Generative Design

Einordnung von Generative Design

Verschiedene Iterationen der Optimierung einer Halterung im Flugzeug
Verschiedene Iterationen der Optimierung einer Halterung im Flugzeug

Generatives Design ist eine neue, disruptive Technologie, die einen Paradigmenwechsel für das Design und die Entwicklung neuer Produkte einleitet. Der herkömmliche Designzyklus beinhaltet genau definierte Schritte, die Definition, Forschung, Spezifikation, Design, Entwicklung, Test, Überarbeitung und erneute Revision umfassen. Erst dann ist ein geeignetes, serienreifes Produkt entwickelt. Generatives Design ist die Innovation, die Ihnen den Fertigungsalltagerheblich vereinfacht wird: Mit Hilfe der Topologieoptimierung, der künstlichen Intelligenz und ausgereiften Simulationen stehen Ihnen durch die Vorgabe einfacher Entwicklungskriterien automatisch gleich mehrere brauchbare Entwurfsalternativen zur Verfügung.

Ingenieure sind so nicht mehr ausschließlich an  ihre Vorstellungskraft, ihren Erfahrungsschatz oder vorhandene Entwürfe gebunden. Generatives Design befreit Sie von den Routine-Designaufgaben und übernimmt mit seinen leistungsfähigen Algorithmen die eigentliche Geometriedefinition. Mit seiner Fachkompetenz konzipiert und bewertet der Anwender daraufhin die unterschiedlichen generierten Varianten. Er nutzt Designkonzepte als geglättete, organische wirkende Strukturen, die die definierten Designkriterien vollends erfüllen und bestens für die additive Fertigung ausgelegt sind.

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Typische Branchen und Anwendungsfelder

Generative Design verfolgt das Ziel, für definierte Anforderungen eine optimale Geometrie mit möglichst geringem Materialeinsatz zu finden. Sein typisches Anwendungsfeld ist daher der Leichtbau, durch die dabei entstehenden, komplexen Strukturen oftmals in Verbindung mit der additiven Fertigung als Produktionstechnologie. Zu den charakteristischen Branchen zählen:

  • Luft- und Raumfahrtindustrie & Zulieferer
  • Automobilindustrie & Zulieferer
  • Maschinenbau (z. B. Turbinen, Sondermaschinen)
  • Medizintechnik (z. B. Orthopädie und Implantate)
  • Transport- und Verpackungstechnik sowie Robotik

Herausforderungen in der Produktentwicklung

Überlagerung der finalen Geometrien mit dem Simulationsergebnis
Überlagerung der finalen Geometrien mit dem Simulationsergebnis

Zunehmend komplexer werdende Produkte, eine stetigen Forderung nach Effizienz in der Produktion und im Betriebseinsatz sowie kürzer werdende Entwicklungszyklen stellt die Produktentwicklung vor große Herausforderungen. Gefragt ist die Kombination aus einem Bauteil, das optimal für die Fertigung ausgelegt und gleichzeitig für seinen Einsatz bestens konstruiert ist. Generative Design ist eine Technologie, die das Bauteil passgenau konstruiert und damit die Geometriefreiheit optimal unterstützt. Allerdings benötigt die Fertigungstechnologie der additiven Fertigung besondere Anpassungen des Designs für eine gute Herstellbarkeit. Die additive Fertigung stellt den Anwender vor diverse Herausforderungen…:

... aus wirtschaftlicher Sicht:

  • Produktionskosten minimieren
  • Time-to-Market einhalten
  • Effizienz in der Produktentwicklung steigern
  • Fachkräftemangel kompensieren
  • Produktionsausschuss vermeiden

... aus technischer Sicht:

  • Die existierende Software kann die Geometriefreiheit der additiven Fertigung nicht ausnutzen.
  • Das manuelles Design ist sehr aufwändig und zeitintensiv.
  • Ausgeprägtes Expertenwissen ist für die Fertigung und das Design erforderlich.
  • Existierende Optimierungslösungen benötigen spezielles Fachwissen und sind sehr zeitaufwändig.

MSC Apex Generative Design: Eine Produktlösung von MSC Software

MSC Apex Generative Design ist eine nahezu vollautomische Lösung für die Optimierung technischer Bauteile. Intelligente und effiziente Algorithmen generieren in kürzester Zeit komplexe, organische Leichtbaustrukturen, die optimal an die additive Fertigung angepasst sind. Die strukturierte und einfache Benutzeroberfläche in Kombination mit einem hohen Automatisierungsgrad des gesamten Optimierungsablaufs ermöglicht es dem Anwender passgenaue Geometrien zu erzeugen. Dabei kann er sich auf die folgenden Vorteile freuen:

  • Einfachheit in der Bedienung - Für die Durchführung von Optimierungen ist bedingt durch das besonders anwenderorientiere Software-Design kein spezielles Expertenwissen erforderlich.
  • Automatisiertes Design - Nahezu vollautomatisch generiert MSC Apex Generative Design ihm mehrere Designvarianten.
  • Optimale Auslegung – Die erzeugten Varianten erfüllen alle erforderlichen Designkriterien und minimieren gleichzeitig das Gewicht.
  • Import und Validierung - Importieren Sie vorhandene Geometrien oder Netze, finden Sie optimierte Designkandidaten und führen Sie eine Designvalidierung durch - alles in einer einzigen CAE-Umgebung.
  • Direkte Ausgabe - Exportieren Sie hochqualitative Geometrien, die ohne manuelle Nachbearbeitung direkt hergestellt und sofort verwendet werden können.
  • Ein Prozess - Importieren Sie die resultierenden Geometrien in Simufact Additive (Metall) oder in Digimat AM (Polymer), um für jedes Teil einen kosteneffizienten First-Time-Right Ansatz zu erzielen.

Mit MSC Apex Generative Design erzeugen Sie hocheffiziente, optimale Bauteilgeometrien. Bei den alltäglichen Aufgaben entlastet, finden Sie Zeit für Ihre kreativen Lösungen und Konzepte.

MSC Apex Generative Design