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En este articulo te explicamos lo que es el diseño generativo, donde aplicarlo, y sus beneficios.
Llegas a tu computadora, enciendes, arrancas tu programa CAD y comienzas trazando geometría, tal vez en un plano, sigues proyectando para elevar tu diseño a 3D y por medio de curvas generas un modelo complejo con detalles para que representen tu producto, editas algunos parámetros y consigues variaciones del diseño con los límites del árbol de operaciones de tu modelo, si cometes un error, habrá que investigar el historial de operaciones hasta encontrarlo y corregir.
De unos años para acá comenzó a resurgir o circular el concepto de diseño generativo por parte de las principales casas de software CAD, el diseño y modelado en CAD ha estado establecido por años donde el diseñador decide por donde irse en la documentación y creación de un diseño, con técnicas de creación como Brep en solidos y superficies, subdivisiones y creación de NURBS. Existen las técnicas de ordenar el diseño como diseño paramétrico, modelado directo o hibrida. Diseño generativo viene a cambiar esta forma de pensar ya que deja que la computadora haga su trabajo al generar geometría más natural u orgánica mediante iteraciones dándonos un resultado.
El diseño generativo toma parámetros de entrada, ciertos requerimientos deseados de restricciones geométricas, peso, forma, costo, máximo esfuerzo y desplazamiento, entonces genera o propone diseños con estructuras orgánicas como modelos 3D de densidad variable y superficies para cumplir con especificaciones exactas. El diseño generativo es un algoritmo que altera la forma en que los modelos están hechos, aplica restricciones deseadas para el producto e itera en tiempo real para obtener nuevas formas estilizadas y optimizadas mediante inteligencia artificial.
Es un proceso mediante el cual se potencia el cómputo en la nube, ya que se generan diferentes geometrías -con algoritmos que implican poder de cómputo- que generan propuestas de diseño que se ajustan a las restricciones que se dieron de entrada, hasta que se determinan las alternativas de formas de diseño basado en parámetros como peso o resistencia definidos por el diseñador.
La sección del componente de cabina llamada partición biónica, fue diseñada con diversos algoritmos que realizaron una mímica de la estructura celular y crecimiento del hueso, para luego fabricarla bajo el proceso de manufactura aditiva. La técnica usada para este proceso de diseño y manufactura es pionera, esta produjo una estructura más fuerte y ligera que cualquier otro proceso de transición en diseño.
¿Dónde se utiliza el diseño generativo?
- La herramienta de diseño generativo permite a los ingenieros crear diseños complejos minimizando el riesgo de fallos por ejemplo en la impresión 3D.
- Los ingenieros de diseño la utilizan para aplicaciones como la absorción de energía, transferencia de calor y filtración, entre otras, en sectores aeroespacial, automotriz, fabricación, médico y energía.
- En nuevos productos, el diseño generativo también es distintivo para las empresas que quieren diferenciación del producto y ser atractivos para los clientes y que no son fáciles de duplicar por la competencia. Un ingeniero mecánico principiante puede crear una pieza utilizando el diseño generativo sin necesidad de grandes conocimientos. El sistema le devuelve cientos de soluciones adecuadas filtradas por la inteligencia artificial para tener muchas opciones de diseño.
- En ingeniería realice análisis de esfuerzos en los resultados del diseño generativo para validar la calidad y durabilidad de los diseños. Esto garantiza que su diseño funcione en el mundo real.
- Una de las aplicaciones del diseño generativo es sin duda arquitectura, que implica el diseño estructural, bóvedas y formas similares a la naturaleza. Los biólogos documentaron cómo crecen todos los seres vivos, y esta técnica se pudo traducir en un proceso donde es posible utilizar en el espacio computacional.
En el programa MSC Apex Generative Design, el diseñador solo debe indicar las condiciones de frontera y objetivos de diseño, con esto, se generarán una seria de iteraciones de propuestas de diseño, con una distribución adecuada para esfuerzos y aligeramientos. De esta manera el diseñador cuenta con una serie de propuestas para tomar la decisión de su concepto apoyada por el software en optimización de diseño, esta forma de trabajo permite enfocarse más en el proceso creativo.
Beneficios del diseño generativo
- El diseño generativo puede incrementar la calidad del diseño, la eficiencia y el desempeño.
- Este proceso lleva a una reducción en costo, tiempo de desarrollo, consumo de material, peso del producto y da a los clientes en manufactura la habilidad para diseñar y hacer ingeniería en nuevas formas. El diseño generativo ahorra dinero eliminando las piezas sobre diseñadas.
- Van mucho más allá de aligeramiento. Lo que realmente separa el diseño generativo de últimas tecnologías es la capacidad de consolidar muchas partes en una y la capacidad de comprimir el proceso de desarrollo de producto.
- Uno de los mayores beneficios del diseño generativo es la capacidad de hacer piezas más ligeras, minimizar el uso de la masa y materiales, manteniendo altos estándares de rendimiento y respetando las restricciones de ingeniería.
- Los diseñadores pueden iterar rápidamente diferentes conceptos a evaluar.
Solo por poner un ejemplo, la firma de software aPriori, permite inferir o estimar costos de fabricación para cada resultado de diseño realizado en el estudio generativo, sus soluciones de administración de producto liderean el sector en simulación de manufactura y análisis de costos.
En una primera prueba de concepto de proyecto, ingenieros de GM y Autodesk trabajan en el GM Tech Center en Warren, Michigan USA en el diseño generativo para reelaborar un pequeño, pero importante componente del vehículo, el soporte de asiento donde se abrochan los cinturones de seguridad. El software genero más de 150 opciones de diseño basado en parámetros válidos que dieron los ingenieros, como puntos de conexión, fuerza y masa. Se centró en un nuevo diseño, cuya estructura orgánica, ningún humano podría haber concebido por sí mismo. Es un 40% más ligero y un 20 por ciento más fuerte que la parte original.
Mazda usa el software Capital de Siemens para el diseño basado en modelos generativos de sistemas eléctricos y electrónicos en todo el vehículo. El flujo de trabajo automático de diseño de Capital ayuda a los equipos de diseño de Mazda a enfrentar la complejidad del diseño y sus cambios en toda la plataforma del vehículo minimiza errores y baja los costos.
Optimización topológica del diseño
Con el diseño estructural tipo lattice o reticular el diseñador tendrá acceso a tecnología de diseño en optimización de formas que les ahorrará iteraciones y pruebas. La tecnología de diseño generativo toma lo que busca un diseñador o ingeniero, por ejemplo, propiedades como tamaño, peso, fuerza, estilo, materiales, costo y cualquier número de criterios, luego usa el computo en la nube para crear un número masivo de soluciones de diseño mediante algoritmos entrenados.
Los ingenieros pueden explorar y elegir más opciones de diseño listo para manufactura más rápidamente. Son liberados de tareas de diseño repetitivas para que puedan centrarse en decisiones como maximizar el rendimiento de la pieza de más valor.
Hablamos de la optimización topológica que se centra en una solución refinada conocida sin una noción de manufacturabilidad, el diseño generativo ayuda al ingeniero a explorar un conjunto de opciones de diseño funcional y manufactura. La optimización topológica busca mantener un volumen y masa mediante relocalización e interpolación de elementos en el espacio de diseño, donde se llega a un volumen aligerado y diseño óptimo.
Por: Sergio Alvarez, editor de 3DCadPortal
