طراحی مولد (طراحی مولد) یک فرآیند طراحی مبتنی بر کامپیوتر و هوش مصنوعی است که به طور خودکار محصولاتی را بر اساس الزامات و محدودیتهای تعریف شده توسط کاربر ایجاد میکند. یا به طور خلاصه، نرم افزار یک قطعه یا محصول را بر اساس ویژگی های محصول و اهداف طراحی پیشنهادی توسط کاربر طراحی می کند. پرینت سه بعدی مزایای کافی برای ساخت قطعات طراحی شده دارد.
هر چه متغیرهای بیشتری در نرم افزار طراحی مولد وارد شود، مانند کاربرد مورد نظر، روش ساخت، مواد موجود و غیره، طراحی کامپیوتری بهتر تولید می شود. محصولات طراحی شده با نرم افزار عموماً ظاهری منحنی و ساختاری شبیه به شکل شاخه درخت یا اسکلت دارند. طراحی مولد به فرآیند آزمون و خطای تکاملی تشبیه شده است که طبیعت برای رسیدن به ساختارهای بهینه و با سرعتی بسیار سریعتر طی می کند. استفاده از طراحی مولد مزایای زیادی دارد، مانند صرفه جویی در مواد در عین اطمینان از استحکام بالا.
به عنوان مثال، براکت زیر، براکت سمت راست طرح اصلی است. مهاربند سمت چپ بخشی است که برای کاهش مصرف مواد و در عین حال حفظ همان استحکام و مطابقت با همان ابعاد بهینه شده است. داربست نهایی را می توان قالب گیری تزریقی، ماشین کاری یا چاپ سه بعدی کرد. طرحهای تولید شده با هوش مصنوعی اغلب آنقدر پیچیده هستند که فقط از طریق روشهای چاپ سه بعدی قابل تولید هستند.
به همان اندازه که طراحی مولد قدرتمند است، جایگزین طراحان یا مهندسان نخواهد شد. نرم افزار طراحی مولد تنها ابزاری است که آنها برای سرعت بخشیدن به طراحی و بهینه سازی قطعات استفاده می کنند. هوش مصنوعی میتواند نتایج متنوعی تولید کند، تفاوتهای بین نتایج مختلف را مقایسه کند و راهحل بهینه را بیابد که انجام این کار برای طراحان در مدت زمان کوتاه دشوار است.
بسیاری از محصولات نرمافزاری دارای قابلیتهای طراحی مولد هستند که از الگوریتمهایی برای ترجمه الزامات قطعه به هندسه و طراحی محصول استفاده میکنند. با این حال، به جای ایجاد ده ها یا صدها گزینه، آنها بخش های جداگانه را بهبود می بخشند (که بسیار شبیه طراحی پارامتریک به نظر می رسد). این دو مفهوم مشابه هستند، اما طراحی مولد اغلب با چندین گزینه برای یک طراحی همراه است تا تکرارهای متعدد.
نرم افزار طراحی مولد
الگوریتمهای بهینهسازی شکل، یا بهینهسازی توپولوژی، مدتهاست که یکی از اساسیترین مسائل مهندسی را حل کردهاند: چگونگی ساخت قطعات به اندازه کافی قوی با حداقل مواد ممکن. طراحی مولد هوش مصنوعی امروزی یک گام فراتر رفته و گزینه های زیادی را ارائه می دهد. نکته مهم این است که مهندسان دیگر محدود به سطح مهارت، تجربه یا خلاقیت خود نیستند. در پایان یک تجزیه و تحلیل طراحی مولد، مهندسان مفهومی دارند که می تواند بیشتر مورد بررسی و اصلاح قرار گیرد یا یک راه حل طراحی آماده برای ساخت که به طور کامل تمام الزامات پروژه را برای وزن، بار، مواد و غیره برآورده می کند.
