ARKANCE, Decathlon a AI spojili síly při vývoji potápěčské ploutve ve Fusion 360

Společnost ARKANCE spolupracuje s Decathlonem na nové definici potápěčského vybavení pomocí AI nástrojů v Autodesk Fusion 360. Naši aplikační inženýři úzce spolupracovali s Decathlonem a pomocí AI funkcí generativního designu v Autodesk Fusion 360 vyvinuli přelomové potápěčské ploutve Subea FF 500 React.

Výsledek? O 50 % nižší uhlíková stopa a design s jediným typem recyklovaného plastu. Po skončení životnosti je výrobek plně recyklovatelný.

Takto vypadá inovace, když se spojí odbornost a udržitelnost.

11. října odhalil Decathlon 16 hlavních novinek, z nichž drtivá většina bude uvedena na trh v roce 2024.

Interní ocenění „Reveal Innovation“ společnosti Decathlon volí nejlepší produktové inovace, vyvinuté týmy Decathlonu, které se chystají uvést na trh. Ve středu 11. října 2023 bylo 16 finálových projektů představeno všem zaměstnancům po celém světě v digitální podobě. Zaměstnanci pak mohli hlasováním určit vítěze ve čtyřech kategoriích: design, technologické inovace, ekodesign a zákaznická zkušenost. Všechny produkty finalistů by měly být uvedeny na trh do jednoho roku.

Jednou z oceněných novinek je jednomateriálová ploutev Subea FF 500 React, navržená ve spolupráci s umělou inteligencí. Tato ploutev přehodnocuje standardy potápění. „Pracovali jsme s umělou inteligencí v aplikaci Fusion 360 od Autodesku, abychom vytvořili tvar plouve s co nejmenším množstvím materiálu - tato optimalizace materiálu nám umožňuje snížit jeho uhlíkový dopad o 50 %“, upřesňují týmy Decathlon. Tato ploutev je vyrobena z jediného druhu recyklovaného plastu a lze ji po skončení životnosti recyklovat bez rozebírání.

Další oceněné výrobky a podrobnosti (francouzsky) na:
www.lsa-conso.fr

NASA využívá generativní design pro nové vesmírné mise

Díky generativnímu designu může NASA vytvářet rychlejší, levnější a lehčí evoluční struktury - a možná dokonce najít důkazy o životě na Marsu.

NASA využívá generativní design k vytváření lehčích a pevnějších součástí, které pomáhají při vesmírných misích, včetně mise Mars Sample Return Mission, která využívá rover ke sběru vzorků hornin.

• Generativní návrh využívá umělou inteligenci k rychlému nalezení optimálního návrhu na základě zadané sady technických požadavků.
• Generativní návrh je ideální pro kosmické inženýrství, protože pomáhá konstruktérům vytvářet návrhy, které jsou výrazně lehčí - což je vzhledem k finančním a vědeckým omezením vesmírných misí nezbytné.
• NASA a její konstrukční partneři využívají generativní design k vytváření nových řešení pro mise citlivé na hmotnost, jako je například EXCITE (EXoplanet Climate Infrared TElescope) a Mars Sample Return Mission.

Vesmír je plný fascinujících jevů - od prvotních černých děr a bludných planet až po supernovy a antihmotu. Pro běžného pozemšťana je však jeden z nejpoutavějších aspektů vesmíru možná jedním z nejméně tajemných: stav beztíže.

Technicky vzato, gravitace ve vesmíru stále existuje. Astronauti však její účinky nepociťují, protože se vzdáleností slábne. Čím více se člověk vzdaluje od Země, tím více je od její gravitační síly oddělen.

V případě Mezinárodní vesmírné stanice ISS - která pobavila nejednoho vesmírného nadšence záběry astronautů chytajících během salta do otevřených úst vznášející se potraviny - je pocit nulové gravitace způsoben tím, že se její obyvatelé nacházejí ve volném pádu: Vesmírná stanice, její posádka a všechny předměty v ní padají z vesmíru k Zemi stejnou rychlostí, což jim dává zdání, že se vznášejí. Obíhání planety, aniž by do ní skutečně narazila, je možné díky vysoké rychlosti, kterou se vesmírná stanice pohybuje, což jí dává zakřivenou dráhu přesně odpovídající zakřivení Země.

Když se nad tím zamyslíte, je tato posedlost stavem beztíže docela ironická. Ačkoli se zdá, že objekty ve vesmíru existují bez ohledu na pozemskou fyziku, konstruktéři vědí, že hmotnost je ve skutečnosti jedním z nejdůležitějších hledisek při konstrukci kosmické lodi.

"Hmotnost se ve světě kosmických letů rovná nákladům," říká Alex Miller, vedoucí konstruktér ve společnosti Newton | Engineering and Product Development.

Kosmické lodě a jejich součásti musí být lehké, aby se zajistily nákladově efektivní starty, efektivita využití paliva a energie a strukturální integrita, nemluvě o maximálním vybavení přístroji pro schopnosti mise.

Snížení hmotnosti však není jednoduchý úkol. Aby bylo navrhování lehkých kosmických lodí snazší a rychlejší, obrací se NASA a společnosti, jako je Newton, k jedinečnému nástroji využívajícímu umělou inteligenci (AI): generativnímu navrhování.

Využití generativního designu k vývoji toho, co je možné

Výzkumný inženýr NASA Ryan McClelland drží titanový držák konstrukce vytištěný na 3D tiskárně. Se svolením NASA/Henry Dennis.

Generativní navrhování je založeno na kombinaci fyziky a řady optimalizačních algoritmů zohledňujících výrobu s cílem vygenerovat více řešení, která splňují definici problému a požadavky zadané uživatelem. Parametry, které algoritmy přijímají, jsou podrobné technické požadavky, a produkty, které vytvářejí, jsou hotové návrhy, které výzkumný inženýr NASA Ryan McClelland nazývá "vyvinuté struktury".

