Desain Generatif Diserangkaikan: Wawasan Kunci untuk Insinyur dan Desainer

Kemajuan dalam desain digital

Alat desain dan simulasi digital telah mengubah cara insinyur dan desainer bekerja. Selama beberapa dekade terakhir, alat-alat ini menjadi lebih cepat dan kaya fitur seiring dengan daya komputasi yang menjadi lebih murah dan lebih terjangkau. Masalah besar yang berjalan pada superkomputer atau kluster berkinerja tinggi lima hingga sepuluh tahun yang lalu sekarang dapat berjalan pada laptop Anda.

Pada saat yang sama, ilmuwan komputer telah membangun algoritma dan skema optimisasi, seperti pembelajaran mesin dan kecerdasan buatan, yang dapat memproses kumpulan data besar dan memecahkan masalah kompleks dengan ribuan hingga jutaan variabel.

Secara bertambah, perusahaan perangkat lunak rekayasa membangun fungsionalitas desain generatif ke dalam paket CAD dasar atau menawarkannya sebagai add-on sederhana. Dalam kasus lain, alat desain generatif dan optimisasi topologi dibangun ke dalam paket simulasi.

Paket simulasi biasanya menawarkan lebih banyak tombol dan kontrol dibandingkan add-on CAD, tetapi juga memerlukan tingkat keahlian tertentu yang datang dengan menjalankan paket elemen hingga. Ada peningkatan signifikan pada program-program ini, di mana pengguna memberikan umpan balik untuk membuatnya lebih baik dan lebih berguna.

Apa itu desain generatif?

Sementara banyak insinyur memiliki akses ke alat desain generatif, mereka tidak selalu tahu apa itu desain generatif atau untuk apa menggunakannya.  Desain generatif menggabungkan tiga disiplin berbeda — desain, simulasi, dan optimisasi — untuk menciptakan simulasi parametrik super-charged yang mempertimbangkan ribuan hingga jutaan derajat kebebasan.

Dalam praktik, desainer memulai dengan ruang kosong terbuka dan komputer bekerja untuk mengisi material hanya di tempat yang dibutuhkan. Komputer mendefinisikan model optimal (salah satu dari serangkaian solusi yang sangat baik) daripada optimum (model terbaik mutlak) untuk serangkaian input yang Anda berikan.

Desain generatif tidak dapat menghasilkan solusi terbaik mutlak karena skema optimisasi tidak dapat memberikan kepastian tentang kualitas desain tertentu dibandingkan semua desain yang mungkin lainnya.

Manfaat desain generatif

Meskipun desain generatif mungkin tidak menghasilkan hasil optimum, ini memberikan cara bekerja yang baru dan lebih efisien. Sebelum teknologi ini, Anda perlu memilih beberapa parameter dan membuat desain eksperimen (DOE) yang menguji performa bagian di seluruh variabel tersebut. Pendekatan ini kuat, tetapi memerlukan banyak waktu untuk menyiapkan model, mengekstrak hasil, dan membuat kesimpulan tentang solusi terbaik.

Alternatifnya, Anda dapat melakukan perbaikan kecil dan bertahap pada desain yang ada untuk mengoptimalkan serangkaian fitur; ini mungkin memakan waktu lebih sedikit, tetapi bergantung pada asumsi bahwa desain awal sudah mendekati optimum.

Ini di mana desain generatif bersinar. Ini menghasilkan calon desain yang baik bagi insinyur dalam waktu yang singkat. Penghematan efisiensi ini dapat digunakan untuk bekerja lebih cepat atau untuk menjelajahi ruang desain dan melihat solusi di luar konsep rekayasa tradisional.

Saat Anda melihat bagian desain generatif yang sangat baik, biasanya mencolok karena bentuk abstrak yang masih mempertahankan elemen desain logis.

Keterbatasan desain generatif

Penting untuk memahami apa yang tidak dapat dilakukan oleh desain generatif. Desain generatif tidak akan pernah menggantikan insinyur desain. Model desain yang dihasilkan hanya sebaik skema optimisasinya, yang semakin baik tetapi tidak sempurna.

Misalnya, ambil kasus metal laser powder bed fusion (L-PBF) di mana kebutuhan akan support dapat membuat bagian sulit atau bahkan tidak praktis untuk diproduksi dalam skala besar.

Sebagian besar program desain generatif tidak mempertimbangkan bagaimana bagian akan diproduksi, sehingga insinyur masih harus menggunakan prinsip desain untuk manufaktur aditif (DFAM) untuk membantu menciptakan bagian yang lebih baik yang akan mengurangi atau menghilangkan kebutuhan akan support, proses yang memerlukan pemahaman mendetail tentang proses manufaktur. Dalam lingkungan produk, pertimbangan ini memiliki implikasi pada biaya dan hasil bagian.

Implikasi desain generatif

Dengan semakin populer desain generatif, bagaimana masa depannya? Pertama-tama, alat desain generatif dapat membantu insinyur desain mencapai solusi 80 persen jauh lebih cepat. Lebih jauh di jalan, teknologi ini akan melayani insinyur bahkan lebih baik seiring mendukung sistem yang lebih kompleks, seperti dampak dinamis dan bagian dalam kontak.

Untuk merasakan manfaat ini, insinyur desain akan perlu mengembangkan keterampilan untuk menggunakan alat desain digital dengan kompeten. Garis antara desain dan insinyur analisis/simulasi akan terus samar seiring alat-alat ini menjadi lebih tersedia dan mendorong siklus pengembangan produk.

Jika Anda tertarik memanfaatkan desain generatif untuk proyek Anda selanjutnya, para ahli di Fast Radius dapat membantu. Insinyur kami adalah ahli dalam desain digital, simulasi, dan optimisasi, dan kami senang membahas kebutuhan Anda.

Hubungi kami untuk mempelajari lebih lanjut, dan lihat pusat sumber daya kami untuk informasi tentang teknologi manufaktur terbaru.

Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?

Mulai penawaran Anda