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Generatives Design in Autodesk Fusion 360 half einem Geigenbauer bei der Entwicklung einer neuen Methode für das Design und die Herstellung elektrischer Geigen.

Geigen, die von professionellen Musikern gespielt werden, sind handgefertigte Meisterwerke, die Wochen oder Monate Arbeit von einem hochqualifizierten Geigenbauer erfordern. Auch elektrische Geigen können von Hand gebaut werden, doch werden sie oft in Fabriken maschinell hergestellt. Der begabte Geigenbauer Kevin Baslé hat sich mit Autodesk zusammengetan, um einen neuen Herstellungsprozess für elektrische Geigen zu entwickeln. Die daraus resultierende Methode nutzt das generative Design in Autodesk Fusion 360 und kombiniert die besten Elemente der menschlichen Handwerkskunst und der digitalen Fertigungstechnologie.

Baslé hat die GD Violine mit Hilfe von Ingenieuren im Autodesk Technology Center in Birmingham, Großbritannien, entworfen und hergestellt. Baslé ist ein echter Kunsthandwerker, der viele akustische und elektrische Geigen von Hand gebaut hat, jede davon individuell und einzigartig. Er begann als professioneller Schreiner und Tischler, aber sein Interesse an der Musik führte schließlich zu einer Karriere im Geigenbau. Dies ist ein seltener Beruf – nur in wenigen europäischen Ländern gibt es eine Geigenbauschule.

Das Design der akustischen Geige ist seit Jahrhunderten relativ unverändert geblieben, aber die elektrische Geige hat sich in den letzten Jahren mit der Weiterentwicklung der Fertigungstechnologien stark weiterentwickelt. Dies ermöglicht es Geigern, ihre eigene Persönlichkeit durch das Design des Instruments zum Ausdruck zu bringen. Die gängigsten Materialien für elektrische Geigen sind heute Kunststoff, Acryl und Kohlefaser. Kevin wollte zu dem Material zurückkehren, das er am besten kannte, nämlich Holz, weil es so warm und charaktervoll ist. Aber wie konnte er Kosten und Spielbarkeit in Einklang bringen und gleichzeitig etwas wirklich Einzigartiges für seine Kunden schaffen?

Die Entwicklung eines neuen Geigenbauverfahrens

Ein neuer Ansatz war nötig. “Wir begannen, über die Modellierung einer elektrischen Geige mit Hilfe von KI nachzudenken, die in der Geigenbranche noch nicht erprobt war”, sagt Baslé. “Sie musste natürlich wie ein Musikinstrument funktionieren, aber das Design konnte völlig anders sein. Daran hatten wir noch nie gedacht.”

Für einen traditionellen Handwerker wie Baslé war der Versuch eines generativen Designs riskant. Baslé wollte sicherstellen, dass die Erfahrung des Geigenspielers unverändert blieb. Er wollte auch, dass der Spieler in der Lage sein sollte, Standardausstattungen wie den Saitenhalter, die Stimmwirbel, den Kinnhalter und die Schulterstütze von lokalen Geigenläden zu beziehen. “Ich wollte, dass der Spieler die Beschläge je nach seinen Vorlieben wechseln kann, ohne seinen Spielstil anpassen zu müssen”, sagt Baslé.

Erforschung des generativen Designs in Autodesk Fusion 360

Peter Storey, ein Forschungsingenieur bei Autodesk, führte Kevin in Fusion 360 ein und zeigte ihm, wie generatives Design für eine völlig neue Art des Designs von E-Geigen genutzt werden kann. Der erste Schritt bestand darin, den generativen Design-Algorithmen einige Einschränkungen zu geben, mit denen sie arbeiten konnten. “Wir untersuchten, was das absolute Minimum ist, das eine Geige braucht, um zu funktionieren: die Stellen, an denen die Saiten und die Standardbeschläge befestigt sind, und die Stellen, die der Geiger normalerweise beim Spielen festhält. Wir begannen, nur diese Teile in Fusion 360 zu modellieren”, sagt Storey.