"Vypadají poněkud cize a podivně, ale jakmile je uvidíte fungovat, dávají opravdu smysl," řekl McClelland o evolvovaných strukturách v rozhovoru pro NASA v roce 2023.

Evolvované struktury jsou "cizí a podivné", protože umělá inteligence nemá předem danou představu o tom, jak by něco mělo vypadat, jako to dělá lidský konstruktét. Místo toho algoritmy pouze řeší problémy, aby našly nejlepší a nejefektivnější způsob, jak splnit požadavky na konstrukci. K tomu často používají geometrie, které by pro člověka byly téměř nemožné, což vytváří organické formy, které by si většina lidí nedokázala představit.

"Na generativně navržených strukturách mě nejvíce překvapilo, jak jsou výsledné návrhy jednak neotřelé v tom smyslu, že by je většina lidí nevymyslela, jednak zřejmé v tom smyslu, že jakmile řešení vidím, dává intuitivní smysl," říká McClelland.

Iterace zlepšující kvalitu a snižující riziko

Proces generativního navrhování je jednoduchý a rychlý. Nejprve inženýři zadají technické požadavky, jako je zatížení, které bude muset hotová konstrukce nést, a síly, kterým bude v prostoru vystavena. Poté zadají požadavky do softwaru, který dokáže během několika hodin vytvořit nespočet iterací návrhu.

"Uživatel zadá do systému požadavky a umělá inteligence navrhne design, který pak otestuje pomocí analýzy konečných prvků, aby se ujistila, že funguje a ověřuje požadavky," vysvětlil McClelland v jedné z epizod podcastu NASA "Small Steps, Giant Leaps". "A pak také provede simulaci výroby, aby se ujistil, že to lze vyrobit."

Zatímco lidé mohou provést jednu iteraci návrhu každý týden, poznamenává McClelland, umělá inteligence zvládne jednu iteraci návrhu za několik minut. "Získáte tak mnohem více iteračních cyklů," říká. "A díky většímu počtu iteračních cyklů získáte pomocí tohoto procesu evolučních struktur optimálnější návrhy mnohem, mnohem rychleji."

Rychlost je hlavní výhodou. Není to však jediná výhoda - zlepšuje se také kvalita.

"Zjistili jsme, že to ve skutečnosti snižuje riziko," říká McClelland. "Zjistili jsme, že díly vygenerované algoritmem nemají takové koncentrace napětí, jaké se vyskytují u lidských návrhů. Napěťové faktory jsou téměř desetkrát nižší než u dílů vyrobených odborníkem člověkem."

A pak jsou tu náklady, což je důležitý faktor, pokud jde o konstrukce na míru, kterými je NASA známá. "Hlavním faktorem, který ovlivňuje náklady na konstrukce v NASA, je spíše jednorázové inženýrství než výroba," říká McClelland. "Na rozdíl od automobilky nebo cyklistické firmy vyvíjí NASA v každém okamžiku tisíce unikátních dílů. Je jen jeden Hubble a jeden Webb, takže tato technologie je pro nás obzvlášť cenná."

V neposlední řadě je tu kritická otázka hmotnosti: Podle McClellanda mohou vyvinuté struktury ušetřit až dvě třetiny hmotnosti ve srovnání s tradičními součástmi. "Jejich výkon je někde v řádu trojnásobku," řekl v pořadu Small Steps, Giant Leaps. "A když říkám výkon, myslím tím ve skutečnosti poměr tuhosti a hmotnosti. Takže jsou velmi tuhé a velmi lehké a zároveň jsou o dost pevnější než konstrukce navržené člověkem."

Ačkoli vědecké a obchodní výhody dobrého výkonu jsou zřejmé, může být výhodný i z hlediska personálního. "Z personálního hlediska je konstrukčních analytiků vždy nedostatek," říká McClelland. "Myslím, že to může pomoci zmírnit tlak na specialisty na statické výpočty tím, že se rychle vytvoří tuhé a pevné konstrukce, což sníží potřebu pozdějšího iterování."

Příští zastávka: Mars

Dvě mise NASA, které ztělesňují potenciál generativního navrhování pro optimální konstrukci kosmických lodí, jsou EXoplanet Climate Infrared TElescope (EXCITE) a Mars Sample Return Mission.

Tento kus hliníkové podpěry navržené umělou inteligencí bude podpírat konstrukci teleskopu EXCITE. Se svolením NASA/Henry Dennis.

První z nich, jejíž start se očekává již na podzim 2023, je balónem vynášený teleskop, který bude studovat teplé exoplanety obíhající kolem vzdálených hvězd. Je velký jako terénní auto a obsahuje nejméně dva generativně navržené prvky: titanové podpěry pro zadní část teleskopu a "optickou lavici", která bude držet optické komponenty jednoho z jeho přístrojů, ultrafialového zobrazovacího spektrometru, který bude provádět nepřetržitá pozorování planet při jejich oběhu kolem hostitelských hvězd.

"Ze současných aplikací je optická lavice pravděpodobně nejpůsobivější," uvedl McClelland v časopise o architektuře a designu Dezeen. "Je to radikální odklon od typických optických lavic a má mnohem lepší konstrukční vlastnosti. Navíc sloučila to, co by dříve tvořilo asi 10 dílů, do jediného."

Mise Mars Sample Return bude využívat řadu vozidel, která budou sbírat vzorky hornin, jež mohou obsahovat důkazy o dřívějším životě na Marsu, a nakonec je dopraví zpět na Zemi. Pro tuto misi, jejíž start je naplánován na rok 2027, Newton použil Autodesk Fusion 360 ke generativnímu návrhu kritické součásti zvané mechanismus záchytného víka.

