ジェネレーティブデザイン、プロトタイピング、CNCフライス盤

プロトタイピングを社内に持ち込む、または独自のプロトタイピングラボを構築するという任務を負っている場合、評価する情報が圧倒的に豊富であることに気付くかもしれません。

機能からコスト、スペース要件、騒音、振動、無駄、エネルギー効率への懸念まで、運用の特定のニーズを切り分けて対応する機能は複雑になる可能性があります。

これは、製造業が進化し、ジェネレーティブデザインなどの新しいプロセスが中心となり、検討がさらに複雑になるにつれて特に当てはまります。

現代の機械工場は最近それを報告しました、

これらの最先端の開発と、プロトタイプラボでのCNCフライス盤と完全に調和したジェネレーティブデザインの仕組みについて詳しく学びましょう。

ジェネレーティブデザインの起源

ジェネレーティブデザインは、特に自然界と進化への感謝に根ざした視点で、実用的および哲学的な観点から製造が行われてきた方法を混乱させています。

「進化論は、何十億年にもわたって、地球に生息する動植物種を完成させ、生き残り、繁栄できるものを優先して、最適とは言えない設計を破棄してきました」と、インダストリーウィークのラニリチャードソンは書いています。

同様に完成されたプロセスを追求するために、リチャードソンは次のように質問します。そして、そのプロセスをスピードアップして、数年や数年ではなく、数分と数秒で完了することができたらどうでしょうか？」

「機械学習を使用して進化的アプローチを回避し、最適な形に切り詰める」ジェネレーティブデザインを入力してください。

プロトタイプを本番環境に導入するプロセスを革新することにより：

この新しい哲学は、人工知能と再考された設計プロセスのおかげで勢いを増しています。本質的に、設計プロセスは「通常、一連の削減的な改良であり、より広い範囲で設計概要を検討し、可能な限り最良の解決策が見つかるまでそれを絞り込みます。」

人工知能をジェネレーティブデザインに統合することで、プロトタイピングの実現方法が変化し、これまで実現できなかったより多様な結果が可能になりました。

インダストリーウィークによると：

この否定できない勢いを考慮に入れて、ジェネレーティブデザインは製造モデルのどこに適合しますか？

ジェネレーティブデザインはメーカーにとって何を意味しますか？

現代の製造業は、これまでになく迅速に市場に届けることができるより良い製品に対する消費者の需要によって常に挑戦されています。このスピードの必要性は、これまで以上に優れた製品の絶え間ない追求と相まって、製造プロセスに負担をかけることを証明する可能性があります。

ジェネレーティブデザインに固有の人工知能の利点を入力してください。「しかし、人工知能の多くの最新のアプリケーションと同様に、基本的な概念は次のとおりです。十分なコンピューティング馬力をプールすると、ネットワークは非常に複雑なタスクの多くの反復を非常に迅速に完了することができます。 」

競争力を維持し、収益を保護するために、ますます多くのメーカーが、「エンジニアとデザイナーが同様に、より革新的かつ効率的な方法で設計問題に取り組むことを可能にする重要な戦略として、ジェネレーティブデザインに依存するようになっています。最終的に、これにより設計とプロトタイピングのプロセスが短縮され、革新的な製品が市場に出るまでの時間が短縮されます。」

ジェネレーティブデザインは実際に何を生成しますか？

より良い質問は、何が生成されないのかということかもしれません。

ジェネレーティブデザインは、航空、自動車、防衛など、さまざまな分野に有望な影響を及ぼします。

製造業は、この強化されたデザイン思考の追加アプリケーションを計画していますが、「椅子などの家庭用品から、車のシャーシや飛行機のパーティションの工業デザインまで、これらのツールが現在すでに使用されている例は数多くあります。」

航空宇宙および自動車産業の場合、「ジェネレーティブデザインは、エンジニアが部品の重量を最小限に抑え、剛性を最大限に高め、コストを削減し、材料の使用を最適化するなどの目標を達成するのに役立ちます。ジェネレーティブデザインを使用すると、部品の重量を従来の製造を使用した場合の最大30％から、積層造形を使用した場合の70％に減らすことができます。」

消費財の観点からは、ジェネレーティブデザインによって、認知度の高いさまざまな製品が市場に出回っています。プロトタイピングラボがこれらの製品を製造するクライアントに対応している場合は朗報です。

具体的には、どのような消費者向け製品ですか？

「ジェネレーティブデザインで作成された消費者向け製品は、すでにアディダスのスニーカーやVitamixブレンダーのノズルの形で棚に並んでいます。スポーツ用品、携帯電話のケース、家電製品の形でさらに多くの製品が続くことを期待する必要があります。」

しかし、それは本当に氷山の一角です。「ジェネレーティブデザインが作成できるものに事実上制限はありません。自然のデザインに基づいているジェネレーティブデザインは、ほぼ完全に一周するデザインを表しています。」

ジェネレーティブデザインは社内プロトタイピングに何を約束しますか？

ジェネレーティブデザインは、従来のプロセスがこれまで提供できたよりも多くのプロトタイピングの可能性を提供します。まず、ジェネレーティブデザインは、設計仕様と製品のニーズに基づいて、作成するプロトタイプの量と品質の両方を向上させる力を提供します。

より良いプロトタイプの可能性

製造業者は、単一のソリューションやプロトタイプに依存するのではなく、より強力なクライアントソリューションのために、より高い設計精度のメリットを享受できるようになりました。

ジェネレーティブデザインは、デザイナーが設定した基準と目標に基づいて、製品に何千もの可能なソリューションを作成し、手動で開発するのに通常は数か月ではなくても人の日数を要するジオメトリとフォームを作成します。このプロセスにより、デザイナーまたはエンジニアは特定のデザインの最も重要な目標を満たす1つのデザインを選択します。

