La conception générative (conception générative) est un processus de conception piloté par ordinateur et IA qui crée automatiquement des produits en fonction des exigences et des contraintes définies par l'utilisateur. Ou, en bref, le logiciel conçoit une pièce ou un produit en fonction des attributs du produit et des objectifs de conception suggérés par l'utilisateur. L'impression 3D présente suffisamment d'avantages pour fabriquer des pièces conçues de manière générative.
Plus il y a de variables saisies dans le logiciel de conception générative, telles que l'utilisation prévue, la méthode de fabrication, les matériaux disponibles, etc., meilleure sera la conception par ordinateur. Les produits conçus avec un logiciel ont généralement une apparence curviligne et une structure qui ressemble à la forme d'une branche d'arbre ou d'un squelette. La conception générative a été comparée au processus évolutif d'essais et d'erreurs que la nature traverse pour arriver à des structures optimales, et à un rythme beaucoup plus rapide. L'utilisation de la conception générative présente de nombreux avantages, tels que l'économie de matériaux tout en garantissant une résistance élevée.
Par exemple, le support ci-dessous, le support à droite est la conception originale. Le renfort de gauche est la pièce optimisée pour réduire l'utilisation de matériau tout en conservant la même résistance et en respectant les mêmes dimensions. L'échafaudage final peut être moulé par injection, usiné ou imprimé en 3D. Les conceptions générées par l'IA sont souvent si complexes qu'elles ne peuvent être fabriquées que par des méthodes d'impression 3D.
Aussi puissante que soit la conception générative, elle ne remplacera pas les concepteurs ou les ingénieurs. Le logiciel de conception générative n'est que l'outil qu'ils utilisent pour accélérer la conception et optimiser les pièces. L'IA peut générer une variété de résultats, comparer les différences entre différents résultats et trouver la solution optimale, ce qui est difficile à faire pour les concepteurs en peu de temps.
De nombreux produits logiciels présentent des capacités de conception générative qui utilisent des algorithmes pour traduire les exigences des pièces en géométrie et conception de produit. Cependant, au lieu de générer des dizaines ou des centaines d'options, ils améliorent des pièces individuelles (ce qui ressemble beaucoup à la conception paramétrique). Les deux concepts sont similaires, mais la conception générative est souvent associée à plusieurs options pour une conception plutôt qu'à plusieurs itérations.
Logiciel de conception générative
Les algorithmes d'optimisation de forme, ou optimisation de la topologie, s'attaquent depuis longtemps à l'un des problèmes d'ingénierie les plus fondamentaux : comment fabriquer des pièces suffisamment solides avec le moins de matière possible. La conception générative de l'IA d'aujourd'hui va encore plus loin en offrant une pléthore d'options. Surtout, les ingénieurs ne sont plus limités par leur niveau de compétence, leur expérience ou leur créativité. À la fin d'une analyse de conception générative, les ingénieurs ont un concept qui peut être exploré et affiné ou une solution de conception prête à fabriquer qui répond pleinement à toutes les exigences du projet en matière de poids, de charges, de matériaux, etc.
La conception générative est un outil créatif et, comme de nombreux autres processus assistés par ordinateur, elle a besoin d'un humain pour la piloter. Par conséquent, le succès est lié à la qualité des données saisies par l'utilisateur. Ici, nous pouvons emprunter le concept de GIGO à l'informatique ("garbage in, garbage out"), de mauvaises données d'entrée produiront de mauvais résultats. Bien que les outils de conception générative permettent à presque tout le monde de maîtriser des conceptions complexes, ne sous-estimez pas les compétences requises pour définir correctement les conditions initiales de la pièce souhaitée. En général, les informations nécessaires au logiciel de conception générative pour résoudre un problème incluent :
●Les contraintes physiques sur l'espace de conception, y compris chaque interface de la nouvelle pièce dans l'assemblage plus grand (telles que les trous de montage) et l'espace que la nouvelle pièce ne peut pas occuper. La conception générative est souvent utilisée pour reconcevoir des pièces afin de prendre moins de place.
● Conditions aux limites pour les forces et les charges, y compris les zones qui doivent être renforcées ou simplifiées pour résister aux contraintes de mouvement ou de fonctionnement.
● Définition de critères ou d'objectifs, tels que la réduction de la masse ou du coût d'une pièce et la définition du facteur de sécurité requis pour le projet.
● Faisabilité du processus de fabrication, c'est l'avantage de la fabrication par impression 3D. L'impression 3D elle-même a une flexibilité extrêmement élevée, ce qui convient parfaitement à la fabrication de pièces de conception générative.
●Matériaux de fabrication. Si plus d'un matériau est choisi, différentes solutions de conception seront fournies pour chaque matériau afin de répondre aux exigences du projet.
Quels sont les avantages du design génératif ?
Maintenant que nous comprenons ce qu'est réellement la conception générative et ce qu'elle peut faire, identifions les avantages pratiques de l'application de ces outils dans la fabrication de pièces :
● Créativité. La conception générative supprime toutes les contraintes créatives associées aux processus de conception traditionnels, créant les meilleures formes et formes non conventionnelles inimaginables par l'homme.
● Équilibrer les priorités. Il peut explorer des solutions basées sur les aspects de performance et les capacités de fabrication déjà disponibles sur un site donné.
● Réduire l'analyse. Les simulations de test et de calcul intégrées réduisent toute autre analyse coûteuse d'ingénierie virtuelle assistée par ordinateur (IAO).
● Réduire la charge de travail. Il libère les professionnels des tâches fastidieuses d'essais et d'erreurs et augmente la productivité en fournissant des centaines de solutions de conception possibles.
● Réduire l'erreur humaine. En automatisant une grande partie du processus de conception, le risque d'introduire une erreur humaine dans la conception est réduit.
● Réduire les coûts. Économisez de l'argent en proposant des conceptions hautes performances utilisant moins de matériaux et en réduisant le temps de développement et le délai de mise sur le marché.
● Partiellement fusionné. En particulier lors de l'utilisation de processus de fabrication additive, les ingénieurs peuvent explorer les possibilités de consolider des pièces et de remplacer des assemblages entiers par une seule pièce. Cela peut avoir un impact économique positif sur les chaînes d'approvisionnement et les programmes de maintenance.
Algorithmes et esthétique : l'avenir de la conception générative
Alors que l'Internet des objets et l'intelligence artificielle deviennent de plus en plus répandus dans notre vie quotidienne, la conception générative pourrait devenir la norme dans la conception de produits. Cette technologie offre des conceptions qui auront non seulement un impact positif sur l'industrie mais aussi sur l'environnement Parce que moins de ressources sont nécessaires pour produire des produits de tous les jours. À l'heure actuelle, le développement de logiciels génératifs est également très rapide, notamment Fusion 360, Creo Generative Design Extension, Ansys Discovery, nTopology, Dassault Systèmes CATIA Generative Design Engineering, etc. Vous pouvez utiliser ces logiciels en combinaison avec le processus d'impression 3D pour créez vos propres pièces de conception générative.