31. Juli 2018 Mechanik
Liest oder hört man in der heutigen Zeit von generativem Design, künstlicher Intelligenz in Verbindung mit Menschen und intelligenter Produktentwicklung, denkt man zunächst an einen Science-Fiction-Film. Doch gerade das Themengebiet generatives Design wird mehr und mehr zur Wirklichkeit und bringt erste Produkte hervor.
Generatives Design bedeutet in seiner „einfachsten Form“, dass Menschen und Computer gemeinsam Objekte entwerfen, die unser menschliches Vorstellungsvermögen übersteigen. Der Fokus liegt dabei auf dem maschinellen Lernen, bei dem der revolutionäre Designansatz der Natur nachgeahmt wird. Früher bestand die herkömmliche Arbeitsweise der Konstrukteure und Ingenieure darin, selbst aktiv und kreativ über ein neues Produkt nachzudenken und den Computer als (passives) Hilfsmittel zu nutzen. Beim generativen Design bleibt der Computer nicht mehr im Hintergrund, sondern ist die aktive Kraft, welche Tausende von Vorschlägen und Alternativen hervorbringt.
Der Konstrukteur hat lediglich die Aufgabe, Parameter wie Werkstoffart, Größe, Gewicht, Belastbarkeit, Herstellungsmethoden und Kosten festzulegen. Durch Algorithmen und logische Kalkulationen erstellt der Computer Tausende von Entwürfen sowie die passenden Leistungsanalysen. Nach Sichtung der Möglichkeiten können anschließend erste Prototypen in Fräsmaschinen oder 3D-Druckern erzeugt werden.
Arbeitsweise von Ingenieuren im Vergleich
Die Vorteile dieser revolutionären Technik liegen auf der Hand: Einerseits lässt sich eine große Zeitersparnis in der Entwurfsphase verbuchen, die zudem mit einer gesteigerten Kreativität einhergeht. Zum anderen sind die finanziellen Aspekte nicht zu vernachlässigen, da Simulation, Analyse und Fertigung auf einer Ebene liegen und so teure Nachbesserungen entfallen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, Produkte nach verschiedenen Paramatern zu erstellen. Somit ergibt sich eine kundenspezifische und stark personalisierbare Fertigung.
Der Flugzeughersteller Airbus verwendete generatives Design, um eine Innentrennwand für seine A320-Flugzeuge neu zu gestalten – das Ergebnis war 45 % leichter als die Vorgängerwand. Folglich ergibt sich für die Flugzeugflotte eine massive Treibstoffminimierung und daraus resultierend eine starke Abnahme der Emission.
Auf Basis von generativem Design erstellte Innentrennwand eines Airbus
Das Robotik-Unternehmen MX3D setzte generatives Design beim Bau einer Brücke über einen Kanal in Amsterdam ein. Der Bau wurde mittels 3D-Druckern umgesetzt und gilt als Vorzeigeobjekt für generatives Design im Brückenbau.
Brückenbau durch generatives Design
Generatives Design beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Produktentwicklung, sondern kann auch für größere Projekte wie Gebäude und Büroräume genutzt werden. Ein aktuelles Projekt von MaRS Innovation District von Toronto nutzt generatives Design, um den Grundriss für eine Büroumgebung zu erstellen. Unter Berücksichtigung unterschiedlicher Präferenzen der Mitarbeiter gibt das System 10.000 Designoptionen der Bürofläche aus.
Auch in vermeintlich kleineren Lebensbereichen sind erste Produkte auf Basis von generativen Designs entstanden. So hat der Student Philipps Manger eine Skateboardachse für Downhill-Skateboarder entwickelt, welche ungeahnte Möglichkeiten bietet.
In naher Zukunft werden zahlreiche Produkte, die auf Basis generativen Designs entstanden sind, in unserem täglichen Leben auftauchen, ohne das wir es direkt bemerken.
Autodesk Fusion 360 ist eine Softwarelösung, mit der generatives Design praxisnahe umgesetzt werden kann. Das Programm bildet den gesamten Konstruktions- und Entwicklungsprozess in einem einzigen cloudbasierten Tool ab.
Folgende vier Hauptfunktionen stehen Ihnen dabei zur Verfügung:
Foto: Autodesk, MX3D, Airbus
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Ab Inventor 2022 bietet Autodesk® die neue Funktionalität "Modellzustände" an. Die Modellzustände lösen die, bis zum Release 2021 verfügbaren, Detailgenauigkeiten ab und bringen neue Möglichkeiten rund um die Inventor-Stückliste mit.
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