製造向けジェネレーティブ デザイン

ジェネレーティブ デザインは、製造プロセスのさまざまな段階で革命を起こしています。一般的な用途は次の通りです。

• パフォーマンスの最適化: ジェネレーティブ デザインは、実際のアプリケーションでパフォーマンスを大幅に向上させることができます。ソフトウェアは、必要なパフォーマンス、材料、製造プロセスなどの入力基準に基づいて、複数の設計ソリューションを生成します。 
• 積層造形: ジェネレーティブ デザインと積層造形のテクノロジーは、多くの場合、連携して機能します。積層造形機は、ジェネレーティブ デザインのアルゴリズムから生まれることが多い、複雑で有機的な形状に対応しています。 
• 製品のカスタマイズ: ジェネレーティブ デザインを使用すると、ユーザーの特定のニーズや好みに合わせてカスタマイズされた製品を作成することができます。設計目標と拘束を入力することで、さまざまな設計案が生成され、調整や完成を行うことができます。
• マテリアル効率: ジェネレーティブ デザインは、必要なマテリアルを大幅に削減しながら、オブジェクト内で強度を保持する機能で知られています。この効率性は、特に高度なロボット工学や航空宇宙などの業界で役立ちます。
• 製品の品質の向上: 製造でジェネレーティブ AI を採用した企業は、製品の品質の向上などのメリットを享受してきました。さらに、このテクノロジーにより、製造効率と顧客とのインタラクションが向上します。

ジェネレーティブ デザインは、人工知能を駆使したソフトウェアを使用して、特定の入力基準に基づいて複数の最適化された設計ソリューションを作成する、革新的なコンピュータ支援設計プロセスです。 

ここでその機能を説明します。

1.設計目標の定義: まず、設計者またはエンジニアが、設計上の問題のパラメータまたは拘束(必要なパフォーマンス、予算、材料、製造方法、物理的な拘束など)を定義することから始まります。

2.アルゴリズムの生成: 次に、ソフトウェアはこの拘束を使用して、要件を満たす多数の設計案を生成します。高度なアルゴリズムと人工知能を使って、解の順列をすべて検討します。

3.評価と反復: ソフトウェアは、設定された基準に対して生成された設計を評価し、ランク付けします。設計者またはエンジニアは、結果を確認し、必要に応じて拘束または要件を調整し、最適な設計ソリューションが見つかるまでプロセスを繰り返すことができます。

4.最終選択: 最終設計は、製造のパフォーマンス、コスト、および実現可能性に基づいて、最適化されたソリューションから選択されます。 

ジェネレーティブ デザインは、コンピュータ支援設計の次のフロンティアとして広く考えられています。AI の機能を活用して、高性能で高度に洗練された設計の反復を開発することで、コンポーネントの重量の削減、パフォーマンスの最適化、設計の単純化など、複雑な課題の解決に役立てることができます。

Autodesk Fusion は、ジェネレーティブ デザインのための強力で用途の広いツールです。単一のクラウドベースのプラットフォームで、設計、シミュレーション、ファブリケーションのさまざまな機能を利用できます。

ジェネレーティブ デザインは強力なツールですが、特定の課題や制限もあります。最も一般的な課題をいくつか示します。

• デザインの複雑さ: ジェネレーティブ デザインは極めて複雑なデザインを生み出します。この設計は、従来の方法では製造が困難、または不可能ですらある場合があります。
• 計算リソース: ジェネレーティブ デザインのアルゴリズムは計算負荷が高くなることがあり、強力なハードウェアが必要で、処理時間が長くなる可能性があります。 
• 知識の壁: ジェネレーティブ デザイン ツールを効果的に使用し、その結果を解釈する方法を理解するには、特定のレベルの専門知識が必要です。 
• 既存のプロセスとの統合: ジェネレーティブ デザインを既存の設計および製造プロセスに統合することは困難です。統合しようとすると、ワークフローの変更が必要になる場合があり、作業の中断や追加のトレーニングが必要になる場合があります。
• 正確な入力データへの依存: ジェネレーティブ デザインの効果は、入力データの品質と精度に大きく依存します。デザイン拘束、材料特性、または荷重条件が正確に定義されていない場合、結果として得られる設計が目的のパフォーマンス基準を満たさない可能性があります。

ジェネレーティブ デザインは、さまざまな方法で製品開発プロセスに大きな影響を与えています。

1.設計効率の向上: ジェネレーティブ デザインは、特定の基準を満たす複数の設計ソリューションを短時間で生成することにより、設計プロセスをスピード アップします。設計者は、幅広いオプションをすばやく評価し、最も有望なオプションの絞り込みに集中することができます。

2.設計の最適化: ジェネレーティブ デザインは、アルゴリズムと AI を使用して、重量、強度、コストなどの設定パラメータに基づいて設計を最適化します。これにより、従来の設計方法では想定できなかったような、高性能、効率的、革新的な製品が実現します。

3.マテリアルの効率性: ジェネレーティブ デザインは、使用するマテリアルの数を減らしながら必要な強度とパフォーマンスを維持するソリューションを提供することができます。これによりコストが削減されるだけでなく、サステイナビリティ目標にも対応できます。

4.拡張されたカスタマイゼーション: ジェネレーティブ デザインにより、製品開発の高度なカスタマイズが可能になります。特定のニーズや顧客の好みに合わせて設計を作成し、カスタマイズした製品を大規模に導入できます。

5.高度な製造との統合: ジェネレーティブ デザインは、多くの場合、積層造形(3D プリント)プロセスと組み合わせて使用されます。ジェネレーティブ デザインのアルゴリズムが生成する複雑で有機的な形状は、これらの製造方法に適しており、従来の製造技術では不可能な形状を作成できます。

6.市場投入までの時間の短縮: ジェネレーティブ デザインは、設計プロセスを迅速化し、設計と製造の統合を改善します。このため、企業が製品をより迅速に市場に投入することができます。

7.リスクの軽減: ジェネレーティブ デザインは、幅広い設計領域を検討し、さまざまなシナリオをデジタルにテストすることで、潜在的な設計の問題を早期に特定し、製品のリスクとコストを削減するのに役立ちます。