創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件的案例
行業(yè)洞見(jiàn) | 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件如何賦予工程師超能力？
在工業(yè)領(lǐng)域中，工程師們正熱切期盼著創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件的“超能力”，以提高其產(chǎn)品設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，耐用性和優(yōu)越性。創(chuàng)成式軟件使工程師能夠在設(shè)計(jì)周期的早期做出更明智的決策，從而使他們能夠更快地創(chuàng)建高度優(yōu)化的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新產(chǎn)品。
但是，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件是如何賦予工程師超能力的呢？方法就在于：
01、它可以突破一切障礙：
創(chuàng)成不僅僅是設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新，而是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的徹底顛覆。通過(guò)創(chuàng)成，設(shè)計(jì)人員或工程師將功能要求（物理尺寸，材料，強(qiáng)度，重量，傳熱，流體動(dòng)力學(xué)等）輸入到創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件中；然后，創(chuàng)成引擎會(huì)尋找解決方案的所有可能組合，快速生成數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)設(shè)計(jì)選項(xiàng)。這時(shí)，設(shè)計(jì)人員或工程師就可以對(duì)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾，以根據(jù)功能和非工程要求（成本要求，材料的可用性，運(yùn)輸，供應(yīng)情況等）選擇最佳的解決方案集。
從這個(gè)意義上講，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)正在推動(dòng)下一代CAD和工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)革命的到來(lái)。因?yàn)檫@些無(wú)盡的可能性，設(shè)計(jì)工程師的角色將有可能從根本上向更高級(jí)別的產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。
現(xiàn)在，已經(jīng)有工程師在利用創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件來(lái)探索以前從未涉及過(guò)的設(shè)計(jì)方案。創(chuàng)成使他們能夠決定產(chǎn)品設(shè)計(jì)的未來(lái)面貌。例如， GE支架通過(guò)重新設(shè)計(jì)，比原始設(shè)計(jì)重量減輕了75％，同時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化以保持材料的屈服應(yīng)力。
展開(kāi) 行業(yè)洞見(jiàn) | 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件如何賦予工程師超能力？
在工業(yè)領(lǐng)域中，工程師們正熱切期盼著創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件的“超能力”，以提高其產(chǎn)品設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，耐用性和優(yōu)越性。創(chuàng)成式軟件使工程師能夠在設(shè)計(jì)周期的早期做出更明智的決策，從而使他們能夠更快地創(chuàng)建高度優(yōu)化的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新產(chǎn)品。
但是，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件是如何賦予工程師超能力的呢？方法就在于：
1、它可以突破一切障礙：
創(chuàng)成不僅僅是設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新，而是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的徹底顛覆。通過(guò)創(chuàng)成，設(shè)計(jì)人員或工程師將功能要求（物理尺寸，材料，強(qiáng)度，重量，傳熱，流體動(dòng)力學(xué)等）輸入到創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件中；然后，創(chuàng)成引擎會(huì)尋找解決方案的所有可能組合，快速生成數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)設(shè)計(jì)選項(xiàng)。這時(shí)，設(shè)計(jì)人員或工程師就可以對(duì)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾，以根據(jù)功能和非工程要求（成本要求，材料的可用性，運(yùn)輸，供應(yīng)情況等）選擇最佳的解決方案集。
從這個(gè)意義上講，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)正在推動(dòng)下一代CAD和工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)革命的到來(lái)。因?yàn)檫@些無(wú)盡的可能性，設(shè)計(jì)工程師的角色將有可能從根本上向更高級(jí)別的產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。
現(xiàn)在，已經(jīng)有工程師在利用創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件來(lái)探索以前從未涉及過(guò)的設(shè)計(jì)方案。創(chuàng)成使他們能夠決定產(chǎn)品設(shè)計(jì)的未來(lái)面貌。例如， GE支架通過(guò)重新設(shè)計(jì)，比原始設(shè)計(jì)重量減輕了75％，同時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化以保持材料的屈服應(yīng)力。
展開(kāi) 看創(chuàng)成式設(shè)計(jì)與3D打印如何釋放創(chuàng)新能力
