Autodesk Generative Design

Üretken Tasarım ( Generative Design) Nedir ve Üretimin Geleceğindeki Önemi Nedir ?

Üretken tasarım (generative design), doğanın evrim üzerine kurulu gelişimini odağına alan, bu anlamda doğayı taklit eden bir tasarım yaklaşımıdır. Yapay zeka ile insan aklının yaptığı tasarım alanında işbirliğine verilen isimdir.

Gündelik eşyaların - sandalyelerden arabalara, elektrikli aletlere - üretilmesinin yolu, üretken tasarım adı verilen yeni bir süreçle yeniden şekilleniyor.

Yapay zeka (AI) yazılımını ve bulutun hesaplama gücünü kullanan  üretken tasarım , mühendislerin tasarım problemlerini tanımlayarak binlerce tasarım seçeneği oluşturmasını sağlar gereken ağırlık, dayanma gücü, malzeme seçenekleri gibi temel parametreleri ile çözüme giderler.

 

Airbus, Under Armour ve Stanley Black & Decker gibi dünyanın en ileri firmalarından bazıları, mühendislik zorluklarını çözmek için üretken tasarım kullanıyor ve insan zihninin kendi başlarına asla kavrayamayacakları tasarım çözümleri üretiyor. Üretken tasarımla, mühendisler artık kendi hayal gücü veya geçmiş deneyimleriyle sınırlı değil. Daha az malzeme ile  daha dayanıklı yapılar üretmek için teknoloji ile işbirliği yapıyorlar. Bu sayede yeni fikirler, kullanıcıların gereksinimlerini daha iyi karşılayan ürünler, daha kısa sürede ve çevre üzerinde daha az olumsuz etkisi olacak şekilde üretilebiliyor.

Bu yaklaşıma göre tasarım süreci, projenin başındaki tasarımcının bir hedef belirlemesiyle başlar. Örneğin; “4 kollu, uçabilen, son derece hafif bir drone şasisine ihtiyacım var.” Hedefleri ve kısıtlamaları öğrenen yazılım, bu çerçevede oluşturulacak tüm olası permütasyonları incelemeye başlar. Bunu yaparken de bir buluta bağlanarak binlerce, hatta milyonlarca tasarım tercihini inceler, bu tasarımlara ait kurulumları test eder ve tasarımlarda nelerin işe yaradığı ve nelerin yaramadığını belirler. Bu süreçte tasarımcılar bir küratör gibi davranarak işlerine yarayacak olan tasarımı seçerler ve nihai olarak hangi tasarımın kullanılacağı kararını da onlar verir.

Normalde tasarımcılar bir objenin görünümüne, hangi malzemeden yapılacağına; kısacası tüm imalat kalemlerine karar verir. Bunu yaparken de bazı bilgisayar programlarından yararlanır. Fakat bu programlar tasarımcıya herhangi bir öneride bulunmaz, yapılan işi zenginleştirmek için onu yönlendirmezler. Üretken tasarımda ise, son derece aktif bir tasarım süreci devreye girer. Bilgisayar programları ve algoritmalar, her bir ürün tasarımı için geometrik sentezler yaparak en iyi, en verimli tasarıma ulaşır. Bu noktada tek ihtiyaç duyulan şey bir başlama vuruşudur. Bu noktada; projenin gereklilikleri, hedefleri ve kısıtları belirlenerek programa girilir. Program çalışmaya başlar ve kısa süre içinde pek çok tasarım üretir.

Peki, Üretken Tasarım nedir?

Üretken tasarım, doğanın tasarım konusundaki evrimsel yaklaşımını taklit ederek makine öğrenmesini güçlendirir. Tasarımcılar veya mühendisler tasarım parametrelerini (malzemeler, boyut, ağırlık, güç, üretim yöntemleri ve maliyet kısıtlamaları gibi) üretken tasarım yazılımına girer ve yazılım hızlı bir şekilde yüzlerce hatta binlerce tasarım seçeneği oluşturarak bir çözümün tüm olası kombinasyonlarını araştırır. Ardından, tasarımcılar veya mühendisler ihtiyaçlarını en iyi şekilde karşılamak için sonuçları filtreleyebilir ve seçebilir.