Da nur die wesentlichen Teile beibehalten wurden, hatte der generative Design-Algorithmus maximale Freiheit, um ein einzigartiges Design zu schaffen, das so leicht wie möglich ist. Diese Methode ist auch skalierbar – jede Dimension kann geändert werden, was zu einer Reihe von maßgeschneiderten Design-Einschränkungen führt, die auf den Vorlieben des Spielers basieren.

Nach der Festlegung der Randbedingungen schlug die generative Design-Engine in Fusion 360 eine Reihe von Lösungen vor, die die organischen Formen und Linien der Natur nachahmen. Jede Designlösung erfüllte die vom Team festgelegten Anforderungen – manchmal auf unerwartete Weise.

Ein favorisiertes Design wurde ausgewählt, und die Fertigung begann. Storey druckte einen ersten Prototyp im Autodesk Technology Center in Birmingham in 3D, um sicherzustellen, dass das ausgewählte Design perfekt funktionierte, bevor es weiterging. Peter zeigte Kevin dann, wie die Karosserie mit einer CNC-Fräse aus einem einzigen Holzblock gefräst werden konnte. Von da an war es an Kevin, mit seinen Fähigkeiten, Werkzeugen und seinem künstlerischen Auge den letzten Schliff zu geben.

Entwerfen ohne Zwänge

Im Gegensatz zu akustischen Geigen haben die Form und das Volumen einer elektrischen Geige fast keinen Einfluss auf den Klang des Instruments, so dass Spieler von elektrischen Geigen nahezu unbegrenzte Möglichkeiten haben, ihre Geige zu gestalten. Diese Eigenschaft macht elektrische Geigen – und andere elektrische Instrumente – zu idealen Instrumenten für generative Designsoftware.

Die GD Violin ist eine perfekte Kombination aus menschlicher Handwerkskunst und fortschrittlicher Technologie. Das generative Design wurde auf der Grundlage der von Storey und Baslé vorgegebenen Parameter entwickelt, erfordert aber dennoch die Handschrift des Handwerkers. “Obwohl die Form des Korpus nur wenig Einfluss auf die Akustik hat, würde sie ohne Kevins fachmännische Arbeit nicht so klingen, wie sie klingt”, sagt Storey. Um das Instrument zu perfektionieren, bedarf es nach wie vor der fachkundigen Hand eines erfahrenen Geigenbauers.

Storey fräste den Geigenkörper mit einer 3-Achsen-CNC-Maschine, um zu beweisen, dass Baslé eine einfache Desktop-CNC-Maschine zum Fräsen von Holz in seiner Werkstatt verwenden kann. Die Kombination aus einem leistungsstarken generativen Design-Tool, einer Tischfräse und einem erfahrenen Geigenbauer ist ein völlig neuer Weg zur Herstellung einer elektrischen Geige. Dieser Arbeitsablauf überbrückt die Lücke zwischen dem langwierigen Prozess der handgefertigten akustischen Geigen und der Massenproduktion, die nur wenig Anpassungsmöglichkeiten für den einzelnen Spieler bietet.

Mit Fusion 360 konnte Kevin ohne Einschränkungen entwerfen und die Herstellungskosten so niedrig wie möglich halten. Kevin bekräftigt: “Fusion 360 ist ein wichtiges professionelles Werkzeug für den Bau dieser Geige, da es eine erschwingliche Software ist, die es mir ermöglicht, ein hochwertiges Endprodukt herzustellen und den Preis niedrig zu halten.”

Digitale Transformation vom Feinsten

Das generative Design in Fusion 360 hat eine jahrzehntealte Methode zur Herstellung eines beliebten Musikinstruments verändert. Hersteller, Produzenten, Handwerker und Kunsthandwerker suchen nach neuen Möglichkeiten, ihr Geschäft mit Hilfe digitaler Technologie zu erweitern. Die GD Violine ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie Designer traditionelle Produkte überdenken können, um den digitalen Wandel zu nutzen. Und das Endergebnis spielt die schönste Musik.

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