طراحی مولد یک ابزار خلاقانه است و مانند بسیاری از فرآیندهای دیگر به کمک رایانه، به یک انسان برای هدایت آن نیاز دارد. بنابراین موفقیت به کیفیت داده های وارد شده توسط کاربر مربوط می شود. در اینجا میتوانیم مفهوم GIGO را از علوم کامپیوتر وام بگیریم ("زباله داخل، زباله بیرون")، دادههای ورودی اشتباه نتایج اشتباهی را به همراه خواهد داشت. در حالی که ابزارهای طراحی مولد تقریباً به هر کسی اجازه میدهد تا بر طرحهای پیچیده تسلط یابد، مهارت لازم برای تعریف صحیح شرایط اولیه برای قسمت مورد نظر را دست کم نگیرید. به طور کلی، اطلاعات مورد نیاز برای نرم افزار طراحی مولد برای حل یک مشکل عبارتند از:
●محدودیت های فیزیکی در فضای طراحی، از جمله هر رابط قسمت جدید در مجموعه بزرگتر (مانند سوراخ های نصب) و فضایی که قسمت جدید نمی تواند اشغال کند. طراحی مولد اغلب برای طراحی مجدد قطعات به منظور اشغال فضای کمتر استفاده می شود.
● شرایط مرزی نیروها و بارها، از جمله اینکه کدام مناطق باید تقویت یا ساده شوند تا در برابر فشار حرکت یا عملیات مقاومت کنند.
● معیارها یا تعیین هدف، مانند به حداقل رساندن جرم یا هزینه یک قطعه، و تعریف ضریب ایمنی مورد نیاز برای پروژه.
●دستیابی به فرآیند تولید، این مزیت تولید پرینت سه بعدی است. پرینت سه بعدی به خودی خود انعطاف پذیری بسیار بالایی دارد که برای ساخت قطعات طراحی مولد بسیار مناسب است.
●مواد ساخت. اگر بیش از یک ماده انتخاب شود، راه حل های طراحی متفاوتی برای هر متریال ارائه می شود تا نیازهای پروژه را برآورده کند.
مزایای طراحی مولد چیست؟
اکنون که می دانیم طراحی مولد در واقع چیست و چه کاری می تواند انجام دهد، بیایید مزایای عملی استفاده از این ابزارها را در بخش ساخت شناسایی کنیم:
● خلاقیت. طراحی Generative تمام محدودیتهای خلاقانه مرتبط با فرآیندهای طراحی سنتی را حذف میکند و بهترین اشکال و فرمهای غیر متعارف را ایجاد میکند که برای انسان غیرقابل تصور است.
● اولویت ها را متعادل کنید. میتواند راهحلهایی را بر اساس جنبههای عملکردی و قابلیتهای تولیدی موجود در یک سایت مشخص بررسی کند.
● تحلیل را کاهش دهید. شبیهسازیهای آزمایشی و محاسباتی داخلی، هر گونه تجزیه و تحلیل پرهزینه مهندسی کامپیوتری مجازی (CAE) را کاهش میدهد.
●کاهش حجم کار. حرفه ای ها را از کارهای خسته کننده آزمون و خطا رها می کند و با ارائه صدها راه حل ممکن طراحی، بهره وری را افزایش می دهد.
● خطای انسانی را کاهش دهید. با خودکار کردن بیشتر فرآیند طراحی، خطر ورود خطای انسانی به طراحی کاهش می یابد.
● هزینه ها را کاهش دهید. با ارائه طرح های با کارایی بالا با استفاده کمتر از مواد و با کاهش زمان توسعه و زمان عرضه به بازار، در هزینه خود صرفه جویی کنید.
●تا حدی ادغام شد. به خصوص هنگام استفاده از فرآیندهای تولید افزودنی، مهندسان میتوانند فرصتهایی را برای یکپارچهسازی قطعات و جایگزینی کل مجموعهها با یک قطعه مورد بررسی قرار دهند. این می تواند تاثیر اقتصادی مثبتی بر زنجیره تامین و برنامه های تعمیر و نگهداری داشته باشد.
الگوریتم ها و زیبایی شناسی: آینده طراحی مولد
از آنجایی که اینترنت اشیا و هوش مصنوعی در زندگی روزمره ما رواج بیشتری پیدا می کند، طراحی مولد ممکن است به یک هنجار در طراحی محصول تبدیل شود. این فناوری طرح هایی را ارائه می دهد که نه تنها تاثیر مثبتی بر صنعت، بلکه بر محیط زیست نیز خواهد داشت زیرا برای تولید محصولات روزمره به منابع کمتری نیاز است. در حال حاضر توسعه نرم افزارهای مولد نیز بسیار سریع است، از جمله Fusion 360، Creo Generative Design Extension، Ansys Discovery، nTopology، Dassault Systèmes CATIA Generative Design Engineering و غیره که می توانید از این نرم افزارها در ترکیب با فرآیند چاپ سه بعدی استفاده کنید. قطعات طراحی مولد خود را ایجاد کنید.