V rámci této mise sbírá vozítko Mars Perseverance v současné době na povrchu Marsu vzorky a ukládá je do kovových trubic. Vozítko přepraví trubice do modulu pro odebírání vzorků, kde je robotické rameno dodané ESA umístí do rakety modulu. Ta se následně se vzorky uvnitř vynese na oběžnou dráhu Marsu. Tam se setká s další sondou: orbitálním modulem, jehož úkolem bude vzorky přijmout, sterilizovat a uložit do konečné sondy, která je dopraví na Zemi.

K tomu slouží mechanismus záchytného víka. Vzorky budou z rakety "vyhozeny" do systému Zachycení, zadržení a návratu na orbiteru, který je zachytí do kontejneru s víkem, který se bude muset okamžitě uzavřít, aby byly důkladně zajištěny. Díky generativnímu návrhu ve Fusion 360 je víko o 30 % lehčí ve srovnání s návrhy vytvořenými člověkem.

"Jakmile vzorky vplují dovnitř, musí se víko velmi rychle zavřít, aby vzorky neodskočily ven, a také omezit kontaminaci vzorků," říká Miller. "K tomu je zapotřebí velmi lehkých a pevných dvířek. Proto nám s konstrukcí víka pomohl generativní návrh ve Fusion 360."

Úspěch ve "věku umělé inteligence"

Příležitost je zřejmá: Díky levnějším, lehčím a výkonnějším komponentám se mohou kosmické lodě vydávat do vesmíru na delší dobu a plnit složitější a významnější mise.

Přesto generativní design není okamžitou výhrou. Existují praktické překážky, se kterými se organizace musí vypořádat.

Jednou z nejčastějších je podle McClellanda způsob vnímání, protože zainteresované strany vidí podivné návrhy, které umělá inteligence vytváří, a předpokládají, že je ve skutečnosti nelze vyrobit. Ve skutečnosti lze mnoho generativních návrhů snadno a levně vyrobit pomocí aditivní výroby, subtraktivního CNC frézování nebo hybridní výroby, která kombinuje aditivní i subtraktivní techniky.

"Lidé vidí tyto bláznivě vypadající organické struktury a myslí si, že je nikdy nelze vyrobit z našich standardních materiálů běžnými CNC obráběcími postupy," řekl McClelland v rozhovoru na Small Steps, Giant Leaps. "Ukázalo se, že CNC obrábění je ve skutečnosti mnohem dál, než si lidé myslí, a že pomocí 5osého CNC obrábění lze dnes vyrobit naprosto cokoli, co si dokážete představit."

Podle McClellanda existují i softwarová omezení, protože současné nástroje podle něj nedokážou zpracovat tepelné parametry. S vývojem technologie však očekává, že se to změní. "Tepelné a konstrukční problémy jsou v NASA často propojeny," říká. "Doufám, že v budoucnu bude generativní návrh schopen zohlednit jak strukturální, tak tepelné požadavky, například omezit tepelnou vodivost a zároveň splnit požadavky na tuhost konstrukce."

Prozatím je podle Millera jasná jedna věc: Generativní navrhování tu je a zůstane. "Skutečně věřím, že lidstvo stojí na úsvitu věku umělé inteligence a používání generativního navrhování je naprosto nezbytné pro každý inženýrský tým, aby si v budoucnu udržel konkurenceschopnost," říká Miller. "Je to klíčový nástroj v našem poslání poskytovat zákazníkům optimální řešení a zajistit úspěch."

A nejen NASA

Ale zpátky na Zemi. Přínosy generativního designu (GD) nevyužívá zdaleka jen NASA v dalekém vesmíru. Nástroje GD v Autodesk Fusion 360 a jeho schopnosti neotřelých a výkonnějších konstrukcí využívají i české a slovenské firmy. Například známý výrobce multifunkčních CNC obráběcích strojů a soustruhů se svislou osou obrábění - TOSHULIN - využil generativní návrh pro konstrukci lehčího a efektivnějšího zásobníku obráběcího stroje - viz video-reference.

A právě TOSHULIN teď představí své praktické zkušenosti s generativním navrhováním ve své prezentaci na nadcházejícím 20. ročníku konference CADfórum 2023 (17.10. Valeč) - nenechte si ji ujít a nechte se inspirovat - viz Registrace.

dle materiálů Redshift

Toyota využívá generativní design rámu sedačky díky umělé inteligenci

Pro budoucí pohodlné interiéry automobilů využívá Toyota generativní navrhování (GD) k vytvoření bezpečného, lehkého, krásného a udržitelného rámu automobilové sedačky.

Generativní design pomohl Toyotě vytvořit tenčí rám sedačky, který uvolňuje více místa pro nohy.

• Toyota přepracovává konstrukci rámů sedadel pro budoucnost, čímž zvyšuje bezpečnost, pohodlí a udržitelnost.
• Výsledkem použití generativního designu jsou tvary, které by lidští konstruktéři nevymysleli, ale které zároveň vyhovují konstrukčním parametrům, jako jsou rozměry a hmotnost.
• Nástroje založené na umělé inteligenci uvádějí tyto koncepty do života a vytvářejí jednoduché, krásné výrobky, které se snadno používají a mají funkce, které zákazníci chtějí.

Umění vyvážit design, bezpečnost a pohodlí automobilů je složité - zejména pokud jde o zvětšení prostoru na omezené ploše. Toyota reaguje na poptávku trhu po uvolnění většího prostoru v kabině vytvořením tenčích a lehčích sedadel.

"Současný rám sedadel je sice navržen tak, aby splňoval požadavky na pevnost s důvěryhodnou vyrobitelností, ale je obtížné jej udělat tenčí," říká Shinsuke Omori, projektový manažer v oddělení designu interiéru divize Vision Design společnosti Toyota Motor Corporation. "Lonstruktéři obvykle nepracují na samotném rámu sedadla, ale spíše k němu přidávají materiály, a to je omezení."