在3D打印產(chǎn)品的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)是一個(gè)常被提到的概念。那么，究竟創(chuàng)成式設(shè)計(jì)與3D打印有著怎樣的結(jié)合點(diǎn)呢？ 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)能夠創(chuàng)造出手動(dòng)建模不易獲得的設(shè)計(jì)方案，它們擁有不同尋常的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)，而3D打印技術(shù)由于可以將復(fù)雜的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，注定已成為創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的“好伙伴”。
接下來(lái)，分享幾個(gè)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)應(yīng)用案例與他們對(duì)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的詮釋，從中我們可以進(jìn)一步了解創(chuàng)成式設(shè)計(jì)與拓?fù)鋬?yōu)化的區(qū)別，以及創(chuàng)成式設(shè)計(jì)和3D打印為產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新帶來(lái)的非凡想象。
實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的自我創(chuàng)新
首先來(lái)看三個(gè)制造業(yè)企業(yè)通過(guò)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新案例。
摩托車后懸架部件創(chuàng)新
這是一個(gè)通過(guò)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)摩托車部件的案例。
以下是創(chuàng)成式軟件給出的摩托車后懸掛架部件的設(shè)計(jì)方案，以及對(duì)部件增材制造和機(jī)械加工過(guò)程的仿真模擬。
通用汽車為了給電動(dòng)汽車減重，采用創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件重新設(shè)計(jì)了汽車座椅安全帶支架。由于這個(gè)支架是不需要顯露在外部的，因此其外觀并不是優(yōu)先考慮的因素。在設(shè)計(jì)這款支架時(shí)需要優(yōu)先考慮的因素是重量，安全性，部件數(shù)量的減少，以及可持續(xù)性和可制造性。
采用創(chuàng)成式設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)支架時(shí)，由工程師定義設(shè)計(jì)參數(shù)，如材料、尺寸、重量、強(qiáng)度、制造方法和成本約束，然后基于算法輸出符合這些標(biāo)準(zhǔn)的多個(gè)設(shè)計(jì)選項(xiàng)。在這個(gè)案例中，軟件產(chǎn)生了超過(guò)150種有效的設(shè)計(jì)選項(xiàng)。設(shè)計(jì)師和工程師可以檢查每個(gè)選項(xiàng)并選擇最符合其規(guī)定要求的設(shè)計(jì)。最終，新支架比原來(lái)的部件輕40％，強(qiáng)20％，并將八個(gè)不同的部件整合到一個(gè)3D打印部件中。
自動(dòng)生成模塊化機(jī)艙隔板
空中客車公司使用創(chuàng)成式設(shè)計(jì)來(lái)探索飛機(jī)艙隔板的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
展開(kāi) 外形酷似蜘蛛，這是有史以來(lái)最復(fù)雜的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的著陸器
為地球設(shè)計(jì)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，而將它射入太空并且實(shí)現(xiàn)著陸完全是另一回事。這就是為什么Autodesk-歐特克為NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的太空著陸器的特殊意義，這是有史以來(lái)最復(fù)雜的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的著陸器。
三種制造技術(shù)的結(jié)合
太空登陸器對(duì)NASA尤其重要，NASA現(xiàn)在已經(jīng)著眼于到達(dá)到土星和木星的衛(wèi)星，對(duì)于NASA來(lái)說(shuō)，空間著陸器越輕越好，因?yàn)檫@意味著可以節(jié)約負(fù)載能力以塞進(jìn)更多的科學(xué)儀器。
軟件公司Autodesk-歐特克和美國(guó)宇航局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的工程師們設(shè)計(jì)出了一種全新的星際著陸器，未來(lái)預(yù)計(jì)將對(duì)木衛(wèi)二和土衛(wèi)二等遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星進(jìn)行探索。它的重量大大小于美國(guó)宇航局送往其它行星和衛(wèi)星的大多數(shù)著陸器。
歐特克公司公布的這個(gè)全新的著陸器設(shè)計(jì)，外形酷似一只蜘蛛。通過(guò)歐特克的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件，這個(gè)設(shè)計(jì)方法運(yùn)用的是大自然的進(jìn)化結(jié)果的防生學(xué)計(jì)算公式。設(shè)計(jì)師和工程師們只需要將設(shè)計(jì)目標(biāo)、材料、制造材料和成本限制等數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計(jì)軟件中，設(shè)計(jì)軟件就能夠快速生成多種設(shè)計(jì)結(jié)果作為選項(xiàng)。
這個(gè)太空登陸器的設(shè)計(jì)初衷是創(chuàng)造最輕的結(jié)構(gòu)，但它仍然必須承受被射入太空的壓力，冰凍的溫度，輻射水平是地球的1000倍，以及還需要考慮結(jié)構(gòu)降落在行星（如火星）時(shí)的重力和側(cè)向力。3D科學(xué)谷了解到歐特克和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員將著陸器在深太空可能遭受的溫度和壓力等數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計(jì)軟件中，軟件根據(jù)數(shù)學(xué)算法生成了數(shù)種不同的設(shè)計(jì)結(jié)果。
這種著陸器擁有四條腿，它的身體看起來(lái)就像是科幻電影的一種道具。研究團(tuán)隊(duì)在打造這款著陸器時(shí)使用了3D打印、數(shù)控加工和鑄造三種技術(shù)。目前NASA與歐特克公司合作設(shè)計(jì)的這款著陸器主要是以實(shí)驗(yàn)為目的。在太空旅行中，承受太空惡劣環(huán)境的最佳材料就是鈦和鋁，但是這些材料也有點(diǎn)重。
展開(kāi) 
重新定義制造，賦予零件“生命力”，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的八大價(jià)值
增材制造提供了更高的設(shè)計(jì)自由以從更深的層次上變革和重新定義制造，而創(chuàng)成式軟件正在搭載增材制造這項(xiàng)制造技術(shù)以構(gòu)建面向未來(lái)的設(shè)計(jì)。本期，透過(guò)歐特克總結(jié)的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的八大價(jià)值，3D科學(xué)谷與谷友來(lái)進(jìn)一步領(lǐng)略創(chuàng)成式如何汲取自然界的靈感，從而賦予零件“生命力”，進(jìn)一步重新定義制造。
▲ 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的座椅
? Autodesk
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設(shè)計(jì)重新定義制造
創(chuàng)成式帶來(lái)的新世界
仿生學(xué)不是復(fù)制自然形狀，而是復(fù)制自然解決問(wèn)題的方法。仿生學(xué)和創(chuàng)成式設(shè)計(jì)之間的真正聯(lián)系是一些軟件如何利用自然界中發(fā)現(xiàn)的邏輯來(lái)獲得其中算法的奧秘。Autodesk Fusion 360內(nèi)置的 Project Dreamcatcher是目前創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件的一個(gè)典型代表。
▲ 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)優(yōu)化航空航天零件
? Autodesk
在 Autodesk Fusion 360 的案例中，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的想法受到仿生學(xué)中自下而上的方法的啟發(fā)。令人著迷的是，有一個(gè)算法來(lái)自“白蟻巢穴，以及白蟻使用信息素相互發(fā)送信號(hào)的方式，開(kāi)發(fā)人員創(chuàng)造了壓力或信息素梯度，核心方法非常簡(jiǎn)單，但結(jié)果卻很復(fù)雜。
有了這種受自然啟發(fā)的邏輯作為其創(chuàng)成算法的核心，創(chuàng)成設(shè)計(jì)程序必然會(huì)不時(shí)創(chuàng)成有機(jī)形狀，以不對(duì)稱和復(fù)雜的表面為標(biāo)志。但目前的制造方法無(wú)法與大自然所創(chuàng)造的奇跡相媲美，這使得創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件本身還有著很多進(jìn)化的空間。
▲ 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)
? 3D科學(xué)谷白皮書
譬如大自然中的人體，人體是單一的組件來(lái)促進(jìn)流體流動(dòng)和交互結(jié)果，而這在航空航天領(lǐng)域也有類似的活動(dòng)。
展開(kāi) 直播預(yù)告 | 基于AGD創(chuàng)成式優(yōu)化設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)快速驗(yàn)證
精彩直播預(yù)告
在現(xiàn)代制造業(yè)追求低碳高效與極致性能的浪潮下，輕量化設(shè)計(jì)與增材制造技術(shù)成為關(guān)鍵革新力量。當(dāng)增材制造從原型開(kāi)發(fā)走向批量生產(chǎn)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已無(wú)法滿足多目標(biāo)優(yōu)化與制造工藝融合的高要求，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件應(yīng)運(yùn)而生。MSC Apex Generative Design 基于 MSC Apex 平臺(tái)，以易用性為特色，不僅適用于增材制造拓?fù)鋬?yōu)化，還能在鑄造工藝約束下完成設(shè)計(jì)迭代，助力企業(yè)攻克工藝與性能平衡難題。
面對(duì)產(chǎn)品性能需求升級(jí)，單一優(yōu)化結(jié)果難以契合工程實(shí)際，MSC Apex Generative Design 與 MSC Nastran 深度協(xié)同，海克斯康推出一體化快速驗(yàn)證方案。用戶可一鍵將優(yōu)化模型導(dǎo)入 MSC Nastran 精細(xì)化驗(yàn)證，也能通過(guò)嵌入MSC Nastran 求解器實(shí)現(xiàn) “優(yōu)化 - 驗(yàn)證” 閉環(huán)迭代。這一方案顯著縮短開(kāi)發(fā)周期，保障設(shè)計(jì)從仿真到制造的可靠性，為航空航天、能源裝備、汽車等高端制造領(lǐng)域的輕量化創(chuàng)新提供有力支撐。
本期直播講堂特邀海克斯康工業(yè)軟件結(jié)構(gòu)仿真高級(jí)工程師裴延軍，講師將聚焦傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程中跨平臺(tái)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致幾何失真、邊界條件丟失引發(fā)驗(yàn)證結(jié)果失效，以及 “優(yōu)化 - 導(dǎo)出 - 驗(yàn)證 - 返工” 循環(huán)拖慢項(xiàng)目進(jìn)度等行業(yè)痛點(diǎn)，深度剖析問(wèn)題根源并分享高效解決方案，干貨滿滿，敬請(qǐng)關(guān)注！
5月15日 14:00
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? 基于AGD的輕量化設(shè)計(jì)解決方案
? AGD優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
? AGD的應(yīng)用案例
? 基于AGD優(yōu)化設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)快速驗(yàn)證的一體化解決方案
裴延軍
海克斯康工業(yè)軟件結(jié)構(gòu)仿真高級(jí)工程師
具有10多年有限元仿真經(jīng)驗(yàn)，在海克斯康負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)有限元產(chǎn)品售前售后支持、培訓(xùn)及咨詢項(xiàng)目實(shí)施。
展開(kāi) 設(shè)計(jì)仿真 | 軸承座創(chuàng)成式設(shè)計(jì)到增材制造工藝仿真應(yīng)用
