제너레이티브 디자인, 프로토타이핑 및 CNC 밀링

자체 프로토타입 제작을 가져오거나 자체 프로토타입 실험실을 구축해야 하는 경우 평가할 정보가 엄청나게 많다는 것을 알게 될 것입니다.

기능에서 비용, 공간 요구 사항 및 소음, 진동, 낭비 및 에너지 효율성에 대한 우려에 이르기까지 작업의 특정 요구 사항을 격리하고 조치를 취하는 능력은 복잡할 수 있습니다.

제조가 발전하고 제너레이티브 디자인과 같은 새로운 프로세스가 중심이 되어 고려해야 할 복잡성이 훨씬 더 커짐에 따라 특히 그렇습니다.

Modern Machine Shop은 최근 보고했습니다.

이러한 최첨단 개발에 대해 자세히 알아보고 프로토타입 연구실에서 제너레이티브 디자인이 CNC 밀링과 완벽하게 조화를 이루는 방법에 대해 알아보겠습니다.

제너레이티브 디자인의 기원

제너레이티브 디자인은 특히 자연 세계와 진화에 대한 인식에 뿌리를 둔 관점에서 실용적이고 철학적인 관점에서 제조 방식을 파괴하고 있습니다.

"진화는 수십억 년에 걸쳐 지구를 채우는 동식물 종을 완벽하게 만들어 왔으며, 생존하고 번성할 수 있는 디자인을 위해 최적이 아닌 디자인을 버리고 있습니다."라고 Industry Week의 Rani Richardson은 말합니다.

비슷하게 완성된 과정을 추구하면서 Richardson은 “진화적 설계가 과학 기반 방법을 사용하여 모방될 수 있다면 어떨까요? 그리고 그 프로세스를 몇 년 또는 몇 년이 아닌 몇 분과 몇 초 만에 완료할 수 있다면 어떨까요?”

"진화적 접근 방식을 우회하고 최적의 형태로 바로 자르기 위해 머신 러닝을 사용하는" 제너레이티브 디자인을 입력하세요.

프로토타입을 생산에 가져오는 프로세스를 혁신하여:

이 새로운 철학은 인공 지능과 재창조된 디자인 프로세스 덕분에 주목을 받고 있습니다. 기본적으로 설계 프로세스는 "일반적으로 일련의 축소적 개선으로, 더 넓은 범위에서 설계 개요를 살펴보고 가능한 최상의 솔루션을 찾을 때까지 범위를 좁힙니다."

인공 지능을 제너레이티브 디자인에 통합함으로써 프로토타입 제작 방식이 바뀌었고 이전에 실현할 수 있었던 것보다 더 다양한 결과를 얻을 수 있습니다.

Industry Week에 따르면:

이 부인할 수 없는 추진력을 고려할 때 제너레이티브 디자인은 제조 모델에서 어디에 적합합니까?

제너레이티브 디자인이 제조업체에 의미하는 바는 무엇입니까?

현대 제조는 그 어느 때보다 빠르게 시장에 출시할 수 있는 더 나은 제품에 대한 소비자 요구로 인해 지속적으로 도전을 받고 있습니다. 이러한 속도에 대한 요구는 더 나은 제품에 대한 끊임없는 추구와 결합되어 제조 공정에 부담이 될 수 있습니다.

제너레이티브 디자인에 내재된 인공 지능의 이점을 입력하십시오. “하지만 인공 지능의 많은 현대 응용 프로그램과 마찬가지로 기본 개념은 다음과 같습니다. 충분한 컴퓨팅 성능을 풀링하면 네트워크가 매우 복잡한 작업의 많은 반복을 매우 빠르게 완료할 수 있습니다. "

경쟁력을 유지하고 수익을 보호하기 위해 점점 더 많은 제조업체가 "엔지니어와 디자이너 모두가 보다 혁신적이고 효율적인 방식으로 설계 문제에 접근할 수 있도록 하는 핵심 전략"으로 제너레이티브 설계에 의존하고 있습니다. 궁극적으로 이는 설계 및 프로토타이핑 프로세스를 단축하고 혁신적인 제품이 시장에 출시되는 데 걸리는 시간을 단축합니다.”

제너레이티브 디자인은 실제로 무엇을 생성합니까?

