专栏 l 创成式设计综述-软件应用

special_1 创成式设计(Generative Design)是通过编写算法和程序来设计的过程,是一个人机交互、自我创新的过程,具体来说由设计师选择生成模型的策略、编写算法,以人机交互的参数化建模,根据客观的设计目标,结合仿真、优化方法,直到获得最优化的设计。 创成式设计起源于建筑领域,最近的十年中在建筑设计和视觉艺术领域得到广泛应用,随着增材制造-3D打印技术在工业制造中的应用,创成式设计逐渐被应用于工业制造领域。创成式设计能够创造出手动建模所不易获得的设计方案,它们拥有复杂几何结构,而增材制造技术在工业制造中的应用优势之一是制造复杂的结构,可以说创成式设计与增材制造技术是天生的“好伙伴”,创成式设计将进一步释放增材制造的应用潜能。 用于工业零部件设计的创成式设计软件也正在变得更加符合制造需求,例如CAD 软件企业Autodesk发布了Fusion 360 创成式设计2.5轴版本,将3D打印与传统的CNC铣削实现更好的结合,该软件实现的设计打破了创成式设计所为人熟悉的“仿生学外形”,外形上看上去更接近传统的设计。 .专栏文章将分两期分享创成式设计的软件实现及典型案例,本期分享的为软件实现部分。

Pera_GD_1几家CAD厂商的创成式设计宣传图片。来源:安世亚太

block 软件实现 pera_global 既然创成式设计是通过编程进行的,那么,创成式设计的软件一定要有一个编程环境,此外还需要一个模型显示环境用于显示程序生成的模型,如图1所示。在给工程师使用的设计软件中,生成算法应该是灵活和可定制的,它们不应该被施加特定的结构或类型的关系。 可以说,软件系统应该仅提供一个工作环境,在该工作环境中,工程师能够在其中编制和执行其自己的算法,算法对于工程师来说是白盒或灰盒。如果是完全的黑盒系统,不能算作是创成式设计软件,而仅仅是创成式算法的一个运行环境。

Pera_GD_2图1 创成式设计软件工作环境[1]。来源:安世亚太

几款符合创成式设计软件特征的软件: Processing 一个为开发面向图形的应用(visually oriented application)而生的简单易用的编程语言和编程环境。Processing的创造者将它看作是一个代码素描本。它尤其擅长算法动画和即时交互反馈,所以近年来在交互动画,复杂数据可视化,视觉设计,原型开发和制作方向越发流行,大家都喜欢这个可爱贴心、简洁好用的编程工具。自2001年以来。有数万名学生、艺术家、设计师、研究人员和爱好者使用Processing进行学习和原型设计。

Pera_GD_3图 2 Processing。来源:安世亚太

Grasshopper(GH) 对于正在使用生成算法探索新形状的设计师而言,是与Rhino的3-D建模工具紧密集成的图形算法编辑器。与RhinoScript和Processing不同,GH不需要编程或脚本知识,但设计人员仍然能够构建从简单到令人敬畏的模型生成程序。因为GH的开放性、易用性,聚集了众多的爱好者和研究者,他们还在不断补充着GH的功能,已经形成了一个快速自我发展的生态系统。我们现在几乎可以用它做任何与设计相关的事。

Pera_GD_4图3 Grasshopper。来源:安世亚太

GenerativeComponents(GC) Bentley Systems的参数化和关联性设计系统,为用户提供探索设计空间的新方法。GC通过以图形方式表示元素及其之间的关系来捕获设计意图,从而实现高效的设计探索和重用,而无需为每个场景手动重建模型。GC可让设计人员以图形方式完成工作,或在合适的情况下将图形、脚本和编程组合在一起。

Pera_GD_5图 4 GenerativeComponents。来源:安世亚太

Dynamo Autodesk旗下的Revit下的一种可视化脚本语言,经常被说成是Revit上的Grasshopper,实际上两者各有优势,GH的强项在于生成复杂几何形体,而Dynamo for Revit出色之处在于管理建筑信息。Dynamo定位很清楚,建筑、BIM。

Pera_GD_6图5 Dynamo for Revit。来源:安世亚太

Sverchok for Blender 也是一款参数化建模软件,主要用于3D动画创作。

Pera_GD_7图6 Sverchok for Blender。来源:安世亚太

在后续的专栏文章中,安世亚太将分享创成式设计的典型案例,敬请关注。 参考文献 [1] AAD_Algorithms-AidedDesign 2014 by le penseur, Printed inItaly {September 2014) writer 张效军 机械电子工程专业工学硕士,中国机械工程学会 注册机械设计工程师,高级工程师。现任安世亚太公司先进设计与制造高级技术专家、创新咨询专家。 具有14年教师工作经历,10年企业产品研发经验,9年创新咨询、设计方法研究经历。多项专利的第一发明人,所获得的多项专利均已成功应用在产品上;其中CN102141507A使产品的关键指标的合格率从原来的不足10%提高到95%以上,并且实现了全自动调校,并且没有增加成本。 文章来源:安世亚太

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