Témata
Zdroj: Autodesk Generative Design

Generativní design: revoluce ve výrobě

První krok k široce dostupné automatizaci výroby, otevření se novým možnostem a šance posunout se mílovými kroky do budoucnosti. To je generativní design – rostoucí fenomén, díky němuž lidé spojují síly s umělou inteligencí, a mohou tak objevovat dosud nevídaná konstrukční řešení. Příběhy společností, které díky generativnímu navrhování dosáhly dílčích úspěchů ve svém oboru, denně přibývají. Zavádějí ho světové značky, ale i startupy či univerzity.

Scott Reese

Zaměřuje se na predikci a podporu potřeb průmyslových odvětví. Řídí vývoj cloud produktů zaměřených na výrobní, stavební a mediální a zábavní průmysl, mezi které patří Autodesk Fusion 360, Autodesk Netfabb, Autodesk Powermill a Autodesk Shotgun, stejně jako širší platforma Autodesk Forge. Scott získal bakalářský titulu v oboru informatiky a magisterský titul v oboru Business Administration na Indiana Wesleyan University.

Reklama
Design konzole sedadla automobilu vzniklý generativním navržením. Je o 40 % lehčí a 20 % pevnější než konzole původní, smontovaná z osmi dílů. (Zdroj: General Motors)

Vývojáři a konstruktéři mohou díky generativnímu designu trávit mnohem méně času kreslením a zadáváním věcí do počítače. Na začátku procesu uživatel zformuluje cíle, omezení a další parametry – např. požadavky na hmotnost, bezpečnost, materiál, výrobní metodu a náklady. Pak do hry vstoupí moderní technologie – umělá inteligence a výpočetní možnosti cloudu – a začnou zkoumat tisíce možností a hledat nejlepší řešení. Komplexní zadání počítač vyřeší mnohem rychleji než člověk a porovná nesrovnatelně větší množství alternativ.

Generativní design již proměňuje automobilový průmysl, svět designu či výrobu tradičními způsoby. „Všichni průkopníci generativního designu mají jedno společné: touží změnit způsob, jakým dnes vyrábíme věci. A přitom i zlepšují život lidem kolem sebe. Přesně to nastupující generaci inženýrů i firem spojuje,“ říká ScottReese, senior viceprezident pro strojírenství, výrobu a cloud společnosti Autodesk.

Jak vytvořit tisíce konstrukčních variant jednoho dílu? Umožňuje to generativní design s využitím obrovského výpočetního výkonu. Je klíčem k budoucnosti atraktivního a úsporného designu automobilu.

Cesta k lehčím dílům a nižší spotřebě

Budoucnost s generativním designem si zvolila i automobilka General Motors. Pomocí dílů vytištěných na 3D tiskárnách chce zlepšovat výkon vozů a upravovat je zákazníkům na míru. „Generativní design nám umožňuje zkoumat různá konstrukční řešení dílů a součástí, které ve vozidlech používáme. Využívá přitom cloud a umělou inteligenci a spojuje mozek konstruktéra s možnostmi počítačů. Konstruktér ve spolupráci s počítačem přijde s řešením, které by jeden bez druhého nevymysleli,“ popisuje Kevin Quinn, ředitel pro aditivní design a výrobu.

Při tomto způsobu práce konstruktér zformuluje konstrukční cíle a další parametry, například výrobní metodu, rozpočet či materiál, a zadá je do softwaru pro generativní navrhování. Software zanalyzuje a vyhodnotí všechny myslitelné permutace a doporučí řešení, které se podle výpočtů jeví jako optimální. Generativní design a 3D tisk navíc s minimální investicí dovedou vyprodukovat nekonečné množství konstrukčních řešení.

Při nedávné spolupráci se společností Autodeskkonstruktéři zoptimalizovali konzoli sedadla, která upevňuje zámek bezpečnostního pásu k sedadlu a sedadlo k podlaze automobilu. Použili funkce pro generativní design v programu Autodesk Fusion 360. Typická konzole sedadla je hranatý díl smontovaný z osmi součástí, software vygeneroval přes 150 návrhů, které připomínaly spíš kovový objekt z vesmíru. Nově navržená konzole sestává z jediného nerezového dílu a je o 40 % lehčí a 20 % pevnější než konzole původní.V General Motors už pracují na optimalizaci dalších autodílů. Když se pomocí generativního designu a 3D tisku podaří snížit spotřebu o čtvrt litru na 100 km nebo prodloužit dojezd elektromobilu o 15 km na jedno nabití, získá společnost obrovskou konkurenční výhodu.

