Thiết kế sáng tạo – Tương lai của kỹ thuật?

Release Date :01/Th12/20221 Views : 133

Hình ảnh trên mô tả khung máy bay không người lái được tạo bằng thiết kế tổng quát. Điều này giúp giảm trọng lượng của cấu trúc bằng cách giảm thiểu việc sử dụng vật liệu trong khi vẫn tuân thủ các đầu vào kỹ thuật.

Vì vậy, thiết kế sáng tạo là gì?

Đây là một phương pháp lặp đi lặp lại để thiết kế các sản phẩm mới bằng cách sử dụng sự trợ giúp của các tính năng phần mềm CAD. Các tính năng này tự động tạo ra một số lượng lớn các khả năng thiết kế khi dữ liệu cụ thể được cung cấp làm đầu vào. Các yếu tố đầu vào hình thành các ràng buộc trong đó thiết kế nên thực hiện.

Những thiết kế này không được phát minh bởi AI. Chúng thực sự là những thiết kế của con người được tinh chỉnh bằng trí tuệ nhân tạo và học máy.

Ví dụ: nếu chúng tôi cần tạo các thiết kế khả thi cho bàn ăn, chúng tôi cần cung cấp dữ liệu như chiều dài, chiều rộng và chiều cao mà chúng tôi mong đợi cũng như tải trọng mà chúng tôi cần hỗ trợ.

Chương trình thiết kế tổng quát sẽ tạo ra một số lượng lớn các lần lặp lại cho chúng tôi mà chúng tôi có thể tinh chỉnh thêm theo sở thích của mình. Mỗi lần lặp lại có thể có hàng trăm thiết kế bên trong nó.

Quy trình thiết kế sử dụng Generative Design

Thiết kế sáng tạo đang dần thay đổi lĩnh vực thiết kế. Nó giúp nhà thiết kế tạo ra hàng nghìn giải pháp thiết kế khả thi mà sẽ mất hàng tháng để thực hiện thủ công.

Có sáu bước phổ biến cần tuân theo khi tạo ra một thiết kế hoàn hảo bằng cách sử dụng các phần mềm thiết kế chung khác nhau hiện có trên thị trường. Sáu bước là:

Bước 1: Định nghĩa vấn đề

Trong giai đoạn này, dự án trong tầm tay được xác định đại khái và các mục tiêu được đặt ra. Một ý tưởng rõ ràng về các thuộc tính của sản phẩm cuối cùng được thiết lập giữa nhà thiết kế và khách hàng bằng cách đặt câu hỏi như:

  • Chúng ta đang thiết kế cái gì?
  • Điều gì phải/không được có trong thiết kế cuối cùng?
  • Các thông số thiết kế và phạm vi của chúng là gì?
  • Những điều kiện nào sẽ quyết định nếu dự án thành công hay thất bại?

Bảng câu hỏi cho vấn đề thiết kế phải đầy đủ và câu trả lời càng chính xác càng tốt để tạo ra thiết kế phù hợp nhất. Bước này cực kỳ quan trọng đối với quy trình thiết kế tổng quát vì chương trình sẽ không xem xét các mục tiêu mà chúng ta không mô tả khi tạo mô hình.

Bước 2: Thu thập và nhập dữ liệu

Khi chúng tôi đã thiết lập định nghĩa vấn đề, đã đến lúc chuyển sang thu thập dữ liệu mà chương trình cần để tạo mô hình của chúng tôi. Dữ liệu này được thu thập trong ít nhất 2 giai đoạn chính.

Trong giai đoạn đầu tiên, chúng tôi thu thập dữ liệu cần thiết để tạo mô hình và trong giai đoạn thứ hai, chúng tôi xác định các tham số sẽ được sử dụng để đánh giá mô hình của mình.

Khi nói đến dữ liệu để tạo mô hình, chúng tôi xác định cả yêu cầu của dự án cũng như các ràng buộc. Để đánh giá mô hình, chúng tôi xác định các tham số để đo lường và phân tích mô hình. Xác định dữ liệu đánh giá giúp chương trình tối ưu hóa các giải pháp của chúng tôi. Dữ liệu được xác định không đầy đủ sẽ cung cấp cho chúng ta nhiều giải pháp không liên quan bên cạnh những giải pháp có liên quan.

Bước 3: Tạo mô hình

Sau khi nhập dữ liệu, chúng tôi chuyển sang giai đoạn tạo mô hình. Khi được thực thi, chương trình sẽ tạo ra các giải pháp khả thi phù hợp với các yêu cầu và ràng buộc đã xác định của chúng tôi.

Các mô hình được tạo ra được tách thành các nhóm khác nhau được gọi là các lần lặp. Mỗi lần lặp lại có thể chứa hàng trăm phương án thiết kế.

Bước 4: Đánh giá mô hình

Khi chúng tôi đã sẵn sàng mô hình, các lần lặp đã tạo sẽ được kiểm tra dựa trên các tham số đánh giá được xác định ban đầu. Các thiết kế được tạo ra cũng được xếp hạng theo mức độ phù hợp của chúng với yêu cầu của chúng tôi.

Ví dụ: nếu chúng tôi xác định sản phẩm là một chiếc bàn có diện tích bề mặt tối đa với lượng vật liệu ít nhất, thì giải pháp có diện tích bề mặt tối đa sẽ xếp hạng cao hơn so với giải pháp có diện tích bề mặt tối đa nhỏ hơn. Xếp hạng này giúp chúng tôi lọc hàng trăm thiết kế được tạo dựa trên những gì quan trọng hơn đối với chúng tôi từ các tham số đã xác định.

