Prototipasi Internal: Menguasai Desain Generatif, Pemesinan CNC, dan Pengaturan Lab

Saat ditugaskan untuk membawa prototipasi ke dalam atau membangun laboratorium prototipasi Anda sendiri, Anda mungkin menemukan bahwa ada kekayaan informasi yang mengesankan untuk dievaluasi.

Dari kemampuan hingga biaya, persyaratan ruang, dan kekhawatiran tentang kebisingan, getaran, limbah, dan efisiensi energi, kemampuan untuk mengisolasi dan bertindak pada kebutuhan spesifik operasi Anda dapat rumit.

Ini terutama benar saat manufaktur berkembang dan proses baru seperti desain generatif mengambil panggung utama, menawarkan lebih banyak kompleksitas untuk dipertimbangkan.

Modern Machine Shop baru-baru ini melaporkan bahwa,

Mari kita pelajari lebih lanjut tentang perkembangan canggih ini dan bagaimana desain generatif dapat bekerja dalam harmoni sempurna dengan pemesinan CNC di laboratorium prototipe Anda.

Genesis Desain Generatif

Desain generatif mengganggu cara manufaktur dilakukan baik dari sudut pandang praktis maupun filosofis – dengan perspektif yang berakar pada apresiasi terhadap alam dan evolusi, khususnya.

“Evolusi telah, selama miliaran tahun, menyempurnakan spesies hewan dan tumbuhan yang mendiami planet, membuang desain yang kurang optimal untuk yang dapat bertahan dan berkembang,” menulis Rani Richardson untuk Industry Week.

Dalam mencari proses yang sama sempurna, Richardson bertanya, “Bagaimana jika desain evolusi dapat ditiru menggunakan metode berbasis ilmu pengetahuan? Dan bagaimana jika proses itu dapat dipercepat untuk diselesaikan dalam menit dan detik alih-alih tahun atau abad?”

Masuk desain generatif, “yang menggunakan pembelajaran mesin untuk mengelilingi pendekatan evolusi dan langsung ke bentuk optimal.”

Dengan menginovasikan proses membawa prototipe ke produksi:

Filosofi baru ini mulai menarik perhatian, berkat Kecerdasan Buatan dan proses desain yang diimajinasikan ulang. Di intinya, proses desain “biasanya adalah serangkaian refinisis redutif, melihat brief desain dalam cakupan yang lebih luas dan menyempitkannya hingga solusi terbaik ditemukan.”

Integrasi Kecerdasan Buatan ke dalam desain generatif telah mengubah cara prototipasi dapat dilakukan – memungkinkan hasil yang lebih beragam dari yang pernah dapat direalisasikan sebelumnya.

Menurut Industry Week:

Mengambil momentum yang tidak dapat diingkari ini dalam pertimbangan, di mana desain generatif berada dalam model manufaktur Anda?

Apa Artinya Desain Generatif bagi Produsen?

Manufaktur modern selalu dituntut oleh permintaan konsumen untuk produk yang lebih baik yang dapat disampaikan ke pasar lebih cepat dari sebelumnya. Kebutuhan akan kecepatan ini, digabungkan dengan pengejaran tak lelah untuk produk yang terus-menerus lebih baik, dapat membebani proses manufaktur.

Masuk keuntungan Kecerdasan Buatan yang inherent dalam desain generatif: “Tetapi, seperti banyak aplikasi modern kecerdasan buatan, gagasan dasarnya adalah ini: jika Anda menggumpalkan cukup daya komputer, jaringan Anda mampu menyelesaikan banyak iterasi dari tugas yang sangat kompleks dengan sangat cepat.”

Agar tetap bersaing dan melindungi laba bersih mereka, semakin banyak produsen semakin bergantung pada desain generatif sebagai strategi kunci yang memungkinkan “para insinyur dan desainer untuk mendekati masalah desain dengan cara yang lebih inovatif dan efisien. Akhirnya, ini mempersingkat proses desain dan prototipasi dan mempercepat waktu yang dibutuhkan untuk produk inovatif untuk memasuki pasar.”

Apa yang Sebenarnya Dihasilkan oleh Desain Generatif?

Pertanyaan yang lebih baik mungkin adalah, apa yang tidak dihasilkannya?

Desain generatif memiliki implikasi yang mengasyikkan untuk berbagai vertikal termasuk aeronautika, otomotif, dan pertahanan.

Sementara industri manufaktur memproyeksikan aplikasi tambahan untuk pemikiran desain yang ditingkatkan ini, “Ada banyak contoh di mana alat ini sudah digunakan saat ini, dari barang rumah tangga seperti kursi, hingga desain industri chassis mobil dan partisi pesawat.”