Startup pomáhá postiženým

Další ukázkou využití generativního navrhování je oblast zdravotnictví.Indický startup Social Hardware si klade za cíl pomáhat postiženým lidem z venkova, kteří při práci v zemědělství nebo stavebnictví bohužel přišli o končetinu. Jak říká spoluzakladatel firmy AbhitKumar, na trhu s protézami jev Indii obrovská rezerva a cílem společnosti je tento fakt eliminovat.

V plánu bylo vytvořit přídavné zařízení, které se vejde mezi bionickou ruku a lůžko – adaptér, do kterého půjde připevnit různé nástroje, například kladívko, zednickou lžíci nebo jiné nářadí,“ vysvětluje druhý spoluzakladatel firmy Cameron Norris. Na pomoc si vzali generativní design. Do programu Fusion 360 zadali údaje o rozměrech běžně vyráběných lůžek a v pěti fázích se jim postupně povedlo odlehčit zápěstní adaptér Avocado a zrychlit celý vývoj. „Kdybychom se k těmto výsledkům chtěli dobrat tradiční cestou, strávili bychom tím celé měsíce,“ pochvaluje si Kumar.

Díky generativnímu designu jsme vytvořili lehké a prodyšné lůžko s unikátním vzhledem. Soustředíme se sice zejména na nízkopříjmové skupiny, přesto ale chceme dát klientům pocit, že nosí špičkovou moderní protézu,“ popisuje Norris. Firma nyní hodlá prototyp přetavit v koncový produkt nachystaný pro sériovou výrobu.

Sto euro za desítky variant

Navrhnoutdíl za podpory této technologie není vůbec složité ani nedostupné. Stačí zadat základní parametry výrobku ve Fussion 360 a vše odeslat ke zpracování do cloudu, který disponuje velkým výpočetním výkonem. Za několik hodin konstruktér obdrží výsledek optimalizace návrhu. Většinou se jedná o několik desítek variant, z kterých je možno vybírat. Cena za cloudový výpočet se v průměru pohybuje kolem 100 euro.

Chcete vědět, jak nastavit první jednoduchou generativní studii designu ve Fusion 360? Zde je malý příklad s diskusemi o výsledcích a jejich významu.
Související články
Strojírenské fórum 2018: Zaměřeno na nové technologie a materiály

Příběh pátého ročníku Strojírenského fóra se začal psát 10. května 2018 na půdě Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně konferencí na téma moderní výrobní technologie a materiály s důrazem na aditivní výrobu z velké části kovových materiálů a na inovativní aplikace kompozitních materiálů. Na sto účastníků z řad výrobní a akademické sféry vyslechlo na 13 přednášek a následně v pozdních odpoledních hodinách se větší část z nich odebrala na exkurzi po šesti VaV pracovišťích zaměřených na nové technologie. Plný den poznání a nových setkání. Pojďme se k němu vrátit fotoreportáží.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Praktický výzkum nám dělá svět lepším

Prof. Ing. Milan Gregor, PhD. se narodil v Prievidzi a dětství prožil v Necpaloch. Zde u příležitosti oslav 600. výročí první písemné zmínky byl v roce 2015 oceněn Cenou primátorky Prievidzy za mimořádné zásluhy v rozvoji hospodářství, vědy a techniky a šíření dobrého jména Slovenské republiky v zahraničí.