Omoriho tým designérů však může zkoumat ideální tvary a vlastnosti sedadel, aniž by se staral o současný tvar rámů showroomových vozů. "Tentokrát jsme chtěli navrhnout nový rám, který může mít dopad a v blízké budoucnosti se také připojit k užitkovým vozům, i když jde stále o pokročilý vývoj," říká Omori. "Pokud si konstruktéři myslí, že to není proveditelné, je to jen projekt pro pokročilý vývoj. Takže jsme potřebovali, aby vše bylo do určité míry proveditelné."

Rám sedadla budoucnosti

Tato část funguje jako páteř
v kostře rámu sedačky

Na sedačky v rychle jedoucích vozidlech je kladeno mnoho požadavků; na prvním místě seznamu je zajištění bezpečnosti a pohodlí cestujících. Snížení hmotnosti a udržitelnost také činí tento úkol složitějším. "Nyní se zaměřujeme na rovnováhu mezi pohodlím, udržitelností, snížením hmotnosti a designem," říká Omori.

Generativní navrhování, technologie založená na umělé inteligenci (AI), která je k dispozici v softwaru Autodesk Fusion 360, se pro toto vyvažování dobře hodí. "Když jsem si uvědomil, že se generativní design používá v zavěšeních závodních vozů, přišlo mi to zajímavé," říká Omori. "Situace, kdy dokáže vymyslet tvary, které by lidské konstruktéry nikdy nenapadly, a přitom jsou splněny požadavky, takže auta jsou lehká a pevná. Napadlo mě, že bychom mohli vytvořit starobylé a přitom moderní řešení tím, že bychom vyvážili strukturu, kterou by konstruktéři nenakreslili, s pevným pozadím, které splňuje všechny potřebné požadavky."

Navrhování nového rámu sedadel začalo vývojem koncepce, která měla zajistit více prostoru v kabině. Obvyklý rám sedadla obdélníkového tvaru má plochou strukturu, ale konstruktéři vyzkoušeli myšlenku optimalizace rámu přenesením jeho základní struktury do středu. Pro cestující na zadních sedadlech je kvůli tlustému sedáku připomínajícímu stěnu před nimi prostor menší, proto se tým pokusil zvětšit vyloučenou plochu, aby zajistil širší prostor před jejich nohama.

Bezpečnost automobilových sedadel je zásadní, a proto musí mít rám sedadla vysokou pevnost a tuhost. V případě nárazu se cestující pohybují velkou silou, bezpečnostní pásy jsou vytahovány a na určité oblasti působí silné síly z různých směrů. V některých případech mohou osoby na zadních sedadlech narazit do předních sedadel.

Na výstupním tvaru generativního návrhu (vlevo) byly provedeny různé změny, aby vznikl konečný návrh (vpravo).

Nalezení zlatého středu pro design

Po zadání těchto požadavků je výstup generativního designu "často zpočátku zcela nečekaný," říká Omori. "Ale my jsme ho posunuli dál a postupně jsme ho mírně upravovali. Byly případy, kdy proporce a vyváženost nevypadaly ve výstupu na první pohled krásně, takže jsme se záměrně snažili posunout design určitým směrem tím, že jsme provedli drobné úpravy vyloučených oblastí."

"Vždy existuje kompromis mezi tím, co chce designér udělat, a tím, co generativní design vytváří," pokračuje. "Například manipulace s poměrem nebo vyvážením povede k problémům s dynamikou nebo ke zvýšení hmotnosti." Dokončení návrhu trvalo tři až čtyři měsíce a Omori při výpočtech úzce spolupracoval se Satoshim Yanagisawou ze společnosti Triple Bottom Line.

"Je zábavné vidět různé vzory tvarů, které designéry nenapadnou," říká Omori. "Nikdy mě to nepřestane fascinovat. Je překvapivé a zajímavé sledovat, jak malé rozdíly mohou vyústit ve zcela odlišné tvary, a to je podle mě jedna z výhod generativního designu." K výrobě lehkých výrobků je však zapotřebí také znalost souvisejících oblastí a materiálů. Se všemi těmito vstupními daty je možné snížit hmotnost konkrétního dílu. Tým nyní spolupracuje s interními konstruktéry na vývoji nového návrhu s využitím generativního designu.

Omori říká, že tým navrhuje rám sedadla s ohledem na možnost jeho instalace do sériového vozidla. Vytvoření tohoto rámu sedadla vyžaduje 3D tisk, což zvyšuje náklady. Vzhledem k tomu, že současné rámy sedadel jsou vyráběny efektivně pomocí zavedených výrobních metod, potřebují další studii způsobů, jak vyrábět rám pomocí výroby lisováním a zároveň začlenit koncepty generativního designu. "Jelikož jsme díky tomuto projektu získali mnoho poznatků, myslím, že existují možnosti, jak to uskutečnit," říká.

U umělé inteligence je klíčová koncepce

Shinsuke Omori, projektový manažer konstrukce interiérů,
divize Vision Design společnosti Toyota Motor Corporation.

Podle Omoriho se u budoucích automobilů může změnit hodnotová nabídka výroby lisováním v hromadné výrobě. "Dnešní sedadla jsou vyráběna s myšlenkou co největšího společného jmenovatele, aby se přizpůsobila různým tělesným rozměrům, a je obtížné vyrobit něco optimálního a pohodlného pro všechny lidi," říká.

Díky tomuto typu nové konstrukce by mohlo být možné zachovat stejnou páteř sedadla pro různé velikosti a zbytek pak vyrobit tak, aby se přizpůsobil postavě uživatele, například pomocí 3D tiskárny. Současné sedačky jsou vyrobeny ze zcela odlišných materiálů, jako jsou kovové rámy, uretan a kůže, ale Omori říká, že by bylo možné vyzvat monomateriály pomocí generativního designu.