Zaten bildiklerinize veya kafanızdaki fikirlere dayanarak bir “çizim” veya CAD tasarımına başlamak yerine, bir bilgisayara ne yapmak istediğinizi veya hangi sorunu çözmeye çalıştığınızı söyleyebileceğinizi düşünün. Örneğin, bir sandalye tasarlamak istediğinizi söyleyin. İki veya üç seçenek çizmek yerine (gerçekten yaratıcıysanız 10 olabilir), bilgisayara X ağırlık ağırlığını destekleyen, X maliyetine ve X malzemesini kullanan bir sandalye istediğinizi söyleyebilirsiniz. Bilgisayar daha sonra, yüzlerce olmasa bile, hepsi bu kriterleri karşılayan ve kendi başınıza düşünemediğiniz ,pratik ve kolay üretilebilir tasarım seçenekleri sunabilir. Bu üretken tasarımın gücüdür. Üretken tasarım, doğal dünyadaki evrimsel yaklaşımı tek bir mühendislik sorununa binlerce çözüm sağlamak için bulut bilişimin gücünü kullanır.

Üretken Tasarım Ne Değildir ?

Üretken tasarım, mühendislerin elini güçlendirecek şekilde bir dizi yeni çözümü keşfetmek için bulutta hesaplama ve makine öğreniminin gücünü kullanan bir yazılımdır.

Buna karşılık, üretici tasarım olarak bilinen teknolojilerin çoğu - topoloji optimizasyonu, kafes optimizasyonu veya benzer teknolojiler - generatif tasarım gibi yeni tasarım olanakları yaratmaya değil, önceden var olan bir tasarımı geliştirmeye odaklanmıştır.

Bu karışıklık, üretken tasarıma very girişleri birçok optimizasyon aracının girişlerine benzemesi nedeniyle ortaya çıkar. Bununla birlikte, üretken tasarım, bilinen bir çözümün optimize edilmiş bir sürümü yerine birçok geçerli (yüksek performanslı ancak düşük maliyetli) tasarımlar veya çözümler üretir.

Tamamen yeni çözümler oluşturmanın yanı sıra, üretken tasarımın farklı olduğu ve öne çıktığı bir başka alan da üretilebilirliği hesaba katmasıdır. Bu, ürünlerin test edilmesi ve çizim safhasına geri dönme sürecinin önemli ölçüde azaldığı anlamına gelir. Geleneksel optimizasyon, genellikle bir malzemenin nasıl yapıldığına veya kullanıldığına dair hiçbir fikir vermeden fazla materyalin çıkarılmasını içeren bir çözümün rafine edilmesine odaklanır. Daha sonra ilave modelleme, geleneksel simülasyon ve testler gerekli adımlardır.

Üretken tasarım, simülasyon tasarım sürecine dahil edilmiştir. Başlangıçta Eklemeli (3B Yazıcı) , CNC, Döküm vb. üretim yöntemlerini belirleyebilirsiniz. Yazılım yalnızca sizin belirttiğiniz üretim yöntemiyle üretilebilecek tasarımlar üretir veya çoklu üretim yöntemleri için tasarımları oluşturabilirsiniz.

Örnek verecek olursak, 2013 Yılında GE tarafından düzenlenen jet motoru braket yarışmasında önceden tasarlanan braket, geleneksel topoloji optimizasyonu kullanılarak geliştirildi ancak üretim süreçleriyle ilgili farkındalık olmadığı için, CAD yazılımında tekrar "elle" yeniden şekillenmesi gerekecekti. Yukarıdaki görselden görüleceği gibi, Autodesk Generative Design yazılımı, braket için çoklu geometrik çözümler üretmek üzere bağlantı noktaları, güç gereksinimleri, ağırlık, malzeme ve kısıtlamalar tanımlanır. Başlangıç ​​noktası olarak önceden algılanan bir geometride yoktur. Bu durumda, üretken tasarım 30 tasarım seçeneği üretirken, topoloji optimizasyonu bir tane sonuç sunar.