Související články
Z garáže až na vrchol v PVD technologii povlakování

Pavel Holubář je ředitelem průmyslové společnosti SHM. Tato zkratka značí Super Hard Materials, a to je přesně to, o co tu jde. Zjednodušeně řečeno jde principiálně o fyzikální metody nanášení tenkých vrstev na nástroje, kdy nanesená několikamikronová vrstva dává materiálu zcela jiné mechanické vlastnosti. Především podstatně prodlužuje jeho životnost. Jaká byla 25 let trvající cesta až na samotný vrchol, kdy technologie firmy SHM jsou v současné době rozesety ve 35 zemích světa? O tom – a nejen o tom – jsme si s Pavlem Holubářem povídali.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Cíle a píle jsou tím, co mě žene stále kupředu

Martin Šula, majitel společnosti MSR Engines, založené roku 2004, vyrábí motorizovaná surfovací prkna JetSurf. Zajímavé na tomto projektu je, že úplně všechno vzniká v Brně – Střelice, kam se firma nastěhovala před dvěma lety. Tak se podařilo zvýšit plánovanou kapacitu na 1 500 výrobků ročně. Ale hned první rok zde vyrobili 1 200 surfovacích prken. Firma už ale přistavěla další objekty a hodlá se rozšiřovat i nadále.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Veletržní válka světů

Redakce MM Průmyslového spektra věnovala šanghajskému veletrhu obráběcích strojů CCMT 2018 nemalou pozornost ve zpravodajství, které bylo uveřejňováno na webových stránkách v rubrice Očima redakce. V tomto článku a na přiložených obrázcích jsou zaznamenány veletržní postřehy, čínský kolorit, veletržní statistiky i holá fakta z oblasti čínského průmyslu. Něco málo o čínské výrobní technice a technologiích, které byly prezentovány na CCMT 2018, i pár dalších postřehů, jsme připravili do tohoto vydání.

Jak se transferuje know-how

„Pokud někde postavím pět strojů a budou z nich padat šrouby, které budu odesílat do zahraničí, tak to je samozřejmě jiná přidaná hodnota, než když vybuduji vývojové centrum, kde mám devadesát procent vysoce sofistikovaných pozic, spojené s výrobním závodem,“ říká programový ředitel GE Aviation pro Českou republiku Milan Šlapák, který poskytl redakci MM Průmyslového spektra rozhovor.

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Co naznačila největší továrna na světě

Záruka dobrých obchodů, výkladní skříň pro mezinárodní trh, ukázka budoucnosti ve strojírenství – tak hodnotí vystavovatelé veletrh EMO Hannover 2017. Pod heslem Connecting systems for intelligent production představilo své novinky více než 2 200 vystavovatelů z 43 zemí. Tematické těžiště spočívalo v digitalizaci a propojení výrobních procesů. V centru pozornosti byly především výrobní postupy, stroje a zařízení pro zpracování a opracování kovů.

Ujíždí nám vlak digitalizace?

Rozhovor s Martinem Peňázem ze společnosti Autodesk, nám dává možnost nahlédnout na současnou digitální transformaci optikou, jejichž rámec a obzory se vytvářely dalece před tím, než nás doba covidová naučila přemýšlet a konat jinak a pružněji, než bylo standardem.

Nahrajeme si vědomí do počítače?

Profesor kybernetiky Michael Šebek nevylučuje svoji přítomnost v jiném, uměle vytvořeném prostoru. Průmysl 4.0 chápe jako zásadní a přelomovou změnu a současné školství nás na budoucnost nepřipraví. Firmám radí „nechte své zaměstnance tvořit nesmysly“‎.

V čem vám pomůže generativní navrhování

Generativní navrhování je revoluční technologie, bez které se už v blízké budoucnosti úspěšné firmy nejspíš neobejdou. S jeho pomocí lidé spojují síly s umělou inteligencí a objevují nevídaná konstrukční řešení, a šetří čas i peníze. Tento nastupující fenomén je hybatelem ekonomického růstu a svým uživatelům poskytuje náskok před konkurencí.

Jste připraveni na budoucnost? Zjistěte to...

Každý den se probouzíme do situace, kdy nekonečný boj o nové zákazníky o kousek přitvrdí, je stále náročnější a vyhraje ten, kdo se nejlépe a nejrychleji přizpůsobí. Jak řekl rakouský psychiatr Viktor Frankl, základní lidskou vlastností je svoboda rozhodnout se, i když její uplatnění nemusí být lehké. Člověk není svobodný ve vztahu k podmínkám, v nichž žije, ale má svobodu v tom, jaké k nim zaujme stanovisko. Jak se rozhodnete vy?

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit