Generative Konstruktion ist auf allgemeiner Ebene relativ einfach zu beschreiben. Es handelt sich um eine Funktion von CAD-Anwendungen für generatives Engineering, die autonom eine Reihe von Konstruktionsalternativen unter Berücksichtigung einer bestimmten Anzahl von Zwangsbedingungen erzeugt. Hierfür ist weder eine Anleitung noch eine Interaktion durch Konstrukteure notwendig, wodurch diese für andere Aufgaben verfügbar sind. Nach der Fertigstellung können die Ingenieure wählen, welche Konstruktionsentwürfe sie genauer überprüfen möchten. Im Ganzen beschleunigt dies den Konstruktionsprozess, ohne dass der Ingenieur besondere Aufmerksamkeit investieren muss.
Generative Konstruktion im CAD-Bereich ist ein innovativer Ansatz, bei dem Algorithmen und künstliche Intelligenz (KI) verwendet werden, um mehrere Konstruktionsoptionen basierend auf festgelegten Parametern und Einschränkungen zu generieren. Dies ermöglicht Konstrukteuren und Ingenieuren, eine breite Palette potenzieller Lösungen zu erforschen und Konstruktionen für verschiedene Ziele wie Gewichtsreduzierung, Materialeffizienz, Kostenminimierung und Leistungssteigerung zu optimieren. Generative Konstruktion in CAD ist besonders wertvoll für komplexe technische Herausforderungen, bei denen traditionelle Konstruktionsmethoden durch Zeit, Ressourcen oder menschliche Kreativität begrenzt sein können. Durch die Nutzung von Rechenleistung und generativen Engineering-Algorithmen ermöglicht es die generative Konstruktion, optimierte, innovative Lösungen zu entwickeln, die die Grenzen des Möglichen bei der Produktkonstruktion und -entwicklung erweitern.
Hauptmerkmale des generativen Engineerings im CAD
Algorithmusoptimierung durch generative Konstruktion:
Generative Konstruktionsalgorithmen analysieren Eingabeparameter wie funktionale Anforderungen, Materialeigenschaften, Fertigungseinschränkungen und Leistungskriterien, um Konstruktionslösungen zu generieren.
Iterative Exploration bei generativer Konstruktion:
Konstrukteure können schnell und effizient zahlreiche Konstruktionsalternativen erkunden. Konstruktionstools generieren in der Regel eine Vielzahl von Konstruktionsoptionen, die dann anhand bestimmter Kriterien bewertet werden können.
Komplexe Geometrie bei generativer Konstruktion:
Generative Konstruktion erzeugt oft komplexe geometrische Formen und Strukturen, die manuell schwer zu konzipieren sind. Diese Konstruktionen können das volle Potenzial fortschrittlicher Fertigungstechniken wie der additiven Fertigung (3D-Druck) ausschöpfen.
Multidisziplinäre Optimierung durch generative Konstruktion:
Generative Konstruktion kann Konstruktionen über mehrere Disziplinen hinweg optimieren, z. B. Strukturanalyse, Strömungsdynamik, Wärmemanagement und elektromagnetische Simulationen, um eine optimale Leistung in Bezug auf verschiedene Kriterien zu erzielen.
Human-in-the-Loop bei generativer Konstruktion:
Während Algorithmen für Konstruktion die Erstellung von Konstruktionsalternativen automatisieren, spielen menschliche Konstrukteure eine entscheidende Rolle bei der Spezifizierung von Konstruktionsanforderungen, der Bewertung der generierten Optionen und der Verfeinerung der endgültigen Konstruktion.
Design-Space-Exploration bei generativer Konstruktion:
Generative Konstruktion ermöglicht es, den gesamten Design-Space zu erkunden und innovative Lösungen aufzudecken, die mit traditionellen Konstruktionsmethoden möglicherweise nicht berücksichtigt wurden.
Parametrische Modellierung bei generativer Konstruktion:
Generative Konstruktion verwendet häufig parametrische Modellierungstechniken, bei denen Konstruktionsparameter definiert und manipuliert werden, um die Generierung von Konstruktionsalternativen voranzutreiben.
Generative Konstruktion und Topologieoptimierung
Generative Konstruktion unterstützt wichtige Funktionen wie die Topologieoptimierung für die Durchführung von Struktursimulationen und das Entfernen von Lastgewicht aus leeren Bereichen in Materialien. Siemens NX 12 ist die einzige Software für generative Konstruktion, die eine Topologieoptimierung auf Basis einer konvergenten Modellierungstechnologie einbettet, mit der eine einheitliche 3D-Modellierungsfunktion für Kombinationen von Facetten- und B-Rep-Daten möglich ist. Das Ergebnis sind leichtere Bauteile ohne Beeiträchtigung der Konstruktionsabsicht oder der Integrität.
Generative Konstruktion und Facettenmodellierung zur Unterstützung von Konstrukteuren
Generative Konstruktion ist eine softwarebasierte CAD-Konstruktionsfunktion, bei der ein Konstrukteur mithilfe von KI-Algorithmen Hunderte potenzieller Entwürfe für eine Produktidee generiert und bewertet. Der Prozess der generativen Konstruktion beginnt mit der Definition der Ziele und Einschränkungen des Projekts. Dazu gehören unter anderem Konstruktionsparameter wie:
- Produktgröße oder geometrische Abmessungen
- Zulässige Lasten und Betriebsbedingungen
- Zielgewicht
- Materialien
- Fertigungsverfahren
- Kosten pro Einheit
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