微课 l 创成式设计方法及应用

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主题

创成式设计方法及应用

分享嘉宾

张效军

北京安世亚太科技股份有限公司

先进设计与制造高级技术专家、创成式设计专家,创新咨询专家。

本期亮点

以全面的视角理解创成式设计;

随形晶格的设计方法、TPMS建模方法、通过受力直接查找优化几何形状的方法、创成式设计如何做系统级正向设计。

Pera_1来源:安世亚太

创成式设计(Generative Design)也称为“生成式设计”或“衍生式设计”,也有的称其为“算法辅助设计”或“计算性设计”,建筑领域的人们习惯称之为“参数化设计”。这种设计方法在最近的十年中在建筑和视觉艺术领域都得到了广泛应用,近两年此方法已经扩展到产品造型设计应用。

由于创成式设计与计算机技术的深度结合,各大CAD厂商也看到其在产品结构设计方面的潜力,纷纷推出基于拓扑优化算法的零件级别的创成式设计功能,开始了设计过程的数字化转型。但这种转型并不彻底:首先拓扑优化不能支撑产品系统(包括子系统)级别的设计;其次,拓扑优化的前端边界条件的设置以及后端的几何光顺处理等等都还是人机交互式的传统建模方法。

而随着制造技术的进步,特别是增材制造技术的成熟,工程师们需要更加灵活和功能强大的设计方法和工具给他们赋能,帮助他们更好地设计产品以满足用户多种多样的需求,以更快的速度实现设计迭代。

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

Pera_2来源:安世亚太

创成式设计绝不仅仅是拓扑优化,而是一种支撑整个正向设计过程的系统性的数字化方法。通过创成式设计,工程师们能够把各种系统关系直接融合进设计建模过程中来,还可以自主地运用众多的成熟算法,如参数化系统、形状语法、L-系统、元胞自动机、拓扑优化算法、进化系统和遗传算法,各种仿生算法和AI来辅助设计和建模过程,以帮助实现各类设计目标,甚至可以直接与物理世界交互,通过数字孪生模型辅助设计和验证过程。这将是设计范式的变革,这一范式变革通过数字化和模型化,以更少的能量,以信息换能量或信息换物质的方式来减少和消除不确定性,进而大大提升开发效率。

本期微课以较全面的视角对创成式设计做一个综述,并介绍安世亚太提出的创成式设计的方法流程,并通过一些实例展示创成式设计方法在产品设计中的应用潜力。

 

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