Tento druh designu by bylo snazší realizovat, pokud by se nejprve použil pro omezený účel, říká: "Pokud jej například omezíme na mobilitu při nízkých rychlostech, můžeme snížit požadavky. Pokud existuje speciální prostředí, kde je rychlost automaticky řízena, myslím, že bychom s tím mohli začít jako s prvním krokem a postupně to rozšířit na běžná vozidla."

Toyota aktivně experimentuje s nástroji založenými na umělé inteligenci, včetně generativního designu, pro svou konstrukční řadu. "Máme zde velkou volnost," říká Omori. "V rámci jednoho oddělení děláme design a plánování věcí, které nemají s automobily nic společného. Je důležité, abychom byli stimulováni jinými odděleními a podobně. Tyto nástroje v budoucnu změní naše zaměření a základní koncepce se stane důležitější. Nástroje budou stále výkonnější, ale my se musíme více zaměřit na to, jakou formu chceme vytvořit - a jaký záměr, význam a funkce se za touto formou skrývají - abychom se odlišili."

"Je důležité vytvářet jednoduché, krásné a přímočaré produkty, které se snadno používají a mají funkce, které zákazníci chtějí," pokračuje. "Za tímto účelem je podle mého názoru zásadní nejprve se rozhodnout, co chcete dělat, a ujasnit si směr a koncepci, kterou se chcete jako Toyota Design ubírat, a ne se nechat používat nástrojem. Pokud nástroj odpovídá této koncepci, využiji vše, co je k dispozici, abych vytvořil co nejlepší produkt."

Autor článku: Yasuo Matsunaka

Generativní design pro proudění tekutin nově ve Fusion 360

Fusion 360 pokračuje v rychlém rozvoji směrem k opravdu komplexnímu a kompletnímu návrhovému nástroji a nově tak do svého portfolia zařadil nástroje generativního designu pro optimalizaci tlakové ztráty při proudění tekutin.

Nová struktura cen přibližuje Generativní design širšímu okruhu konstruktérů

Již více než pět let vyvíjí společnost Autodesk nástroje pro Generativní navrhování - konstrukční nástroje založené na umělé inteligence, které pomáhají konstruktérům rychleji dosahovat lepších výsledků. Za tu dobu se prokázalo, že generativní design je základem udržitelnější, efektivnější a inovativnější výroby budoucnosti.

Generativní design poháněný umělou inteligencí a neomezným výkonem cloudu pomáhá konstruktérům ve spolupráci s počítačem velmi rychle vytvářet návrhy, které jsou strojově generovány tak, aby splňovaly požadavky předem zadané konstruktérem. Vznikají přitom překvapivá, člověkem nevymyslitelná konstrukční řešení.

Nyní chce Autodesk tuto technologii zpřístupnit co nejširšímu počtu inženýrů a konstruktérů, kteří pracují na řešení nejrůznějších problémů. Počítače tak pracují jako partneři konstruktérů a prováděním běžných výpočtů, pro které jsou stvořeny, pomáhají dosáhnout pozoruhodných výsledků. Díky novému, cenově dostupnějšímu licencování dnes můžeme designérům a konstruktérům výrazně usnadnit experimentování s generativním navrhováním a posílit jejich tvůrčí svobodu. Generativní design je dostupný v řadě produktů Autodesku, ale nejčastěji se využívá v konstrukční CAD/CAM aplikaci Fusion 360 (i jako součást sady Product Design & Manufacturing Extension). Výsledné modely lze vyrábět pomocí obrábění, 3D tisku nebo hybridními postupy.

Zákazníci si dnes mohou předplatit rozšíření Generative Design Extension pro Fusion 360 za cca 31.000 Kč ročně (akce do 30.6., poté cca 44.000 Kč ročně). Toto předplatné umožňuje zákazníkům provádět neomezený počet generativních studií a přistupovat ke každému výsledku návrhu po dobu trvání předplatného. Pro zákazníky, kteří dávají přednost cenám za projekt, nabízíme podobně dostupnou možnost ve formě cloudových kreditů.

Vygenerování výstupu při individuální platbě formou cloudových kreditů nyní stojí 33 kreditů a zahrnuje i přístup k editovatelným 3D modelům výstupů. Modely lze nyní zdarma generovat i ze všech minulých výstupů (ty se dříve hradily zvlášť).

Tato nová cenová struktura určuje i nejvhodnější volbu typu licencování. Pokud se chystáte generovat více než 4 GD studie měsíčně, je pro výs výhodnější licencování formou GD Extension, pokud méně než 4, bude pro vás výhodnější použít cloudové kredity.

Více na f360.cz

SRAM radikálně mění pedálové kliky pomocí Fusion 360 a 3D tisku

Prototypy klik jsou dvakrát pevnější než kliky vyvinuté a vyrobené tradiční technikou a jsou o 20 % lehčí.

Americká společnost SRAM využila možnosti softwaru Autodesk, generativní design a aditivní výrobu, známou jako 3D tisk, pro výrobu prototypů titanových klik, které jsou dvakrát pevnější a o 20 % lehčí než ty, které se vyrábějí tradiční technikou.

Algoritmy generativního designu zkoumají velké množství konstrukčních řešení a snaží se dosáhnout definovaných cílů při zohlednění daných omezení. Společnost Autodesk zveřejnila na internetu video, které vysvětluje, o co se jedná.

"Tento projekt jsme zahájili se společností Autodesk, lídrem v technologii generativního navrhování, abychom ji mohli spojit s tím, čemu rozumíme v oblasti navrhování jízdních kol, a podívat se na optimalizaci našich návrhů klik," říká hlavní konstruktér společnosti SRAM, Will King. "Pro tento projekt generativního návrhu jsme si vybrali rameno pedálové kliky, protože se jedná o velký konstrukční prvek."

