Progettazione meccanica

Gli argomenti:

Hai mai sentito parlare del Generative design? In progettazione industriale, è una innovativa tecnologia che potenzia i processi produttivi, in quanto si avvale dell’intelligenza artificiale per cercare ed esaminare le varianti del prodotto in realizzazione. 

 

Già dalle primissime fasi.

 

Dato che, in ogni caso, le soluzioni offerte dal computer devono comunque essere validate, il design generativo non è da considerarsi come un sostituto del progettista. Anzi, lo affianca per raggiungere il massimo risultato. 

 

La preventivazione di vincoli e configurazioni permette di ottimizzare anche l’utilizzo dei materiali, che essendo una risorsa, vengono così sapientemente sfruttati e correttamente impiegati senza sprechi (soprattutto in questo particolare momento di scarsità di materiali e costi molto elevati).

Il risultato è che, anche nelle fasi intermedie della progettazione, si ottiene un modello già accurato e rispettoso del prototipo.

Cos'è il Generative design?

È un processo che permette di essere guidati dal computer, anziché solo assistiti (Computer Aided Design).

 

Partendo dagli obiettivi del progetto (e in funzione delle sue caratteristiche più importanti), il software genera un certo numero di opzioni e di varianti che soddisfano tutti i requisiti richiesti, e che possono servire come base per ulteriori ottimizzazioni sia realizzative che estetiche e funzionali.

 

È uno strumento che utilizza l’apprendimento automatico per imitare un approccio progettuale simile alla natura.

 

Abbiamo parlato della progettazione parallela, collaborativa e partecipativa, in cui normalmente i progettisti sviluppano un numero di concept che vengono successivamente analizzati, integrati ed ottimizzati.

 

Il processo di Generative design fornisce modelli alternativi che – sempre soddisfando i requisiti – propongono soluzioni anche fuori dagli schemi di abitudine progettuale o di abitudine aziendale (che spesso limitano lo spettro delle possibilità nelle fasi più analitiche e creative).

 

L’ottimizzazione avviene già in fase di proposta delle soluzioni, in base ad esempio al materiale che vogliamo utilizzare (riducendo scarti) o al processo di produzione (fusione, stampa 3D, ecc.).


Il percorso è guidato dal software, che chiede di definire i parametri ed i vincoli con i quali e all’interno dei quali generare le proposte e le varianti.

Una nuova strada, che la progettazione sta già percorrendo

Ogni settore è oggi in perenne competizione, alla ricerca di idee innovative per differenziarsi dalla concorrenza ed aumentare l’appeal dei propri prodotti agli occhi dei clienti.

 

Per rendere la User Experience migliore e facilitare al massimo l’utente, i prodotti stanno diventando sempre più complessi e connessi (utilizzando anche IOT). 

 

Come abbiamo già visto nell’articolo sul Robust Design, i processi di produzione devono essere sempre più automatizzati, per rendere la qualità del prodotto sempre migliore e ridurre al minimo scarti, difetti e problematiche.

 

Il generative Design rappresenta quindi l’evoluzione della tradizionale modellazione digitale. Un nuovo percorso verso cui la progettazione si sta orientando.

 

Tornando al must di questo periodo storico, velocità e basso costo, c’è un detto che dice: 

 

Presto e bene raro avviene o non stanno bene insieme

 

Sappiamo che lo sviluppo di nuove idee richiede del tempo, sia che si tratti della prima fase creativa, sia che si tratti della fase di industrializzazione e produzione. Soprattutto se il prodotto è veramente innovativo, le fasi automatizzate già disponibili o automatizzabili in futuro non sono molte, e coinvolgono intensamente le persone.


Spesso alcune fasi sono solo il frutto della capacità di immaginazione del designer o del progettista, e della loro capacità di scaricare a terra forme e disegni costruttivi (come ben sa chi lavora con la mente, l’idea giusta non è mai immediata).

Generative design: gli step e i punti di forza

I principali step del Generative design sono:

  1. Il progettista, guidato da un’interfaccia e basandosi sulla logica del generative Design, inserisce:
     – obiettivi
    – parametri 

    – vincoli
    – tipi di materiale
    – peso
    – forze
    – costi
    – tipologia di fabbricazione

  2. Il computer utilizza algoritmi, AI (intelligenza artificiale) e risorse del computer o disponibili in cloud, per generare migliaia di opzioni sulle quali vengono effettuate analisi prestazionali.
  3. Il progettista analizza e valuta le opzioni proposte, modifica obiettivi, vincoli e altri parametri ed impostazioni. Il computer aggiorna e rigenera le opzioni. A questo punto, il progettista e l’intelligenza artificiale del computer identificano assieme la migliore soluzione generata.
  4. La soluzione scelta viene eventualmente industrializzata e l’oggetto è pronto adesso per la produzione del prototipo, secondo metodi tradizionali oppure attraverso la stampa 3D.
  5. Il prototipo viene validato: se necessario, vengono fatti gli aggiornamenti e il percorso riprende dallo step 3.

I principali punti di forza del Generative design sono:

 

  1. RISPARMIO di tempo: nel medesimo tempo in cui una persona crea alcuni progetti, un computer può generarne migliaia, fornendo anche i dati per valutare e definire quale progetto sia maggiormente performante.
  2. RISPARMIO di denaro: simulazione e test vengono eseguiti fin dalle primissime fasi della progettazione, evitando così costose modifiche durante la produzione.
  3. CREATIVITÀ: generando migliaia di opzioni, il GD permette a designer e ingegneri di valutare alternative nuove e difficilmente intuibili e grazie a tecnologie di stampa 3D. È inoltre possibile produrre geometrie insolite ed anche molto complesse, impossibili da lavorare con con altre metodologie.

In questo senso, il Generative Design sfrutta a pieno le potenzialità offerte dal DfAM (Design for Additive Manufacturing), aprendo nuove sinergie tra tecnologie innovative e tradizionali

Se Il Generative design si concentra principalmente nel definire un componente che sia il più possibile adatto al contesto, l’integrazione con l’ottimizzazione topologica (che ha lo scopo di ottimizzare volumi e peso) porta a dei risultati irraggiungibili diversamente, in tempi e con costi compatibili con i normali budget di sviluppo.

Il design generativo e gli algoritmi a disposizione non forniscono una scelta finale, ma propongono delle soluzioni ottimizzate che devono essere perfezionate. A fare la differenza rimane sempre – anche oggi – il progettista, che con la sua esperienza interpreta quale sia la soluzione più efficace sulla quale proseguire.

Parliamo di prototipazione digitale

e di ultime innovazioni

paolo-del-fabbro-kreacta

Sono Socio e General Manager di Kreacta, un brand di 10 i cube srl. Ho svolto in più occasioni il ruolo progettista meccanico e responsabile di prodotto in importanti aziende nel settore delle macchine utensili e della Ricerca Scientifica. Opero da oltre trent’anni nella progettazione meccanica e nella consulenza industriale, con esperienze anche nei settori di sviluppo del software, piattaforme web, realtà virtuale ed aumentata e sistemi interattivi.

Paolo Dal Fabbro