增材制造技術(shù)從原理上突破了復(fù)雜異型構(gòu)件的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)材料微觀與宏觀的可控成形，從根本上改變了傳統(tǒng)“制造引導(dǎo)設(shè)計(jì)、可制造性優(yōu)先于設(shè)計(jì)、傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)理念，真正意義上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)成式式設(shè)計(jì)、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，為航空、航天、機(jī)械、汽車、電子等以及新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟了巨大空間。那么針對(duì)創(chuàng)成式增材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到增材工藝一體化評(píng)估，海克斯康提供了完整的解決方案。
01
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)解決方案
海克斯康的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件MSC Apex Generative Design具有增材制造工藝做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化功能，一改傳統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化軟件操作復(fù)雜、需多個(gè)平臺(tái)（多個(gè)人員）數(shù)據(jù)傳遞、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足等弊端，堅(jiān)持做具有高度自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)單、以應(yīng)力為導(dǎo)向的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)平臺(tái)，創(chuàng)建光順、輕質(zhì)、一體的“有機(jī)”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，真正做到為增材制造提供質(zhì)量好、重量輕、結(jié)構(gòu)美觀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
海克斯康的金屬增材制造工藝仿真解決方案Simufact Additive更是在國(guó)內(nèi)外增材制造加工領(lǐng)域享有很高的知名度，作為為全球客戶服務(wù)的增材制造的仿真解決方案，Simufact Additive可對(duì)粉床熔融、粘結(jié)劑噴射、機(jī)加等增材制造工藝進(jìn)行仿真分析。Simufact Additive軟件主要工作內(nèi)容是在3D金屬打印前，通過(guò)對(duì)打印過(guò)程、掃描策略、工藝參數(shù)、基板螺釘卸載、線割、熱處理、HIP、支撐移除等過(guò)程仿真，預(yù)測(cè)打印變形、打印開(kāi)裂、收縮線、卡刮刀等制造缺陷，軟件具有支撐優(yōu)化、變形補(bǔ)償自動(dòng)迭代優(yōu)化功能，幫助用戶優(yōu)化打印變形，做打印可行性分析、成本評(píng)估等，通過(guò)多種仿真分析方法，幫助客戶快速對(duì)比不同的打印方案，實(shí)現(xiàn)一次打印成功，降低試錯(cuò)次數(shù)，從而節(jié)省成本。與MSC Apex Generative Design搭配使用，可謂是一套完整的、智能的3D打印設(shè)計(jì)和工藝仿真的解決方案。
展開(kāi) MSC Apex Generative Design——人工智能+創(chuàng)成式設(shè)計(jì)/拓?fù)鋬?yōu)化
人工智能+創(chuàng)成式設(shè)計(jì)/拓?fù)鋬?yōu)化
從CAD與約束到CAD，無(wú)需網(wǎng)格劃分，直接輸出可用于3D打印的CAD格式文件
通過(guò)開(kāi)發(fā)軟件工具來(lái)修改零件，用于搭建設(shè)計(jì)與增材制造之間的橋梁 。這些工具利用人工智能來(lái)自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，因此只需要用戶介入定義用戶希望探索的設(shè)計(jì)目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和約束。對(duì)于新的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期需要大量的時(shí)間和精力來(lái)生成單一的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通常，最終確定設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，需要非常耗時(shí)的創(chuàng)建和測(cè)試迭代更多的設(shè)計(jì)方案。MSC Apex Generative Design 的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是使用光順的拓?fù)鋬?yōu)化來(lái)計(jì)算幾種設(shè)計(jì)變量。
僅“基本滿足”的設(shè)計(jì)要求將容易受到低質(zhì)量的影響。在測(cè)試期間或安裝之后，可能在下游出現(xiàn)的隱藏需求將會(huì)暴露這些質(zhì)量的問(wèn)題。 MSC Apex Generative Design 可以實(shí)現(xiàn)思想的自由優(yōu)化和可行性設(shè)計(jì)的可能性。這是實(shí)現(xiàn)真正的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原則。通過(guò)智能的算法驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，而不是基于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)串行設(shè)計(jì)過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)新的智能設(shè)計(jì)。
與MSC Apex Generative Design探索匯集多個(gè)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)解決方案相比，單個(gè)派生設(shè)計(jì)解決方案顯得蒼白無(wú)力。MSC Apex Generative Design創(chuàng)成式設(shè)計(jì)確定是最有前途的。以省時(shí)的方式探索設(shè)計(jì)空間的能力確保了設(shè)計(jì)過(guò)程不會(huì)成為瓶頸，從而使我們的用戶可以完全根據(jù)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)做出決策。只有通過(guò)一個(gè)變量的結(jié)果的設(shè)計(jì)空間進(jìn)行全面檢查，并在短時(shí)間內(nèi)，才能獲得最佳結(jié)果。