"Aditivní výroba, známá také jako 3D tisk, vám pomůže dostat se od digitální myšlenky k fyzickému prvku rychleji, umožní nám přenést myšlenku do fyzického prostoru, abychom ji mohli vyhodnotit, otestovat, projet v terénu, pak se vrátit a rozhodnout, které prvky návrhu chceme dát do našeho sériového hnacího ústrojí."

"Pro společnost SRAM je konečným cílem dodávat cyklistické komponenty, které jezdce inspirují a jízdní kolo zrychlují, a generativní design je nástroj, který nám umožňuje nejen optimalizovat výkonnostní parametry pro jezdce, ale také zkrátit dobu vývoje, abychom mohli snáze vyzkoušet nové nápady, vyhodnotit je a pak je buď zahodit nebo jim dát větší váhu a dovést je do fáze prototypu. Pak jsme schopni tyto nové nápady rychleji dodat koncovému uživateli."

"Společnost SRAM je inovační firma, a tak chceme i nadále přidávat inovace a zlepšovat zážitek z jízdy, a generativní design nám pomáhá dostat se k této metě rychleji."

SRAM nadšeně přijímá nové technologie jako prostředek ke zlepšení produktů, které může dodávat zákazníkům.

Sean Manzanares ze společnosti Autodesk říká: "To, co děláme, je využití umělé inteligence i superpočítačového výkonu, který umožňuje vymyslet desítky nebo stovky různých návrhů, které by člověka nikdy nenapadly, a ty získáte za zlomek času."

"Inspirovali jsme se stávajícími klikami společnosti SRAM a použili jsme náš software pro zkoumání designu, který se nazývá Generativní design v softwaru Autodesk Fusion 360. Musíte zavést nové konstrukční nástroje, abyste mohli přemýšlet jinak a dělat věci jinak. Inovace využijete jako klíč k zavedení nových metod tvorby a výroby vašich produktů."

Společnost SRAM již vyrobila funkční prototypy, a to jak pomocí klasického obrábění tak pomocí 3D tisku. Generativní nosníková konstrukce vypadá skvěle, ale vypadá také jako ideální lapač bláta. je ale zřejmé, že nějaká forma pokrytí/kůže na produkční verzi by tomu mohla snadno zabránit. Na trhu je samozřejmě již celá řada dutých klik, které jsou navrženy tak, aby šetřily hmotnost, a mnoho výrobců své kliky frézuje, aby odstranili nepotřebný materiál, ale zdá se, že prototypy SRAM posouvají tyto postupy na zcela novou úroveň.

Více o Fusion 360 a generativním navrhování viz F360.cz a koncept generativní design.

Dle https://road.cc/content/tech-news/sram-radically-redesigns-cranks-specialist-software-283527 a dle https://bikerumor.com/2021/05/21/sram-prototypes-ai-optimized-3d-printed-cranks-using-autodesk-generative-design/

Generativní design ve slévárenství - Fusion 360

CAD aplikace Autodesk Fusion 360 je se svou rozsáhlou funkčností univerzálním nástrojem pro návrh konceptů, analýzy, přesnou tvorbu modelů a dokumentace i samotnou výrobu. Podívejte se, jak lze pomocí jeho modulu Generativního designu navrhnout odlitek pro následné lití do skořepinové formy.

Kolega Martin Madaj byl členem autorského týmu, který připravil společně s odborníky z VUT v Brně a z MECAS ESI článek "Virtuální prototypování – cesta k optimálnímu návrhu a výrobě odlitků" do časopisu Slévárenství. Se svolením vydavatele tohoto periodika – České slévárenské společnosti - vám tento článek přinášíme i na našem blogu. Dozvíte se v něm základní teoretické informace o generativním designu (GD), postupu definice modelu a výběru finální varianty 3D návrhu, i o tom, jak probíhá následná výroba.

Článek porovnává procesy pouhé tvarové optimalizace s plným počítačově generovaným návrhem (GD) a s tradičními procesy návrhu. Nástroje generativního designu jsou obvykle využívány pro konvenčnější metody výroby, jako např. frézování nebo řezání, nebo pro aditivní metody (3D tisk). Lze jej ale s výhodou využít i pro odlévání. Mezi vstupními podmínkami pro generativní design tak lze nalézt i tlakové lití, které zohledňuje minimální tloušťku stěny, směr vytažení odlitku z formy a velikost úkosu.

V popisované případové studii je vyráběn hliníkový závěs (materiál AlSi10Mg) zatěžovaný hmotností břemene přes instalované rameno. Při srovnání vygenerovaného návrhu s původní variantou se původní hmotnost snížila z 1,277 kg o téměř 67 % na 0,425 kg. Právě takovýto „lightweighting“ je jedním z nějčastějších příkladů využití generativního navrhování v moderní výrobě.

PDF článek ke stažení

Viz další informace: generativní design, Fusion360, portál F360.cz

Rozšíření ve Fusion 360 - 1.díl - Generativní navrhování

Jak jsme avizovali v článku o rozšířeních Fusion 360, připravili jsme pro vás minisérii článků o nových "Extensions" CAD/CAM programu Autodesk Fusion 360. Pomocí volitelných rozšíření se Autodesk snaží pomoci uživatelům, kteří potřebují něco navíc, než co jim umožňuje standardní funkcionalita Fusion 360. Dnes jsou tato rozšíření zaměřena na generativní navrhování, automatizaci a pokročilé možnosti výroby, obrábění nebo na možnosti 3D tisku kovů.

V současné době jsou pro Fusion 360 k dispozici tři rozšíření:

• Rozšíření pro generativní navrhování (Generative Design Extension) 
• Rozšíření pro obrábění (Machining Extension) 
• Rozšíření pro aditivní výrobu (Additive Build Extension) 

Pojďme si představit první z těchto tří rozšíření.

