O design generativo (design generativo) é um processo de design orientado por computador e IA que cria automaticamente produtos com base em requisitos e restrições definidos pelo usuário. Ou, resumidamente, o software projeta uma peça ou produto com base nos atributos do produto e nos objetivos do projeto sugeridos pelo usuário. A impressão 3D tem vantagens suficientes para fabricar peças projetadas generativamente.
Quanto mais variáveis forem inseridas no software de design generativo, como uso pretendido, método de fabricação, materiais disponíveis etc., melhor será o design do computador. Os produtos projetados com software geralmente têm uma aparência curvilínea e uma estrutura que lembra o formato de um galho de árvore ou um esqueleto. O design generativo foi comparado ao processo evolutivo de tentativa e erro pelo qual a natureza passa para chegar a estruturas ideais e em um ritmo muito mais rápido. O uso de design generativo tem muitas vantagens, como economia de materiais e, ao mesmo tempo, garantia de alta resistência.
Por exemplo, o suporte abaixo, o suporte à direita é o design original. A cinta à esquerda é a peça otimizada para reduzir o uso de material, mantendo a mesma resistência e em conformidade com as mesmas dimensões. O andaime final pode ser moldado por injeção, usinado ou impresso em 3D. Os designs gerados por IA costumam ser tão complexos que só podem ser fabricados por meio de métodos de impressão 3D.
Por mais poderoso que seja o design generativo, ele não substituirá designers ou engenheiros. O software de design generativo é apenas a ferramenta que eles usam para acelerar o design e otimizar as peças. A IA pode gerar uma variedade de resultados, comparar as diferenças entre diferentes resultados e encontrar a solução ideal, o que é difícil para os designers fazerem em um curto período de tempo.
Muitos produtos de software apresentam recursos de design generativo que usam algoritmos para traduzir os requisitos da peça em geometria e design do produto. No entanto, em vez de gerar dezenas ou centenas de opções, eles aprimoram peças individuais (o que se parece muito com design paramétrico). Os dois conceitos são semelhantes, mas o design generativo geralmente é associado a várias opções para um design, em vez de várias iterações.
Software de design generativo
Algoritmos de otimização de forma, ou otimização de topologia, há muito abordam um dos problemas de engenharia mais fundamentais: como fazer peças suficientemente fortes com o mínimo de material possível. O design generativo de IA de hoje vai um passo além, oferecendo uma infinidade de opções. É importante ressaltar que os engenheiros não são mais limitados por seu nível de habilidade, experiência ou criatividade. No final de uma análise de projeto generativa, os engenheiros têm um conceito que pode ser mais explorado e refinado ou uma solução de projeto pronta para fabricar que atende totalmente a todos os requisitos do projeto de peso, cargas, materiais, etc.
O design generativo é uma ferramenta criativa e, como muitos outros processos assistidos por computador, precisa de um ser humano para conduzi-lo. Portanto, o sucesso está relacionado à qualidade dos dados inseridos pelo usuário. Aqui podemos pegar emprestado o conceito de GIGO da ciência da computação ("entra lixo, sai lixo"), dados de entrada incorretos produzirão resultados incorretos. Embora as ferramentas de projeto generativas permitam que quase qualquer pessoa domine projetos complexos, não subestime a habilidade necessária para definir corretamente as condições iniciais da peça desejada. Em geral, as informações necessárias para o software de design generativo resolver um problema incluem:
● Restrições físicas no espaço do projeto, incluindo cada interface da nova peça na montagem maior (como furos de montagem) e o espaço que a nova peça não pode ocupar. O design generativo é frequentemente usado para redesenhar peças para ocupar menos espaço.
● Condições de limite para forças e cargas, incluindo quais áreas precisam ser reforçadas ou simplificadas para suportar o estresse de movimento ou operação.
● Estabelecimento de critérios ou metas, como minimizar a massa ou custo de uma peça e definir o fator de segurança requerido para o projeto.
●Atingibilidade do processo de fabricação, esta é a vantagem da fabricação de impressão 3D. A própria impressão 3D possui uma flexibilidade extremamente alta, o que é muito adequado para a fabricação de peças de design generativo.
●Materiais de fabricação. Se mais de um material for escolhido, diferentes soluções de design serão fornecidas para cada material para atender aos requisitos do projeto.
Quais são os benefícios do design generativo?
Agora que entendemos o que realmente é o design generativo e o que ele pode fazer, vamos identificar os benefícios práticos de aplicar essas ferramentas na fabricação de peças:
● Criatividade. O design generativo remove todas as restrições criativas associadas aos processos de design tradicionais, criando as melhores formas não convencionais e inimagináveis para os humanos.
● Equilibrar as prioridades. Ele pode explorar soluções com base nos aspectos de desempenho e capacidades de fabricação já disponíveis em um determinado local.
● Reduza a análise. As simulações integradas de teste e cálculo reduzem qualquer análise dispendiosa de engenharia assistida por computador (CAE).
● Reduza a carga de trabalho. Ele libera os profissionais de tarefas tediosas de tentativa e erro e aumenta a produtividade ao fornecer centenas de soluções de design possíveis.
● Reduza o erro humano. Ao automatizar grande parte do processo de design, o risco de introduzir erro humano no design é reduzido.
● Reduzir custos. Economize dinheiro fornecendo projetos de alto desempenho com menos uso de material e reduzindo o tempo de desenvolvimento e de lançamento no mercado.
● Parcialmente fundido. Especialmente ao usar processos de manufatura aditiva, os engenheiros podem explorar oportunidades para consolidar peças e substituir conjuntos inteiros por uma única peça. Isso pode ter um impacto econômico positivo nas cadeias de suprimentos e nos programas de manutenção.
Algoritmos e estética: o futuro do design generativo
À medida que a Internet das Coisas e a inteligência artificial se tornam mais prevalentes em nossas vidas diárias, o design generativo pode se tornar a norma no design de produtos. Essa tecnologia oferece designs que não apenas terão um impacto positivo na indústria, mas também no meio ambiente, porque menos recursos são necessários para produzir produtos do dia a dia. Atualmente, o desenvolvimento de software generativo também é muito rápido, incluindo Fusion 360, Creo Generative Design Extension, Ansys Discovery, nTopology, Dassault Systèmes CATIA Generative Design Engineering, etc. Você pode usar este software em combinação com o processo de impressão 3D para crie suas próprias peças de design generativo.