拓?fù)鋬?yōu)化算法提供最大的設(shè)計(jì)自由度，可以實(shí)現(xiàn)零件的合并。通過(guò)MSC Apex Generative Design 將裝配組的不同零件連接在一起，以形成一個(gè)有機(jī)的單一設(shè)計(jì)解決方案。生成一個(gè)單一的零件代替使用一個(gè)裝配體，不僅減少了重量，而且還減少使用的零件數(shù)量，并簡(jiǎn)化了相關(guān)裝配過(guò)程。零件的復(fù)雜性降低，從而節(jié)省更多。
展開(kāi) 設(shè)計(jì)仿真 | MSC Apex創(chuàng)成式設(shè)計(jì)讓電動(dòng)自動(dòng)車制造商提供更輕松的騎行體驗(yàn)
最終確定了總共17種負(fù)載情況，確保了優(yōu)化設(shè)計(jì)的魯棒性，能夠應(yīng)對(duì)日常使用中的各種挑戰(zhàn)。
從0到55：快速減重
在第一次優(yōu)化中，僅對(duì)底座的上部和自行車連接的底座進(jìn)行了優(yōu)化。這個(gè)設(shè)計(jì)中，電機(jī)的原始適配器板是組件的一部分；這種方法使重量減輕了13%。
為了進(jìn)一步減輕重量，將適配器納入下一步的優(yōu)化，從而減少了部件的組裝，可以帶來(lái)額外的輕量化。采用這種新方法，與使用316L/1.4404不銹鋼的原始設(shè)計(jì)相比，該設(shè)計(jì)的重量減輕了55%，負(fù)載下的變形減少了90%。基于應(yīng)力的優(yōu)化產(chǎn)生了均勻的應(yīng)力分布，其機(jī)械可靠性明顯高于原始設(shè)計(jì)。
圖1：仿真結(jié)果顯示整個(gè)構(gòu)件的應(yīng)力分布均勻，高應(yīng)力區(qū)域很少(紅色)。
無(wú)需組裝，直接制造
只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)，優(yōu)化結(jié)果就會(huì)反饋到標(biāo)準(zhǔn)CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))交換格式(基于NURBS)中，以便在CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)中使用參數(shù)化功能曲面進(jìn)行處理。在進(jìn)入生產(chǎn)準(zhǔn)備階段 — 即確定打印方向并生成支撐結(jié)構(gòu)之前，整個(gè)組件在MSC Apex Generative Design軟件中進(jìn)行了最終校驗(yàn)。
得益于Krause DiMaTec的高精度制造工藝，不需要對(duì)表面進(jìn)行處理，也無(wú)需進(jìn)行后處理。因此，制造的部件可以在移除與工藝相關(guān)的支撐結(jié)構(gòu)后直接安裝。無(wú)需額外調(diào)整，就可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)支架將電動(dòng)機(jī)連接到自行車上。首次試駕表現(xiàn)完美無(wú)瑕，仿生設(shè)計(jì)與制造工藝均展現(xiàn)出卓越品質(zhì)。
Krause DiMaTec GmbH總經(jīng)理Johannes Tominski博士對(duì)整體項(xiàng)目及創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件的表現(xiàn)給予了高度評(píng)價(jià)：“這個(gè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目令人印象深刻地展示了拓?fù)鋬?yōu)化和3D打印的深度融合所能創(chuàng)造的附加值。除了提升機(jī)械性能外，優(yōu)化設(shè)計(jì)還顯著改善了電機(jī)支架的視覺(jué)觀感，并為三輪車添加了一處引入注目的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。”
展開(kāi) Altair Inspire輕量化結(jié)合Midjourney，率先體驗(yàn)一把意想不到的人工智能創(chuàng)成式設(shè)計(jì)
作為一名骨灰級(jí)Altair Inspire玩家，最近也研究起了人工智能繪畫軟件Midjourney。毫無(wú)疑問(wèn)，作為目前在輕量化設(shè)計(jì)圈頂流存在的Altr Inspire，是最早一批被定義為仿真界自動(dòng)化智能化的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件之一，隨著新一代AI工具--Midjourney的出現(xiàn)，兩者間是否會(huì)有新的火花碰撞呢？
本文主要介紹基于Altair Inspire輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)后通過(guò)Midjourney圖生成圖的方法及其優(yōu)勢(shì)。
1. Altair Inspire輕量化設(shè)計(jì)
Altair Inspire是一款專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件，可以幫助工程師進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，輕量化設(shè)計(jì)是其強(qiáng)項(xiàng)之一。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，Altair Inspire可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)材料優(yōu)化和幾何形狀優(yōu)化，以達(dá)到最佳的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和重量比。
具體操作步驟如下：
（1）導(dǎo)入模型：在軟件界面中導(dǎo)入需要進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的3D模型。
（2）設(shè)置邊界條件：確定模型的約束條件和負(fù)載條件，即該部件在使用時(shí)可能承受的力大小和方向。
（3）運(yùn)行分析：軟件會(huì)自動(dòng)對(duì)模型進(jìn)行分析，得出每個(gè)單元的應(yīng)力狀態(tài)，并計(jì)算出整個(gè)結(jié)構(gòu)的總應(yīng)力狀態(tài)。
（4）優(yōu)化設(shè)計(jì)：根據(jù)所設(shè)定的約束條件和負(fù)載條件，軟件會(huì)自動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中，軟件會(huì)嘗試多種不同的形狀和材料組合，以找到最具優(yōu)勢(shì)的解決方案。
(優(yōu)化過(guò)程)
（5）查看結(jié)果：軟件會(huì)輸出Altair Inspire輕量化設(shè)計(jì)后的結(jié)構(gòu)。
2. Midjourney圖生成
Midjourney是一款A(yù)I繪畫工具，只要輸入你想到的文字，就能通過(guò)人工智能產(chǎn)出相對(duì)應(yīng)的圖片，耗時(shí)只有大約一分鐘。自今年5月推出beta版后，這款搭載在Discord社區(qū)上的工具迅速成為討論焦點(diǎn)。
展開(kāi) 免費(fèi)領(lǐng)：探索 NX 如何推動(dòng)創(chuàng)成式技術(shù)（CAD建模、拓?fù)鋬?yōu)化、3D打印...)