Rozšíření pro generativní navrhování

Nástroje generativního navrhování jsou celkem běžně využívány řadou firem, především z oblasti automobilového a leteckého průmyslu. Některé části generativního navrhování se ale v poslední době výrazně promítají i do oblasti stavebnictví, například v návrhu optimálních dispozic kanceláří, domů nebo bytových jednotek. Více o generativním navrhování.

Proces generativního navrhování se skládá z několika kroků. V první části definujeme oblasti, kterých se generativní návrh netýká, tedy oblasti, které jsou v návrhu neměnné, a na které předpokládáme, že budou působit určité fyzikální vlivy. Ve druhé fázi vybereme typ fyzikální veličiny a předpokládanou hodnotu vlivu, namáhání daných oblastí. Fusion 360 na základě unikátních vnitřních algoritmů navrhne a vytvoří náhled série vhodných tvarů. Pro porovnání parametrů a volbu optimálního výsledku z nabízených variant je zobrazen graf, který zohledňuje zadaná vstupní data a třeba i materiálové odlišnosti jednotlivých návrhů.

Výsledná 3D tělesa pocházející z generativního návrhu můžete přizpůsobovat a upravovat, jakoby se jednalo o volnoplošné modelování. Jednotlivé části, nebo rovnou celé skupiny ploch, mohou být posouvány, otáčeny, zvětšovány či jakkoli jinak upravovány stejným způsobem, jako bychom volnoplošně celý dílec modelovali.

Funkce generativního navrhování jsou sice předinstalovány v komerčních verzích Fusion 360, ale jejich využívání je zpoplatněno cloudovými kredity - v případě, kdy nevlastníte Rozšíření pro generativní navrhování. Program Fusion 360 vás vždy na začátku návrhu upozorní, že pro dokončení budou potřeba cloudové kredity a odhadne jejich předpokládané množství. Cloudové kredity si můžete zakoupit v eShopu společnosti CAD Studio. V případě častého využití generativního designu je uživatelům právě doporučováno Generativní rozšíření. Jeho licence pokrývá veškeré vámi prováděné generativní návrhy a ty pak již nemusíte hradit jednotlivě. Jde tedy o jakousi "all you can eat" licenci pro funkce generative design.

Technologii generativního designu s praktickou ukázkou jsme prezentovali na konferenci CAD Fórum 2020:

Možnosti rozšíření pro generativní návrh:

O dalších rozšířeních si řekneme v dalším dílu minisérie.

Cenové relace viz CAD eShop.

Sjednocený Fusion 360 se všemi funkcemi

Od 7. října 2018 dochází ke sjednocení nabídky CAD/CAM/CAE aplikace Autodesk Fusion 360. Jediný Fusion 360 nyní bude obsahovat všechny dostupné funkce, tedy včetně pokročilých funkcí nabízených původně jen ve verzi "Ultimate". Rozšířená funkčnost bude k dispozici i předplatitelům konstrukční sady Autodesk Product Design & Manufacturing Collection.

Sjednocený Fusion 360 tedy zahrnuje i funkce jako:

• Generativní navrhování (vyžaduje cloud kredity)
• Pokročilé simulace (vyžaduje cloud kredity)
• 5osý CAM, 3 + 2osý CAM

Cloud kredity lze nyní nakupovat nezávisle, flexibilně dle aktuální potřeby.

Tato změna v produktové nabídce pomáhá odstranit překážky nových technologií - můžete snáze inovovat, zkoumat možnosti návrhů a vytvářet cokoliv.

Co to pro vás konkrétně znamená?

• Všichni komerční předplatitelé Fusion 360 - nejpozději 6. října 2018 získáte přístup ke všem současným funkcím Fusion 360. Nové funkce budou dostupné všem stávajícím předplatitelům Fusion 360 ihned jakmile budou dostupné v produktu. Například uvedení generativního navrhování ve Fusion 360 (nyní v preview verzi) je naplánováno na 16. října.
  
  
• Předplatitelé Fusion 360 Standard (roční a víceleté) - vaše současná cena předplatného zůstane ve snížené výši cca 6.900 Kč (pokud budete obnovovat). Do 7. října získáte přístup k výše uvedeným funkcím. Případné přerušení plateb předplatného bude vyžadovat nový nákup za novou cenu cca 11.000 Kč.
  
  
• Předplatitelé Fusion 360 Ultimate - z vaší strany není potřeba žádná akce. Funkce, které máte v současné době přístupné, budou nyní nabízeny za nižší cenu, cca 11.000 Kč. Vaše stávající předplatné vám bezplatně prodloužíme o dalších 24 měsíců. Po prodloužení o oněch 24 měsíců můžete obnovovat vaše předplatné novou nižší cenu a nakupovat cloud kredity podle potřeby.
  
  
• Předplatitelé s měsíčním předplatným Fusion 360 Standard nebo Ultimate - vaše automatické obnovování bude vypnuto 7. října. Pokud váš termín platnosti skončí 7. října nebo později, musíte si zakoupit nové měsíční předplatné dle nové nabídky. V tom okamžiku můžete také znovu povolit automatické obnovování.
  
  
• Předplatitelé původních Early Adopter verzí - nezměnil se závazek Autodesku k prvním uživatelům technologie Fusion 360. Získáte všechny výhody předplatného Fusion 360 s cloud kredity, za původní zvýhodněnou cenu a můžete ji využívat tak dlouho, dokud budete obnovovat.
  
  
• Předplatitelé Fusion 360 pro startupy a kutily - nezaznamenáte žádnou změnu ve vašem přístupu nebo ve funkcích produktu. Vezměte prosím na vědomí, že technologie generativního navrhování je k dispozici pouze pro komerční předplatitele.
  
  
• Předplatitelé sady Autodesk Product Design & Manufacturing Collection nebo Product Design Suite - ať máte aktivní subscription (předplatné) nebo maintenance (plán údržby) produktu Product Design Suite (Premium nebo Ultimate) nebo sady Product Design & Manufacturing, nyní budete mít přístup ke všem funkcím Fusion 360. Připomínáme, že tento nárok na Fusion 360 neobsahuje cloud kredity.
  
