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创成式设计

工程中的创成式设计实现了与人工智能的设计协同。计算机算法根据指定的标准和约束条件探索一系列可能的设计解决方案,以生成新产品的潜在设计方案或当前产品设计的改进方案。

什么是创成式设计?

概括来说,创成式设计相当简单。所谓创成式设计,就是可在一定数量的约束条件下,自主生成大量备选设计方案的 CAD 创成式工程应用程序功能。此功能无需工程师的指导或参与,可以让他们将更多精力投入到其他任务上。生成设计后,工程师可以从中选择想要深入探索的设计。总之,这种方法可以加快设计流程,且无需工程师的时刻关注。

计算机辅助设计 (CAD) 中的创成式设计是一种创新方法,涉及使用算法和人工智能 (AI) 根据指定的参数和约束条件生成多个设计方案。它使设计师和工程师能够探索各种潜在的解决方案,并针对各种目标优化设计,例如减轻重量、提高材料效率、降低成本和增强性能。CAD 中的创成式设计对于复杂的工程挑战特别有价值,因为传统设计方法可能会受到时间、资源或人的创造力等因素的限制。通过利用计算能力和生成式工程算法,创成式设计可赋能设计师创建优化的创新解决方案,突破产品设计和工程的界限。

CAD 中创成式工程的主要特点

创成式设计中的算法优化:

创成式设计算法能够分析输入参数,例如功能要求、材料属性、制造约束和性能标准,从而生成设计解决方案。

创成式设计中的迭代探索

设计师可以快速高效地探索多种备选设计方案。创成式设计工具通常会生成大量设计方案,设计师可以根据特定标准对这些方案进行评估。

创成式设计中的复杂几何图形

创成式设计通常会生成复杂的几何形状和结构,而这些形状和结构可能难以手动构思。这些设计可以充分利用增材制造(3D 打印)等先进制造技术的潜力。

创成式设计中的多学科优化

创成式设计可以优化多个学科的设计,例如结构分析、流体动力学、热管理和电磁仿真,从而实现满足各种标准的高性能。

创成式设计中的“人在环”

虽然创成式设计算法可以自动生成备选设计方案,但人类设计师在明确设计要求、评估生成的设计方案和优化最终设计方面发挥着至关重要的作用。

创成式设计中的设计空间探索

创成式设计允许设计师探索整个设计空间,发现使用传统设计方法可能考虑不到的创新解决方案。

创成式设计中的参数化建模

创成式设计通常利用参数化建模技术,通过定义和控制设计参数生成备选设计方案。

创成式设计和拓扑优化

创成式设计支持许多关键功能,例如拓扑优化,用于执行结构仿真和消除材料空白区域的载荷重量。Siemens NX 12 是一款创成式设计软件,嵌入了基于收敛建模技术的拓扑优化功能,该技术可利用小平面和 B-rep 数据的组合实现统一的 3D 建模功能。这样可以制造出更轻的组件,而不会影响设计意图或完整性。

为工程师提供创成式设计与小平面建模技术

创成式设计是一种 CAD 工程软件功能,通过设计师与人工智能算法协同,生成并评估针对一个产品创意的数百种潜在设计方案。如要进行创成式设计,首先要确定项目的目标和约束条件,包括但不限于设计参数,例如:

  • 产品尺寸或几何尺寸
  • 容许载荷和工作条件
  • 目标重量
  • 材料
  • 制造方法
  • 单位成本

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从创成式设计流程生成的多个设计方案。

了解优势所在

通过使用创成式设计,工程师可以在通常所需的一小部分时间内创建和仿真数千种设计(其中许多设计可能是他们自己没有设想过的)。创成式设计过程可以产生高度定制的复杂形状,作为理想的解决方案

创成式设计中的设计优化

创成式设计算法根据定义的参数(如材料、制造方法、性能要求)探索多种设计可能性,从而实现比传统设计更轻、更坚固或更高效的设计

使用创成式设计应对复杂性

创成式设计可以处理复杂的几何图形,而这些几何图形对于人类设计师来说可能是难以或不可能想象的。这允许创建针对特定功能进行优化的复杂、有机的形状

创成式设计可节省时间和成本

通过实现设计流程自动化,创成式设计可以显著减少生成多个备选设计方案所需的时间。这种效率可转化为成本节约,尤其是在设计迭代频繁的情况下

CAD 中创成式设计工具的更多优势

  • 创新和创造力:创成式设计可以探索人类设计师可能没有考虑的非常规形状和配置,催生新颖的设计解决方案。这促进了创新,并为产品开发开辟了新的可能性。
  • 性能增强:通过这种方法生成的设计通常是针对特定的性能标准量身定制的,例如结构强度、空气动力学、散热等。这样设计出的产品在真实条件下性能更佳。
  • 可持续性:创成式设计可以优化材料使用和减少浪费,实现更可持续的设计。通过创建更轻、更高效的结构,减少制造和运输对环境的影响。
  • 定制:创成式设计可以轻松满足定制需求。通过调整输入参数,设计师可以生成针对个人偏好或特定用例量身定制的设计。
  • 迭代改进:创成式设计有助于快速迭代和改进。设计师可以快速评估多个备选设计方案,完善其标准,并生成新的迭代,直到找到理想的解决方案。

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