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)、推動(dòng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新級(jí)別，同時(shí)加快設(shè)計(jì)流程。
CIMdata 推出的這本綜合性電子書闡述了 NX 之類計(jì)算機(jī)軟件如何幫助工程師創(chuàng)建并優(yōu)化 3D 模型。此款最佳創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件融合了結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、收斂建模和 3D 打印之類技術(shù)。
閱讀此電子書，詳細(xì)了解創(chuàng)成式設(shè)計(jì)及其工作原理、探索新的設(shè)計(jì)方法并查看一些實(shí)際應(yīng)用示例。
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)技術(shù)的工作原理
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)指的是一種流程或工具集，其中基于物理場(chǎng)的仿真和其他考慮性能需求的分析方法決定產(chǎn)品的形狀和構(gòu)成。
設(shè)計(jì)工程師首先從設(shè)計(jì)需求著手，演算過(guò)程隨后評(píng)估并改變產(chǎn)品模型以進(jìn)行下一輪分析迭代。
由創(chuàng)成式設(shè)計(jì)技術(shù)生成的設(shè)計(jì)往往更加統(tǒng)一，因?yàn)楦颖普妗? 這一類設(shè)計(jì)通常既無(wú)法通過(guò)較為傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法派生，也無(wú)法使用減材制造方法加工。
但是，無(wú)論工程經(jīng)驗(yàn)如何，采用這種方法都可以獲得差異化產(chǎn)品、專家級(jí)結(jié)果、優(yōu)化的產(chǎn)品成本和改進(jìn)的可靠性。
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)囊括最佳拓?fù)鋬?yōu)化軟件
最佳創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件提供結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、形狀優(yōu)化和制造優(yōu)化功能。
結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化可以在給定設(shè)計(jì)空間內(nèi)，針對(duì)給定功能需求和約束對(duì)材料布局進(jìn)行優(yōu)化。
這樣可以減少產(chǎn)品訴求所需的材料量并減少材料浪費(fèi)和成本。
拓?fù)鋬?yōu)化和增材制造的融合，讓制造商得以生產(chǎn)先前無(wú)法生產(chǎn)的復(fù)雜形狀并加快成品的生產(chǎn)。
工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的收斂建模技術(shù)和創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件
如今，絕大部分的 CAD 解決方案僅接受精確幾何體，無(wú)法從創(chuàng)成式設(shè)計(jì)中修改小平面模型幾何體。
收斂建模正是解決問(wèn)題的途徑所在。
展開(kāi) 
人工智能給制造業(yè)帶來(lái)的三大關(guān)鍵革命
2 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)
對(duì)于制造商而言，人工智能也通過(guò)稱為創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的新過(guò)程發(fā)揮作用。設(shè)計(jì)師或工程師將設(shè)計(jì)目標(biāo) - 以及材料，制造方法和成本限制的參數(shù) - 輸入到創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件中。然后，該軟件探索解決方案的所有可能的排列，并快速“生成”設(shè)計(jì)備選方案。最后，它利用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)測(cè)試和學(xué)習(xí)每次迭代哪些有效，哪些無(wú)效。
根據(jù)Autodesk平臺(tái)工程副總裁Brian Mathews，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件可以幫助人類完成難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜建模過(guò)程，如果你正在嘗試優(yōu)化飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)，或新電動(dòng)車的擾流板或電池設(shè)計(jì) - 甚至只是用于手機(jī)外殼的塑料模具 ，通過(guò)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件，可以在一天內(nèi)完成相當(dāng)于50,000天的工程設(shè)計(jì)。
3 數(shù)字雙胞胎
數(shù)字雙胞胎是流程，產(chǎn)品或服務(wù)的虛擬模型。虛擬和物理世界的這種配對(duì)使得數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)監(jiān)控能夠在障礙發(fā)生之前阻止問(wèn)題，防止停機(jī)，并開(kāi)發(fā)新機(jī)會(huì)，甚至通過(guò)模擬來(lái)規(guī)劃未來(lái)。