戦略的で科学的に裏付けられたソリューションに関しては、ジェネレーティブデザインはより説得力のあるオプションを提供し、「これらのオプションには、人間の設計者が思いつかないような型にはまらない形状が含まれることがよくあります。従来の形状よりも優れた性能を発揮します。」

運用の観点からは、より優れたプロトタイプとより優れたパフォーマンスは、より優れた製品に匹敵します。デザイナーにとって、ジェネレーティブデザインとは、人工知能をツールセットに統合することです。したがって、最も困難な設計のジレンマを解決するための新しい方法を可能にし、さらに重要なことに、製品の市場投入を促進します。

ヒューマンファクターとジェネレーティブデザインの出会い

もちろん、製造業やその他の業界での人工知能についての言及は、ロボットが人間に取って代わり、ジェネレーティブデザインのようなプロセスによって人間の労働力がすぐになくなるという懸念に自動的に対応します。

確かに、ジェネレーティブデザインは、今後10年間で製造業の展望を変えると予測されています。

Autodesk、IncのテクニカルマーケティングマネージャーであるBryceHeventhalによると

その文の重要な要素である人間のエンジニアに注意してください。

実際、「Heventhalがジェネレーティブデザインについて強調したいことが1つあります。それは、人間の労働者に取って代わることを意図したものではありません。むしろ、人工知能は、エンジニアやデザイナーが新しいデザインをテストし、それらを構築する製品に組み込む能力を桁違いに拡大するための貴重なメカニズムであると彼は言います。」

簡単に言えば、「彼らはまだ決定を下しています」とHeventhalは言います。 「私たちは、それらの決定を下すためのより良いツールを彼らに提供しているだけです。仕事に取って代わるのではなく、仕事を増やすのです。」

人類の進化の観点からは、これは初期から現代の人間の発達と、初歩的なツールと最終的な高度なアプリケーションの使用を追跡するようなものです。ジェネレーティブデザインは、テクノロジーを活用する人類の最新の章にすぎません。

「デザイン思考はなくなることはなく、最新のツールを活用するように進化しています。大工がハンドドリルの代わりにパワードリルを使用するのと同じように、明日の製品設計者とエンジニアはゆっくりと手動プロセスを放棄します。」

複雑さと製造可能性のバランスをとる

生成的に設計された部品に起因する懸念の1つは、製造の複雑さのレベルです。 「エイリアン」、「オーガニック」、「奇妙」と表現されるジェネレーティブデザインのパーツを聞くのは珍しいことではありません。

幸いなことに、美学は機能性に次ぐものです。ただし、製造プロセスにはある程度の複雑さが伴います。多数の彫刻面があるため、ジェネレーティブデザインパーツを作成するプロセスは長く、非効率的です。

幸いなことに、ジェネレーティブデザインの誕生は、製造プロセスの進歩とうまく一致していました。最も注目すべきは、過去10年間の積層造形の進歩により、3Dプリンターの機能が加速され、同時にコストが削減されたことです。ただし、制限があります。特に、高精度が必要な場合です。これは積層造形の分野では改善を続けていますが、初期費用と維持費が高いため、現在多くのプロトタイプラボでは手の届かないところにあります。

サブトラクティブマニュファクチャリングの世界では、5軸CNC機械加工が普及し、ジェネレーティブデザインパーツの作成に必要な複雑なツールパスの作成を支援するために、これまで以上に多くのブランドが有能な機器とソフトウェアを提供しています。

それでも、他の場合と同様に、欠点があります。

要求の厳しい制御のため、5軸機械にはオペレーターとプログラマーのより高いレベルのスキルが必要です。さらに、5軸ミルへの投資を保護するために、衝突を検査するためのツールパスをシミュレートするための2番目のソフトウェアセットが推奨されることがよくあります。

その上、5軸マシンはかなり高価になる可能性があります。これは彼らの設計に固有のものであり、軸がフライス盤に導入されるたびに、より多くの作業領域が犠牲になります。その後、作業範囲が小さい5軸機械でさえ非常に大きくなる可能性があります。大きなジェネレーティブデザイン部品をフライス盤で削る必要がある場合、この状況は理想的ではありません。必要な機械のコストが工具費の前に7桁以上になる可能性があると言っても過言ではありません。この場合、ツールでさえ、生成設計された部分の深く精巧な機能に到達できるように特化されています。

十分なお金でこれらの問題を解決できますが、ほとんどのプロトタイプラボは、持っているツールで部品を作ることを望んでおり、ほとんどのラボには5つではなく3軸ミルがあります。幸い、Fusion360のメーカーであるAutodeskのチームは注意を払っていました。この難問。

製造上の制約により、ユーザーは最終製品の製造方法を正確に定義できます。3D印刷を使用する場合でも、手元にあるCNC加工の正確な方法（2.5、3、4、または5軸CNCフライス盤）を使用する場合でも同様です。開始時にこのデータを導入することにより、プログラムアルゴリズムは、マシン構成で問題なく機能する形状を作成できます。この機能の追加により、オートデスクは、ジェネレーティブデザインを、可能な限り幅広い対象者にとって親しみやすく実用的なものにする方法を見つけました。

進化の一部になる

究極的には、ジェネレーティブデザインは、さまざまな業種は言うまでもなく、メーカーや消費者にとってエキサイティングな開発です。「AIとジェネレーティブデザインツールのイノベーションと効率を推進する能力は、業界全体で採用が急増するでしょう。彼らは設計プロセスの新しい協力者になり、設計者とエンジニアの役割を強化し、これまでにないような製品を作成します。」