Ví dụ: chúng tôi có thể chọn chi phí làm bộ lọc chính của mình và phần mềm sẽ sắp xếp các lần lặp dựa trên chi phí của chúng theo thứ tự tăng/giảm.

Do đó, nên thêm càng nhiều tham số đánh giá càng tốt ngay từ đầu. Điều này nghe có vẻ phản trực giác vì nó có thể hạn chế số lượng giải pháp được tạo nhưng các thiết kế được tạo sẽ gần với kỳ vọng thực tế của chúng tôi hơn và dễ dàng lựa chọn hơn.

Bước 5: Tiến hóa mô hình

Trong giai đoạn phát triển mô hình, chúng tôi thu hẹp các tùy chọn thiết kế đã tạo để lọc ra các giải pháp không lý tưởng.

Phần mềm sắp xếp qua các lần lặp lại để chọn những cái phù hợp nhất và dựa trên các thiết kế mới dựa trên chúng. Các số liệu tìm kiếm có thể phải được tùy chỉnh để tìm ra thiết kế tốt nhất cho nhu cầu của chúng tôi.

Bước 6: Lựa chọn mô hình và tinh chỉnh thêm

khung kệ thiết kế sáng tạo
Một khung kệ được thực hiện bằng cách sử dụng thiết kế chung

Khi chúng tôi đã chọn một vài thiết kế phù hợp nhất với chúng tôi từ các tùy chọn thiết kế do phần mềm đưa ra, đã đến lúc tinh chỉnh thêm chúng.

Sử dụng cùng một phần mềm, nhà thiết kế thực hiện các cải tiến thủ công cho các lựa chọn hàng đầu. Thiết kế cuối cùng phải đáp ứng tất cả các tiêu chí được xác định trước và sau đó chúng tôi có thể nhận được sự chấp thuận của khách hàng để hoàn tất quy trình thiết kế.

Phương pháp sản xuất phù hợp

Mặc dù thiết kế chung vẫn chưa phổ biến như mong muốn, nhưng nhiều phần mềm CAD phổ biến đã thêm tính năng tuyệt vời này.

Các thiết kế lặp đi lặp lại thường khá phức tạp. Tuy nhiên, có thể chọn phương pháp sản xuất ưa thích trong giai đoạn thiết kế, vì vậy phần mềm sẽ tính đến điều này khi tạo các khả năng.

Vì vậy, hãy xem xét các phương pháp khác nhau có sẵn để tạo ra những bộ phận thường đi kèm với vô số phần cắt bỏ này để tối ưu hóa trọng lượng.

Vật đúc

Đúc là một cách để tạo ra các hình dạng khá phức tạp như một bộ phận mà không cần hàn. Vì vậy, nó phù hợp với hóa đơn khá tốt ở đây.

Ví dụ, bản thân vật đúc có thể được in 3D tùy thuộc vào quá trình in cũng như vật liệu của bộ phận. Mệnh giá đúc có thể cần xử lý hậu kỳ nếu yêu cầu chất lượng bề mặt cao.

Ngoài ra, phương pháp này có thể được kết hợp với gia công để đạt được thiết kế cuối cùng mong muốn.

Sản xuất phụ gia

Sản xuất phụ gia thường đề cập đến các quy trình in 3D. Các phương pháp này xây dựng từng lớp bộ phận, cho phép thiết kế bộ phận cực kỳ linh hoạt. Điều này làm cho nó trở thành quy trình phù hợp nhất để lựa chọn sản xuất các bộ phận được tạo ra bởi thiết kế tổng quát.

Hầu hết các máy in đều có thể xử lý nhựa nhưng máy in kim loại 3D ít phổ biến hơn một chút. Đó cũng là một trong những lý do chính khiến thiết kế tổng quát không được phổ biến nhanh như một số dự đoán cho biết.

Một số phương pháp sản xuất đắp dần phổ biến là quang trùng hợp VAT, ép đùn vật liệu, phun chất kết dính, cán tấm, nung chảy bột, lắng đọng năng lượng định hướng và phun vật liệu. Bạn có thể tìm hiểu thêm về tất cả chúng trong bài viết của chúng tôi về các phương pháp tạo mẫu nhanh .

Ép phun

Ép phun là một cách tuyệt vời để sản xuất các bộ phận bằng nhựa quy mô lớn. Việc sản xuất diễn ra nhanh chóng và đạt độ đồng bộ cao giữa các bộ phận.

Có sẵn nhiều loại vật liệu nhựa và polyme để lựa chọn và bạn có thể sử dụng chất độn để tăng thêm độ bền.

Quá trình hoàn thiện có mức độ chính xác cao, điều đó có nghĩa là không cần xử lý hậu kỳ.

Cơ khí CNC

Gia công CNC chính xác có thể tạo ra các bộ phận rất phức tạp. Khả năng gia công 5 trục linh hoạt và có thể xoắn và xoay theo hướng dẫn mã.

Cả phay và tiện đều có thể tạo ra các bộ phận có độ chính xác cao và tuân thủ các yêu cầu hoàn thiện bề mặt chính xác. Dung sai dành cho gia công CNC nổi tiếng là chặt chẽ, ngay cả khi xem xét các dung sai chung được nêu trong tiêu chuẩn ISO 2768 .

Phần mềm thiết kế sáng tạo

Generative design không phải là một ứng dụng CAD. Nó là một phụ trợ cho nó. Do đó, phần mềm CAD phổ biến nhất có thể kết hợp tính năng này trong các giải pháp thiết kế hiện có của họ để đáp ứng nhu cầu của ngành thiết kế. Một số chương trình thiết kế chung phổ biến nhất là:

Hotline Zalo Messenger Up