通用電氣的數(shù)字雙胞胎在物理和數(shù)字世界之間搭建起一座橋梁，可以隨著時(shí)間的推移了解每一個(gè)獨(dú)特的資產(chǎn)。它們將來(lái)自傳感器和設(shè)備的數(shù)據(jù)與分析、模型和材料科學(xué)相結(jié)合，進(jìn)而不斷改進(jìn)工業(yè)部件和資產(chǎn)，甚至整個(gè)流程和工廠的數(shù)字模型。
數(shù)字雙胞胎可以節(jié)省企業(yè)寶貴的時(shí)間和資源，包括人工成本，同時(shí)保證最佳的制造性能。嵌入在制造設(shè)備中的傳感器和高級(jí)分析使其成為可能，通過(guò)響應(yīng)警報(bào)和解決機(jī)器問(wèn)題實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)。
由此，3D打印設(shè)備可以作為自己的檢查員，工業(yè)3D打印還可以整合人工智能和一定程度的自動(dòng)化，從而進(jìn)一步推動(dòng)3D打印設(shè)備進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，更深入地進(jìn)入到最終生產(chǎn)用途的零件制造過(guò)程中。在生產(chǎn)所需要的更高速的構(gòu)建率情況下，人工智能使得3D打印設(shè)備實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)測(cè)，并最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的自我糾正/補(bǔ)償，從而提高質(zhì)量控制水平。
展開(kāi) DfAM專欄 | 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)是一個(gè)人機(jī)交互、自我創(chuàng)新的過(guò)程。根據(jù)輸入者的設(shè)計(jì)意圖，生成潛在的可行性設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)者對(duì)方案經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比進(jìn)行篩選，做出最后的決策。
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)能夠創(chuàng)造出手動(dòng)建模不易獲得的設(shè)計(jì)方案，幫助工程師更好的設(shè)計(jì)產(chǎn)品以滿足用戶多種多樣的需求。創(chuàng)成式設(shè)計(jì)應(yīng)用的領(lǐng)域很廣，本文將介紹在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的應(yīng)用，并展示產(chǎn)品設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)至最終方案形成的過(guò)程。
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于文化的需求也呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢(shì)，在信息時(shí)代及多元文化背景的熏陶下，LOGO設(shè)計(jì)也必然以一種新的形勢(shì)展現(xiàn)在大眾面前，展會(huì)展館作為公共場(chǎng)所設(shè)施，已經(jīng)成為眾多文化及商業(yè)活動(dòng)舉辦的主要聚集地，其整體的輻射力和公眾關(guān)注度得到廣泛的提升。其中LOGO設(shè)計(jì)作為企業(yè)形象展示的視覺(jué)形象核心，成為展示效果中重要組成部分。
LOGO作為一個(gè)簡(jiǎn)單的符號(hào)，是企業(yè)綜合信息傳遞的媒介，LOGO對(duì)于一個(gè)企業(yè)是非常重要的，一個(gè)形象鮮明、容易識(shí)別的好的LOGO，其價(jià)值是巨大的，不但方便推廣，更有助于累積提升品牌價(jià)值。
關(guān)于LOGO應(yīng)
該具備哪些特點(diǎn)
首先是它的
識(shí)別性
，LOGO需具備特點(diǎn)鮮明，容易辨認(rèn)和記憶的特點(diǎn)；
其次是它的
區(qū)別性
，和同行能夠明顯的區(qū)分開(kāi)來(lái)；
再次是其
象征性
，能表現(xiàn)企業(yè)的無(wú)形資產(chǎn)，當(dāng)人們看到LOGO時(shí)，能通過(guò)LOGO聯(lián)想到企業(yè)所能提供的高品質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)；
同時(shí)LOGO需具備
革新性
，需隨著時(shí)代不斷演變。
展開(kāi) 洞見(jiàn) | 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)：一種新的設(shè)計(jì)方式
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)是一種使用機(jī)器學(xué)習(xí)為零件和裝配模型創(chuàng)建計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 幾何圖形的自動(dòng)化方法。用戶不是使用基于特征或直接建模方法定義形狀，而是指定設(shè)計(jì)空間，包括要保留或排除的區(qū)域、操作環(huán)境條件、材料和制造約束，通過(guò)算法計(jì)算一個(gè)或多個(gè)潛在的解決方案。然后，用戶可以過(guò)濾結(jié)果以選擇合適的選擇。生成式設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)的迭代人工驅(qū)動(dòng)方法更快，并且在許多方面更可靠。
是什么讓創(chuàng)成式設(shè)計(jì)變得更好？
