광범위한 시각에서 보면 제너러티브 설계는 비교적 간단합니다. 제너러티브 설계는 CAD 제너러티브 엔지니어링 애플리케이션 기능으로, 정해진 수의 제약 조건에 따라 자율적으로 여러 설계 대안을 생성합니다. 이 작업은 엔지니어의 지침이나 개입 없이 수행할 수 있어 엔지니어는 다른 작업에 집중할 수 있습니다. 설계가 완료되면 엔지니어는 어떤 설계를 더 꼼꼼히 살펴볼지 선택할 수 있습니다. 전체적으로 엔지니어가 구체적인 관심을 기울이지 않아도 설계 프로세스의 속도를 높일 수 있습니다.
CAD(Computer-Aided Design)의 제너러티브 설계는 알고리즘과 AI(인공 지능)를 사용하여 지정된 매개변수와 제약 조건을 기반으로 여러 설계 옵션을 생성하는 혁신적인 접근 방식입니다. 이를 통해 설계자와 엔지니어는 광범위한 잠재적 솔루션을 탐색하고 중량 감소, 재료 효율, 비용 최소화, 성능 강화와 같은 다양한 목표에 맞추어 설계를 최적화할 수 있습니다. CAD의 제너러티브 설계는 기존 설계 방법이 시간, 리소스 또는 인간의 창의성에 의해 제한될 수 있는 복잡한 엔지니어링 문제에 특히 유용합니다. 제너러티브 설계는 컴퓨팅 성능과 제너러티브 엔지니어링 알고리즘을 활용하여 설계자가 제품 설계 및 엔지니어링의 가능성을 확장하며 최적화되고 혁신적인 솔루션을 구현하도록 지원합니다.
CAD의 제너러티브 엔지니어링의 주요 특성
제너러티브 설계 알고리즘의 최적화
제너러티브 설계 알고리즘은 기능 요구사항, 재료 속성, 제조 제약 조건, 성능 기준 등 입력 매개변수를 분석하여 설계 솔루션을 생성합니다.
제너러티브 설계의 반복 탐색:
설계자는 수많은 설계 대안을 빠르고 효율적으로 탐색할 수 있습니다. 제너러티브 설계 도구는 일반적으로 다양한 설계 옵션을 생성하며, 이러한 옵션은 특정 기준에 따라 평가할 수 있습니다.
제너러티브 설계의 복잡한 지오메트리:
제너러티브 설계는 수동방식으로 고안하기 어려울 수 있는 복잡한 기하학적 모양과 구조를 생성하는 경우가 많습니다. 이러한 설계는 적층 제조(3D 프린팅)와 같은 고급 제조 기술의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다.
제너러티브 설계에서의 다분야 최적화:
제너러티브 설계는 구조 해석, 유체 역학, 열 관리 및 전자기 시뮬레이션과 같은 여러 분야에 걸쳐 설계를 최적화하여 다양한 기준에서 최적 성능을 실행할 수 있습니다.
제너러티브 설계의 HiL(Human-in-the-loop):
제너러티브 설계 알고리즘은 설계 대안 생성을 자동화하는 반면, 설계자는 설계 요구사항을 지정하고, 생성된 옵션을 평가하고, 최종 설계를 개선하는 데 중요한 역할을 합니다.
제너러티브 설계의 설계 공간 탐색:
제너러티브 설계를 통해 설계자는 전체 설계 공간을 탐색하여 기존 설계 방법으로는 고려하지 않았을 수 있는 혁신적인 솔루션을 파악할 수 있습니다.
제너러티브 설계의 파라메트릭 모델링:
제너러티브 설계는 종종 파라메트릭 모델링 기법을 활용하며, 여기서 설계 매개변수는 설계 대안의 생성을 주도하도록 정의 및 조정됩니다.
제너러티브 설계 및 토폴로지 최적화
제너러티브 설계는 토폴로지 최적화와 같은 주요 기능을 지원하여 구조 시뮬레이션을 수행하고 재료의 빈 영역에서 하중 중량을 제거합니다. Siemens NX 12는 컨버전트 모델링 기술을 기반으로 하는 토폴로지 최적화를 내장한 유일한 제너러티브 설계 소프트웨어로, 파셋 및 B-rep 데이터의 조합에 대한 통합 3D 모델링 기능을 실행합니다. 그 결과 설계 의도 또는 무결성을 저해하지 않고 더 가벼운 컴포넌트를 얻을 수 있습니다.
제너러티브 설계 및 파셋 모델링을 활용한 엔지니어 역량 강화
제너러티브 설계는 CAD 엔지니어링 소프트웨어에 내장된 기능으로, 설계자가 인공 지능 알고리즘을 활용하여 제품 아이디어에 대해 가능한 수백 개의 설계를 생성하고 평가할 수 있습니다. 제너러티브 설계 프로세스는 프로젝트의 목표와 제약 조건을 정의하는 것으로 시작합니다. 여기에는 다음과 같은 설계 매개변수가 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다.
- 제품 크기 또는 기하학적 치수
- 허용 하중 및 작동 조건
- 타겟 무게
- 재료
- 제조 방법
- 단위당 비용
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