Генеративный дизайн

На сегодняшний день одни технологии опережают другие. Благодаря нано технологиям, открытию все новых построений форм и сочетаний веществ, появляются высокопрочные нанотрубки, гнущиеся экраны смартфонов, квантовые суперкомпьютеры и многое другое. При огромном количестве информации и новых соединений, даже ученые не всегда могут быстро объединить одну технологию с другой. И это надо сказать, может здорово тормозить научный прогресс. Одним из важнейших достижений науки в последнее время стало изобретение 3D принтера и… генеративного дизайна, что открывает перед нами практически безграничные возможности в проектировании и построении всего что угодно.

В настоящее время, домашние 3D принтеры, печатающие в основном обычными полимерами – могут создавать любые достаточно прочные изделия. Промышленные принтеры же, отличаются от домашних не только размерами, но и типом. Одни способны создавать изделия методом сварки, шаг за шагом наваривая на изделие новый металл, другие же, более продвинутые принтеры могут создать любую вещь путем запекания стружки металла в специальной ванне, в которой буквально за минуту создается колесный диск, блок цилиндров двигателя и все, что душе угодно. Казалось бы, все просто и дело только за проектированием.

И здесь нам на помощь приходит генеративный дизайн – одно из модных направлений в проектировании и дизайне.

Главная особенность такого проектирования состоит в том, что инженер не занимается разработкой непосредственно сам, а только вводит нужные параметры и ограничения, а компьютер уже сам делает всю работу, высчитывает нагрузки, прочность, оптимальную форму и огромное количество других параметров. В одну секунду компьютер может выдать уже готовый проект, на который у человека могли бы уйти месяцы и даже целые годы! Это просто поразительно! Благодаря скорости разработки, этот способ получил прозвище «решение одним кликом».

Максимальный потенциал данная технология получила с появлением алгоритмов ИИ развитием 3D печати.

Принцип работы технологии

Топология и трабекула

У такого проектирования есть несколько направлений. Например топологическое проектирование, существующее уже четверть века, согласно которому с детали убирают излишки веса, который не несет конструктивной несущей нагрузки.

Зачастую это микроскопические элементы, несущие механическую функцию. Наш организм просто напичкан трабекулами – хорошим примером является костная ткань, которая имеет не гладкую, а шероховатую поверхность. Такие имплантаты, напечатанные на 3D принтере могут учитывать особенности анатомии конкретного человека и будут иметь более лучшую приживаемость, по сравнению с гладкими имплантатами.

Наедине с природой

Генеративный дизайн встречается повсюду: природа сама создает подобное уже миллионы лет.

При синтезе форм проектировщик задает обобщенные требования, изначально введя данные основываясь на алгоритмах ДНК. Таким образом, путем отбора и бесчисленных комбинирований, подобно тому как в природе происходит эволюция – создаются замысловатые и в то же время логичные и органичные формы, которые сложно было бы придумать человеку.

Параметрический дизайн

Генеративный дизайн конечно, можно спутать с параметрическим, который используют уже пару десятков лет.  

На самом же деле последний, сильно отличается, т.к. компьютер приходит к человеку за один клик с уже готовым решением, что предоставляет огромные возможности производить более доскональные исследования, получая результаты, которые просто не смог бы получить сам инженер самостоятельно.

Первые ласточки

Первые проекты проектировались с помощью платформы Dreamcatcher. Впоследствии она переродилась уже в полноценное ПО Autodesk Generative Design.

Производители не горят желанием делиться своими наработками в данной технологии из-за ее новизны и коммерческой тайны, но уже сейчас на рынок выходят продукты, в которых применена 3D печать с генеративным проектированием.

Наглядным примером служат кроссовки Under Armour, а так же мелкосерийные образцы ведущих брендов Reebok и Adidas, применяющими печать эластомерами.

Такой дизайн добрался и до машиностроения. В самолете Airbus A320 уже спрятаны каркасные элементы, созданные с помощью этой технологии. В GM разработали крепление ремня безопасности, ставшее легче на 40% и на 20% надежнее.

Для своего концепта мотоцикла, BMW разработал раму на основе данной технологии проектирования.

Многие такие конструкции похожи на скелеты неведомых животных. Однако не всегда такие изделия имеют ярко выраженный внешний вид. Догадаться о применении технологии можно лишь только что просветив предмет рентгеном. К примеру изготавливаются сверхлегкие и более прочные скейтборды, которые внешне ничем не отличаются от своих собратьев, но внутри имеют прочный каркас-скелет.

Производство

На данный момент потенциал генеративного дизайна сдерживается еще не изобретенными материалами и возможностями производства. Проекты есть, но как производить? Впрочем, и данные ограничения так же можно задать компьютеру и он создаст дизайн исходя из ваших возможностей.

NASA производя посадочный модуль, применили сразу три технологии производства: какие-то элементы печатались на 3D принтере, каркас был изготовлен методом литья, а опоры фрезеровали на станке ЧПУ.

Строительство

Пока что таких сооружений не много, но скоро все изменится – считает Александр Матвеев из дизайнерского агентства Matveyev Samoylov Concept Development.

«Данная технология дает массу преимуществ; позволяя на порядок уменьшить штат сотрудников, сроки и бонусом дает необычную форму строений» – говорит Александр.

Тем не менее, все специалисты согласны с тем, что для массового внедрения потребуется не менее 10-ти лет, пока передовые технологии в этой области не уйдут в массы и станут более доступными для большинства людей, как это стало с домашними 3D принтерами. И речь не только о производстве небольших деталей – в мире уже давно ведутся разработки принтеров, которые могли бы печатать целые дома.

Конечно, генеративный дизайн в строительстве из-за объемных форм зданий может применяться и сегодня, используя существующие технологии.

Все новое, это хорошо забытое старое

Так считают многие люди; поэтому, скорее всего, данная технология будет сдерживаться не только возможностями производства, но и инерционностью мышления людей, которые просто не готовы использовать вещи, имеющие непривычный внешний вид.

Согласно исследованиям маркетологов, новизна в новом продукте не должна превышать 20%, т.е. продукт должен быть хорошо нам знаком и привычен. Что же касается зданий, то человечество более благосклонно относится к ним: в здании с необычной формой всегда приятно находиться, жить и любоваться им.

Скорее всего, следующим этапом развития генеративного дизайна будет его использование в интерьере: в отделке и мебели, благодаря чему мы и привыкнем к подобным формам. А уже дальше начнет подтягиваться и все остальное.

Изменится и производство. С доступностью 3D принтеров такие изделия будут становиться все более персонализированными и впоследствии каждый человек сможет изготавливать предметы у себя дома. Остается только надеяться, что ученые вскоре наконец-то изобретут сыворотку бессмертия, ведь в век технологий совсем не хочется, чтобы жизнь когда-то заканчивалась.

Видео:

Подробный вебинар