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)和密切相關(guān)的拓?fù)鋬?yōu)化工具可用于Creo中的多個(gè)版本。讓我們看一下使創(chuàng)成式設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)CAD工作流程不同且更好的四個(gè)方面。
您正在將要求構(gòu)建到設(shè)計(jì)中。所有產(chǎn)品都從需求開(kāi)始。頂層需求被分解為子系統(tǒng)需求，然后被提煉成組件需求。盡管我們可能知道零件或子組件的結(jié)構(gòu)要求，但在過(guò)去，這些要求直到設(shè)計(jì)完成后才得到驗(yàn)證。通過(guò)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)，我們通過(guò)將載荷工況應(yīng)用于我們的模型來(lái)設(shè)置我們的設(shè)計(jì)。這可確保解決方案從一開(kāi)始就滿足標(biāo)準(zhǔn)。
制造方法告知設(shè)計(jì)。典型的工作流程中，使用仿真和分析工具設(shè)計(jì)和驗(yàn)證零件，然后將其交給工藝工程師，以評(píng)估是否可以使用減材制造或增材制造來(lái)制造零件。通過(guò)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)，我們將制造標(biāo)準(zhǔn)添加到優(yōu)化研究中。這些包括：
將要進(jìn)行3D打印的零件的構(gòu)建方向
注塑件的2D或3D分型線
將被銑削的零件的線性拉伸
這確保了可以使用適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ圃旖鉀Q方案。
您可以快速生成多個(gè)概念。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)總是受到進(jìn)度的限制。產(chǎn)品永遠(yuǎn)無(wú)法以足夠快的速度進(jìn)入市場(chǎng)。通常在初始設(shè)計(jì)階段，會(huì)創(chuàng)建一些潛在的概念。在機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助下，可以在比人類創(chuàng)建單個(gè)概念更短的時(shí)間內(nèi)生成多個(gè)概念。
用戶可以修改生成的模型。由創(chuàng)成式設(shè)計(jì)創(chuàng)建的零件模型會(huì)產(chǎn)生B-rep（邊界表示）幾何。
展開(kāi) DfAM專欄 | 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)小案例——奧運(yùn)領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)設(shè)計(jì)
基礎(chǔ)晶格支撐/25*25單面晶格填充效果
下一步，我們以2022北京冬奧會(huì)標(biāo)志元素為輸入，利用創(chuàng)成式設(shè)計(jì)方法提取標(biāo)志的圖形信息來(lái)對(duì)立方體外立面的晶格增加的縱向支撐進(jìn)行干擾生成圖像。
輸入圖片信息通過(guò)創(chuàng)成式程序?qū)Ц窀蓴_呈現(xiàn)圖案
這樣我們就得到了一個(gè)擁有奧運(yùn)元素，可以直接進(jìn)行3D打印無(wú)需組裝的奧運(yùn)基本單元，在對(duì)外立面干擾支撐呈現(xiàn)不同形態(tài)后的整體材料填充率不大于30%。
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)只能做到這些么？當(dāng)然不是，發(fā)揮我們想象力創(chuàng)成式設(shè)計(jì)還能有更多可能。在上文構(gòu)建的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)單元基礎(chǔ)上我們構(gòu)想結(jié)合硬件電路控制讓立方體的左右兩面充分利用起來(lái)成為L(zhǎng)ED點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的動(dòng)態(tài)變化。
點(diǎn)陣原理介紹
在了解LED點(diǎn)陣的控制電路的基本原理后，我們需要解決的第一個(gè)問(wèn)題就是如何定義點(diǎn)陣的坐標(biāo)位置，以便后期分別給與對(duì)應(yīng)LED顏色信息。
點(diǎn)陣原理
我們想到在預(yù)設(shè)外立面每個(gè)晶胞單元內(nèi)設(shè)置一個(gè)LED,這樣位置信息就能夠跟我們通過(guò)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)晶格位置坐標(biāo)關(guān)聯(lián)起來(lái)，構(gòu)建25*25 LED點(diǎn)陣通過(guò)提取晶格行列坐標(biāo)信息單獨(dú)給與每個(gè)LED輸入亮暗色彩等信息。
接下來(lái)，我們以亮燈呈現(xiàn)國(guó)旗為例，將預(yù)設(shè)任意國(guó)家國(guó)旗圖片利用創(chuàng)成式設(shè)計(jì)來(lái)提取相應(yīng)坐標(biāo)色值信息作為給與LED亮燈色彩信息，實(shí)現(xiàn)讓點(diǎn)陣呈現(xiàn)相應(yīng)色彩圖案。
創(chuàng)成式程序?qū)崿F(xiàn)圖片提取色值信息并顯示
控制原理層面實(shí)現(xiàn)僅僅是一方面，我們還要考慮增材制造環(huán)節(jié)如何構(gòu)建電路實(shí)現(xiàn)LED安裝，在前文LED原理中我們可以知道驅(qū)動(dòng)LED需要一個(gè)簡(jiǎn)單雙層板電路板。
展開(kāi) 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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