更智能的创成式设计,像无人驾驶一样完成三维建模过程

3D科学谷主编颇为敬佩的Ray Dalio在他风靡全世界的《原则》一书中提到过,进化是宇宙中最强大的力量,是唯一永恒的东西,是一切的驱动力。尽管所有的东西似乎都会死亡或者消失,但真相是,他们只是以进化的形式重新组合了。

那么对于我们习惯已久的人工建模来说呢,建模过程本身是否也在以不可思议的方式进行着自身的进化?在这里,3D科学谷曾经提到过很多次创成式设计改变设计未来的潜力,而这或许就是一种不可逆的进化进行时。

进化来自于算法

在洛杉矶举办的SolidWorks World 2018大会上展示的各种技术中,创成式设计是一大聚焦话题。

创成式设计可以帮助设计师优化零件强度重量比,可以模仿自然结构发展的方式,创造出最强大的结构,同时最大限度地减少材料的使用。

例如,人体骨骼具有复杂的内部和外部特征,由硬质外皮(骨皮质)骨形成刚性外层,但还需要允许血管这样脆弱的组织穿过骨骼内部的蜂窝状结构。这种蜂窝材料由胶原纤维组成,具有令人难以置信的抗拉强度和抗压强度。

因此,蜂窝结构已经被大量需要轻量化的结构所采用,从飞机涡轮叶片到生活中不起眼的纸板箱中。在所有这些应用中,蜂窝使得零件更坚固和更轻。

generative design

为了减少浪费,降低材料成本的同时创造更坚固的零件,创成式设计软件已成为一种宝贵的工具。通过算法,设计人员可以迭代数百甚至数千种不同的设计,而无需手工创建单个物理模型。通过输入不同的参数来创建多种设计结果,可以设置所需要的不同的应力水平、温度或湿度、零件可能在其工作环境中受到影响的其他因素。

当前大多数创成式设计软件是需要手动输入参数的。但Desktop Metal正在此基础上再一次寻求进化式的发展,以便创成式设计可以实时设计仿生学结构,包括参数的变化也更加的自动化。

Desktop Metal将这种软件叫做Live Parts -’实时零件’,譬如说通过模仿有机细胞行为的算法结合先进的模拟技术,电脑可以在几分钟内自动生成零件设计。

这个建模过程就像自然界的细胞生长,从一个细胞开始,将它培育成一个胚胎,胚胎生长成一个有机体,随着它不断增长,它将实时适应环境。

desktop metal

而且种子细胞是朝着它们的目标生长,就像植物朝着光线生长一样。这种建模的过程就像自动驾驶的汽车,你可能会对汽车的行驶过程充满了各种担心,但当你了解了其中的算法你会获得泰然的感觉。当然电脑自动完成的建模是可以通过人工来修改的。

设计师可以将建模输回SolidWorks,以便在其中增加或删除某些功能。此外,还可以通过有限元分析来完成进一步的修改需要。

实时仿真方面Desktop Metal与多物理场模拟软件开发商ANSYS合作紧密。ANSYS的Discovery Live平台允许对CAD模型进行更改,以显示流体或空气流量如何实时受到影响,并且任何人都可以使用,而不仅仅是专家。 Discovery Live可以让工程师立即检查其设计变更的影响,这个平台支持流体、结构和热模拟应用。这使得设计师可以通过交互的方式探索简单和复杂变化的影响,迭代变得更加快速便捷。

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