  
• Předplatitel školní nebo studentské verze - nezaznamenáte žádnou změnu ve vašem přístupu nebo ve funkcích produktu. Vezměte prosím na vědomí, že technologie generativního navrhování je k dispozici pouze pro komerční předplatitele.
  

Máte zájem o přikoupení dalších licencí?

Pokud chcete přikoupit další licence Fusion 360, proveďte nákup do 6. října - za aktuální cenu cca 6.900 Kč - a tato cena zůstane stejná, dokud budete předplatné obnovovat. K nové funkcionalitě budete mít přístup ke dni 7. října 2018 nebo dříve. Využijte původní cenu Fusion 360 na pořízení verze Ultimate - ušetřete 37 %. Viz CAD eShop - shop.cadstudio.cz.

Rádi zodpovíme vaše případné dotazy.

Dárek Amazonu pro podporu GD ve Fusion 360

Generativní navrhování (GD, generative design) - viz co umí generativní navrhování - je revoluční technologie urychlující návrhové procesy, s velkými možnostmi zlepšení výkonnostních parametrů výrobků. V kombinaci s aditivní výrobou představuje efektivní platformu pro vznik zcela nových typů výrobků nevídaných tvarů.

Významným krokem zpřístupňujícím nástroje generativního navrhování běžným konstruktérům bylo nedávné zahrnutí funkcí GD do konstrukční aplikace Autodesk Fusion 360 Ultimate. V ní je nově přístupný modul "Generative Design", umožňující přejímat vstupní geometrii z Fusion 360 (a tím pádem z jakékoliv CAD aplikace). Cloudové nástroje pak z těchto podkladů a z dalších výchozích podmínek vytvoří ("vymyslí") zcela nový tvar, resp. sérii vhodných tvarů pro porovnání parametrů a volbu optimálního výsledku z nabízených variant.

Vzhledem k tomu, že náročné výpočty 3D modelů v cloudu jsou ve Fusion 360 tarifikovány takzvanými "cloud kredity", mohou se noví uživatelé cítit omezeni ve volnosti úvodního experimentování. Autodesk využívá pro své cloudové aplikace služby Amazon Web Services (AWS). Společnost Amazon se proto nyní rozhodla podpořit tuto novou technologii dárkem - prvních 1000 nových předplatitelů aplikace Fusion 360 Ultimate získá od Amazonu 500 cloud kreditů navíc. Přitom k samotnému subscription Fusion 360 Ultimate získá uživatel 1000 volných kreditů. Spolu s dárkem od AWS tedy může získat celkem 1500 kreditů.


Nástroje genererativního navrhování jsou již rutinně využívány řadou firem, především z oblasti automotive a v letectví.

Díky těsné spolupráci mezi společnostmi Autodesk a AWS mohou zákazníci navrhovat a vyrábět vysoce inovativní produkty převyšující stávající konstrukční řešení ve výkonu, ekonomice i environmentálních dopadech.

Více na Autodesk Fusion 360 a na Generativní navrhování

Jak se mění výroba - generativní navrhování (5/5)

V posledním, pátém dílu našeho seriálu manažerských pohledů na budoucnost vytváření věcí kolem nás (FOMT) se podíváme na možnosti generativního navrhování, využití umělé inteligence v konstrukci. Viz též předchozí díl.

Počítače jsou již po desetiletí klíčovým prvkem v oblasti návrhu a výroby produktů. Lidé používali počítače jako
nástroje pomáhající při práci, ale byli omezeni pouze vlastní představivostí - technologie jen jednoduše odrážela
zadané konstrukční nápady.

Generativní navrhování není jen koncept nebo teorie - už dnes poskytuje lepší výsledky pro výrobce na celém
světě.

Díl 5. - Generativní navrhování

Jak urychlit vývoj nových produktů

Úspěšní výrobci hledají způsoby, jak získat konkurenční výhodu pomocí inovací a urychlení vývoje nových produktů.
Generativní navrhování nabízí výrobcům lepší návrhová řešení, poskytující chytřejší výsledky při podstatně nižších nákladech.

Jak generativní navrhování funguje?

• KROK 1 Designér/konstruktér definuje cíle a omezení včetně parametrů, jako jsou materiály, hmotnost, síla a náklady
• KROK 2 Počítačové algoritmy vygenerují tisíce návrhů, včetně analýzy výkonu každého z nich
• KROK 3 Designér/konstruktér prozkoumá možnosti, upraví cíle a omezení a pomocí počítače vyhledá optimální řešení
• KROK 4 Designér/konstruktér vyrobí prototyp frézováním nebo 3D tiskem

Jaké výhody generativní navrhování přináší?

• Zvýšená produktivita - rychlé získání tisíců iterací
• Lepší využití lidských zdrojů - drazí zaměstnanci nejsou vázáni rutinními a opakovanými úkoly
• Nižší náklady - simulace a testování jsou vestavěné do procesu návrhu, což šetří drahé výrobní změny
• Zvýšená kreativita - algoritmy vytvářejí netradiční a organické formy zcela mimo rámec představivosti lidí
• Zvýšená spokojenost a loajalita zákazníků - vyšší kvalita designu a výkonnosti umožní dodávat kvalitnější výrobky
• Nižší uhlíková stopa - snížené množství odpadu a energie ve výrobních a logistických procesech

Stáhněte si PDF s infografikou "Generativní navrhování":



PDF leták ke stažení

Viz též Generativní navrhování.

Přehled všech 5 dílů série najdete na stránce Jak se mění výroba - budoucnost výroby věcí (FOMT).

Viz též probíhající akce Lepší subscription (dočasná sleva na přechod na moderní návrhový software).