Üretken tasarımın sıklıkla gözardı edilen bir başka yararı, parçaları birleştirme yeteneğidir. Üretken tasarım, mühendislerin düşünmesi imkânsız olan karmaşıklık yapıları hesaplayabildiğinden, üretkenlik algoritmalarının sıklıkla karmaşık geometrilerin üretilmesini mümkün kıldığı için, 2, 3, 5 parçalı montajı tek parça oluşturulabilir. Parçaları birleştirilebilmesi, tedarik zincirlerini, bakımı basitleştirir ve genel üretim maliyetlerini azaltabilir.

Binlerce geçerli tasarım çözümünü, yerleşik simülasyonu, üretilebilirlik bilincini ve parça birleştirmeyi keşfetme yeteneğiyle, üretken tasarım geleneksel tasarım kavramından çok daha fazlasını sağlayabiliyor. Dolayısı ile gerçekten üretim sürecinin tamamı hakkında “üretken üretim” in daha uygun bir yöntem olduğunu gösteriyor.

Çünkü üretim süreci üretim üzerindeki etkisi büyük olunca, maliyet, geliştirme süresi, malzeme tüketimi ve ürün ağırlığında büyük düşüşlere neden olabilir.

Bu teknolojinin kullanıldığı  bazı gerçek hayat uygulamalarını aşağıda verilmiştir.

Şirketler üretken tasarımı nasıl kullanıyor?

Uçak üreticisi Airbus, A320 uçakları için bir iç bölümü yeniden tasarlamak için üretken tasarım kullanarak ve  parça ağırlığının yüzde 45'ini (30kg) azaltan karmaşık bir tasarım geliştirdi. Bu ağırlık azalması, tüketilen jet yakıtında büyük bir azalmaya ve tüm uçak filosunda uygulandığında, yüz binlerce ton karbondioksit salınımının azalmasına neden olacaktır. Bir yıl boyunca 96.000 karayolu aracının kullanılmamasına karşılık gelecektir.

Airbus’un “biyonik bölümü” için binlerce tasarım seçeneğinin bir alt kümesi.

Üretken tasarım, sadece ürün geliştirme ile sınırlı değildir, ayrıca binalar ve ofis alanları gibi daha büyük ölçekli projelere de uygulanabilir. Toronto’nun MaRS İnovasyon, bölgesi’ndeki yeni bir projede, yalnızca insanlar tarafından yaratılması mümkün olmayan bir ofis ortamının kat planı oluşturmak için mimarlar her bireyin iş ortamına ilişkin tercihler de dahil olmak üzere, çalışanların istek ve ihtiyaçlarını hesaba katarak üretken tasarım kullanmıştır.

Projede, çalışanların çalışma stilleri ve tercihleri ​​hakkında “Dışa dönük yoda etkileşimli bir kişi misiniz?” Gibi sorular sorup veri toplayarak, maksimum ofis için yan yana konumlandırılması gereken ekipleri de dikkate almıştır. Veriler toplandıktan sonra, üretken tasarım yazılımı 10.000 farklı seçenek üretmiş ve tasarımcılar daha sonra tercihlere göre sıralama yapıp tek başına insan veya makinanın sağlayamayacağı çözümlere ulaşabilmişler.

Yakın gelecekte, her gün kullandığımız ürünler, seyahat ettiğimiz araçlar, günlük çalışma ortamımızın düzeni ve daha fazlası üretken tasarım kullanılarak oluşturulacaktır. Bilgisayarlar, mühendislere önceden tahmin edilmesi imkansız çözümler oluşturmada yardımcı olduklarından, ürünler yeni şekiller alabilir veya benzersiz malzemelerle yapılabilir.

Yapay Zeka tüm iş süreçlerinin bir parçası haline geldiğinde ve üretken tasarım ürün tasarımı için bir norm haline geldiğinde, küresel orta sınıfın büyümesine uyum sağlamak için daha fazla seçenek oluşturabildiğinizde ne elde edebileceğimizi görmek, onları tüketiciye daha uygun hale getirmek heyecan verici olacaktır. Daha az zamanda, daha az maddi atık, daha az yakıt kaybı ve gezegenimiz üzerinde daha az olumsuz etkiye sebep verecektir.

Şirket: Altar Teknoloji

Yazan: Hasan Er

 

 

Autodesk Generative Design