машинному обучению они получат возможность использовать совершенно новые способы в своей работе. Ѕудущее выгл€дит очень интересным, как с точки зрени€ эффективности, так и эстетики.



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора:  огда доходы Bright Machines превыс€т доходы Autodesk?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

Ќовые возможности T-FLEX јнализ 16 — јлександр —ущих, директор ќќќ Ђ“оп —истемы Ќовосибирскї (19 но€бр€ 2018)
isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2018 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.