Untuk industri penerbangan dan otomotif, “desain generatif membantu insinyur untuk mencapai tujuan seperti meminimalkan bobot bagian, memaksimalkan kekakuan, mengurangi biaya, dan mengoptimalkan penggunaan materi. Penggunaan desain generatif dapat mengurangi bobot bagian dari hingga 30% menggunakan manufaktur tradisional hingga 70% menggunakan manufaktur aditif.”

Dari sudut pandang barang konsumen, kami sudah melihat berbagai produk yang sangat dikenal yang tersedia di pasar oleh desain generatif. Berita baik jika laboratorium prototipe Anda melayani klien yang membuat produk-produk ini.

Apa jenis barang konsumen, khususnya?

“Nah, barang konsumen yang dibuat dengan desain generatif sudah menghit rak kami dalam bentuk sepatu lari Adidas dan nozzel blender Vitamix, dan kita harus berharap lebih banyak produk akan menyusul dalam bentuk perlengkapan olahraga, case ponsel, dan alat rumah tangga.”

Tapi itu baru saja ujung gunung es: “Tidak ada batasan pada apa yang dapat diciptakan oleh desain generatif. Dengan dasarnya pada desain alam, desain generatif hampir merupakan representasi desain yang kembali ke lingkaran.”

Apa yang Dijanjikan oleh Desain Generatif untuk Prototipasi Internal?

Desain generatif menawarkan lebih banyak kemungkinan untuk prototipe daripada proses tradisional yang pernah dapat memberikan. Untuk memulai, desain generatif memberi Anda kekuatan untuk meningkatkan baik kualitas maupun kuantitas prototipe yang Anda buat, berdasarkan spesifikasi desain dan kebutuhan produk.

Potensi untuk Prototipe yang Lebih Baik

Daripada mengandalkan satu solusi atau prototipe, produsen kini dapat menikmati manfaat dari presisi desain yang lebih besar untuk solusi klien yang lebih kuat:

Desain generatif menciptakan ribuan solusi yang mungkin untuk sebuah produk – berdasarkan kriteria dan tujuan yang ditetapkan oleh desainer – dan menghasilkan geometri dan bentuk yang biasanya membutuhkan hari, jika tidak bulan, untuk dikembangkan secara manual… Proses ini memastikan desainer atau insinyur memilih satu desain yang memenuhi tujuan paling penting dari desain spesifik mereka.

Saat datang ke solusi yang strategis dan berbasis ilmu pengetahuan, desain generatif menawarkan opsi yang lebih menarik dan, “Opsi ini seringkali mencakup geometri yang tidak konvensional yang mungkin tidak akan pernah muncul dari desainer manusia – geometri yang berkinerja lebih baik dari rekan konvensionalnya.”

Dari perspektif operasi, prototipe yang lebih baik ditambah performa yang lebih sama dengan produk yang lebih baik. Bagi desainer, desain generatif adalah integrasi kecerdasan buatan ke dalam set alat mereka; sehingga memungkinkan metode baru untuk menyelesaikan dilema desain yang paling sulit, dan yang lebih penting, mempercepat produk ke pasar.

Faktor Manusia Bertemu dengan Desain Generatif

Tentu saja, hampir setiap pembicaraan tentang Kecerdasan Buatan di manufaktur atau industri lain secara otomatis ditangani dengan kekhawatiran bahwa robot menggantikan manusia dan bahwa proses seperti desain generatif segera akan menghilangkan kebutuhan akan tenaga kerja manusia.

Diketahui, desain generatif diproyeksikan untuk mengubah lanskap manufaktur selama sepuluh tahun ke depan.

Menurut Bryce Heventral, Technical Marketing Manager untuk Autodesk, Inc,

Perhatikan komponen kritis dari kalimat itu: insinyur manusia.

Sebenarnya, “Ada satu hal yang ingin ditekankan Heventral tentang desain generatif—itu tidak dimaksudkan untuk menggantikan pekerja manusia. Sebaliknya, katanya kecerdasan buatan adalah mekanisme yang berharga untuk memperluas, dengan orde magnitudo, kemampuan insinyur dan desainer untuk menguji desain baru dan mengintegrasikannya ke dalam produk yang mereka bangun.”

Sederhananya, “Mereka masih membuat keputusan,” kata Heventral. “Kami hanya memberi mereka alat yang lebih baik untuk membuat keputusan itu. Ini tidak akan menggantikan pekerjaan, ini akan meningkatkan pekerjaan.”

