O que você precisa saber sobre design generativo

Avanços no design digital

As ferramentas digitais de design e simulação mudaram a maneira como engenheiros e designers trabalham. Ao longo das últimas décadas, essas ferramentas se tornaram mais rápidas e mais ricas em recursos à medida que o poder computacional se tornou mais barato e mais acessível. Grandes problemas que eram executados em supercomputadores ou clusters de alto desempenho há cinco a dez anos agora podem ser executados em seu laptop.

Ao mesmo tempo, cientistas da computação construíram algoritmos e esquemas de otimização, como aprendizado de máquina e inteligência artificial, que podem processar grandes conjuntos de dados e resolver problemas complexos com milhares a milhões de variáveis.

Cada vez mais, as empresas de software de engenharia estão incorporando a funcionalidade de projeto generativo em pacotes CAD básicos ou oferecendo-a como um complemento simples. Em outros casos, o projeto generativo e as ferramentas de otimização de topologia são incorporadas em pacotes de simulação.

Os pacotes de simulação geralmente oferecem mais alternâncias e controles do que complementos de CAD, mas também exigem um certo nível de experiência que acompanha a execução de pacotes de elementos finitos. Houve melhorias significativas nesses programas, nos quais os usuários estão fornecendo feedback para torná-los melhores e mais úteis.

O que é design generativo?

Embora muitos engenheiros tenham acesso a ferramentas de design generativo, eles nem sempre sabem o que é design generativo ou para que usá-lo. O design generativo combina três disciplinas diferentes — design, simulação e otimização — para criar uma simulação paramétrica supercarregada que considera milhares a milhões de graus de liberdade.

Na prática, um designer começa com um espaço em branco aberto e o computador trabalha para preencher o material apenas onde é necessário. O computador define o modelo ótimo (um de um conjunto de soluções muito boas) em vez do modelo ótimo (o melhor absoluto) para seu determinado conjunto de entradas.

O design generativo não pode produzir a melhor solução absoluta porque os esquemas de otimização não podem fornecer certeza sobre a qualidade de qualquer design específico em comparação com todos os outros designs possíveis.

Benefícios do design generativo

Mesmo que o design generativo possa não produzir o resultado ideal, ele oferece maneiras novas e mais eficientes de trabalhar. Antes dessa tecnologia, você precisaria selecionar alguns parâmetros e criar um projeto de experimentos (DOE) que testasse o desempenho da peça nessas variáveis. Essa abordagem é poderosa, mas requer muito tempo para preparar os modelos, extrair os resultados e tirar uma conclusão sobre a melhor solução.

Como alternativa, você pode fazer pequenas melhorias incrementais em um projeto existente para otimizar um conjunto de recursos; isso pode levar menos tempo, mas se baseia na suposição de que o projeto inicial já está próximo do ideal.

É aqui que o design generativo brilha. Produz um bom candidato de projeto para o engenheiro em um pequeno período de tempo. Esse ganho de eficiência pode ser usado para trabalhar mais rápido ou para sondar o espaço do projeto e buscar soluções fora dos conceitos tradicionais de engenharia.

Quando você olha para uma peça de design generativo realmente boa, geralmente é impressionante por sua forma abstrata que ainda retém elementos de design lógicos.

Limitações de design generativo

É importante entender o que o design generativo não pode fazer. O design generativo nunca substituirá os engenheiros de design. Os modelos de projeto resultantes são tão bons quanto os esquemas de otimização, que estão melhorando, mas não são perfeitos.

Por exemplo, tome o caso da fusão em leito de pó a laser de metal (L-PBF), onde a necessidade de suportes pode tornar uma peça difícil ou mesmo impraticável de fabricar em escala.

A maioria dos programas de projeto generativo não considera como a peça será fabricada, portanto, os engenheiros ainda devem usar os princípios de design para manufatura aditiva (DFAM) para ajudar a criar uma peça melhor que reduza ou elimine a necessidade de suportes, um processo que requer uma análise detalhada compreensão do processo de fabricação. Em um ambiente de produto, essas considerações têm implicações no custo e no rendimento das peças.

Implicações do design generativo

Dada a crescente popularidade do design generativo, como será o futuro? Em primeiro lugar, as ferramentas de projeto generativas podem ajudar os engenheiros de projeto a chegar à solução de 80% muito mais rápido. Mais adiante, essa tecnologia servirá ainda melhor aos engenheiros, pois suporta sistemas mais complexos, como impacto dinâmico e peças em contato.

Para colher esses benefícios, os engenheiros de projeto precisarão desenvolver as habilidades para usar as ferramentas de projeto digital com competência. As linhas entre engenheiros de projeto e análise/simulação continuarão a se confundir à medida que esses tipos de ferramentas se tornam mais disponíveis e impulsionam os ciclos de desenvolvimento de produtos.

Se você estiver interessado em alavancar o design generativo para seu próximo projeto, os especialistas da Fast Radius podem ajudar. Nossos engenheiros são especialistas em design digital, simulação e otimização, e teremos prazer em discutir suas necessidades.

Entre em contato conosco para saber mais e confira nosso centro de recursos para obter informações sobre as mais recentes tecnologias de fabricação.

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