Dari sudut pandang evolusi manusia, ini seperti menelusuri perkembangan dari manusia awal hingga manusia modern dan penggunaan alat primitif hingga aplikasi yang lebih canggih. Desain generatif adalah bab terbaru dari manusia yang memanfaatkan teknologi:

“Pemikiran desain tidak akan pergi, itu berkembang untuk memanfaatkan alat modern. Dalam hal yang sama seorang tukang kayu menggunakan bor listrik alih-alih bor tangan, desainer produk dan insinyur besok akan perlahan meninggalkan proses manual.”

Mengimbangi Kompleksitas dengan Kemampuan Produksi

Salah satu kekhawatiran yang datang dari bagian yang dirancang secara generatif adalah tingkat kompleksitas untuk difabriksikan. Tidak jarang untuk mendengar bagian desain generatif digambarkan sebagai “alien,” “organik,” atau “aneh.”

Untungnya, estetika berada di tempat kedua setelah fungsionalitas; namun, ini memperkenalkan tingkat komplikasi untuk proses manufaktur – dengan banyak permukaan yang diukir, proses pembuatan bagian desain generatif dapat memakan waktu, dan tidak efisien.

Untungnya, kelahiran desain generatif bertepatan dengan kemajuan dalam proses manufaktur. Secara terpenting, kemajuan dalam manufaktur aditif selama sepuluh tahun terakhir telah mempercepat kemampuan printer 3D, sambil sekaligus mengurangi biaya mereka. Namun, ada keterbatasan – paling terpenting ketika presisi tinggi diperlukan. Sementara ini terus meningkat di bidang manufaktur aditif, saat ini masih di luar jangkauan banyak laboratorium prototipe karena biaya awal dan pemeliharaan yang tinggi.

Di dunia manufaktur subtruktif, pemesinan CNC 5-sumbu telah menjadi lebih umum, dengan lebih banyak merek yang menawarkan peralatan yang mampu dan lebih banyak perangkat lunak dari sebelumnya untuk membantu menciptakan toolpath kompleks yang diperlukan untuk membuat bagian desain generatif.

Namun, seperti halnya segala sesuatu, ada kerugian.

Karena kontrol yang menuntut, mesin 5-sumbu memerlukan tingkat keterampilan yang lebih tinggi dari operator dan programmer. Selain itu, untuk melindungi investasi pada mill 5-sumbu, seringkali disarankan satu set perangkat lunak kedua untuk mensimulasi toolpath untuk memeriksa tabrakan.

Di atasnya, mesin 5-sumbu dapat menjadi cukup mahal. Ini inherent dalam desainnya – setiap kali sumbu diperkenalkan ke dalam mesin pemesinan, lebih banyak area kerja dikorbankan – kemudian, bahkan mesin 5-sumbu dengan work envelope kecil dapat cukup besar. Situasi ini tidak ideal ketika bagian desain generatif besar perlu dipesin – ini tidak berlebihan untuk menyatakan bahwa mesin yang diperlukan dapat berbiaya hingga 7 angka sebelum biaya alat. Bahkan alatnya khusus dalam hal ini untuk dapat mencapai fitur dalam dan rumit dalam bagian yang dirancang secara generatif.

Sementara cukup uang dapat menyelesaikan masalah ini, sebagian besar laboratorium prototipe lebih memilih membuat bagian dengan alat yang mereka miliki, dan sebagian besar dari mereka memiliki mill 3-sumbu, bukan 5. Untungnya, tim di Autodesk, produsen Fusion 360, memperhatikan dilema ini.

Dengan pembatasan manufaktur, pengguna dapat menentukan tepat bagaimana mereka akan menghasilkan produk akhir mereka – baik dengan cetak 3D, atau metode pemesinan CNC yang tepat yang mereka miliki (pemesinan CNC 2.5, 3, 4, atau 5-sumbu). Dengan memperkenalkan data ini di awal, algoritma program dapat menciptakan bentuk yang bekerja sempurna dengan konfigurasi mesin mereka. Dengan penambahan kemampuan ini, Autodesk telah menemukan cara untuk membuat desain generatif dapat diakses dan praktis untuk audiens yang seluas mungkin.

Jadi Bagian dari Evolusi

Akhirnya, desain generatif adalah perkembangan yang menarik untuk produsen, tidak menyebut berbagai vertikal, dan konsumen, sebagai: “Kapasitas alat AI dan desain generatif untuk mendorong inovasi dan efisiensi akan melihat adopsi mereka melonjak di seluruh industri. Mereka akan menjadi mitra baru dalam proses desain, meningkatkan peran desainer dan insinyur dan menciptakan produk seperti yang belum pernah kita lihat sebelumnya.”