더 나은 질문은 생성되지 않는 것은 무엇입니까?

입니다.

제너레이티브 디자인은 항공, 자동차, 국방을 포함한 다양한 수직 분야에 고무적인 의미를 갖습니다.

제조 산업은 이러한 향상된 디자인 사고를 위한 추가 응용 프로그램을 계획하고 있지만 "의자와 같은 가정 용품에서 자동차 섀시 및 비행기 파티션의 산업 디자인에 이르기까지 이러한 도구가 오늘날 이미 사용되고 있는 많은 예가 있습니다."

항공 우주 및 자동차 산업의 경우 "제너레이티브 설계는 엔지니어가 부품 중량 최소화, 강성 최대화, 비용 절감 및 재료 사용 최적화와 같은 목표를 달성하는 데 도움이 됩니다. 제너레이티브 디자인을 사용하면 부품 무게를 기존 제조 방식을 사용하여 최대 30%에서 적층 제조 방식으로 70%까지 줄일 수 있습니다.”

소비재의 관점에서 우리는 이미 제너레이티브 디자인을 통해 시장에 출시된 인지도가 높은 다양한 제품을 보고 있습니다. 프로토타이핑 연구소가 이러한 제품을 만드는 고객에게 적합하다면 좋은 소식입니다.

구체적으로 어떤 종류의 소비재?

"글쎄요, 제너레이티브 디자인으로 만들어진 소비재는 이미 아디다스 운동화와 Vitamix 블렌더 노즐 형태로 판매되고 있고, 스포츠 용품, 휴대폰 케이스, 가전 제품의 형태로 더 많은 제품이 뒤따를 것으로 기대해야 합니다."

그러나 그것은 정말로 빙산의 일각입니다. “제너레이티브 디자인이 만들어낼 수 있는 것에는 사실상 제한이 없습니다. 자연 디자인을 기반으로 하는 제너레이티브 디자인은 거의 완전한 원을 그리는 디자인의 표현입니다."

제너레이티브 디자인은 사내 프로토타이핑을 위해 무엇을 약속합니까?

제너레이티브 디자인은 기존 프로세스가 제공할 수 있는 것보다 더 많은 프로토타이핑 가능성을 제공합니다. 먼저 제너레이티브 디자인을 사용하면 디자인 사양과 제품 요구 사항에 따라 생산하는 프로토타입의 양과 품질을 모두 높일 수 있습니다.

더 나은 프로토타입의 가능성

이제 제조업체는 단일 솔루션이나 프로토타입에 의존하는 대신 더 강력한 클라이언트 솔루션을 위해 더 높은 설계 정밀도의 이점을 누릴 수 있습니다.

제너레이티브 디자인은 디자이너가 설정한 기준과 목표를 기반으로 제품에 대한 수천 가지 가능한 솔루션을 생성하고 일반적으로 수동으로 개발하는 데 몇 개월은 아니더라도 사람이 며칠이 걸리는 형상과 형태를 생성합니다. 이 프로세스는 디자이너 또는 엔지니어가 특정 디자인의 가장 중요한 목표를 충족하는 하나의 디자인을 선택합니다.

전략적이고 과학적으로 뒷받침되는 솔루션과 관련하여 제너레이티브 디자인은 더 매력적인 옵션을 제공하며 "이러한 옵션에는 종종 인간 디자이너가 생각해내지 못할 것 같은 독특한 기하학이 포함됩니다. 즉, 기존의 제품보다 더 나은 성능을 발휘하는 기하학입니다."

운영 관점에서 더 나은 프로토타입과 더 나은 성능은 더 나은 제품과 같습니다. 디자이너에게 제너레이티브 디자인은 인공 지능을 도구 세트에 통합하는 것입니다. 따라서 가장 어려운 설계 딜레마를 해결하고 더 중요한 것은 제품 출시를 앞당길 수 있는 새로운 방법을 허용합니다.

인간 요소와 제너레이티브 디자인의 만남

물론, 제조 또는 기타 산업에서 인공 지능에 대한 거의 모든 언급은 로봇이 인간을 대체하고 제너레이티브 디자인과 같은 프로세스가 곧 인력의 필요성을 제거할 것이라는 우려에 자동으로 맞춥니다.

물론 제너레이티브 디자인은 향후 10년 동안 제조 환경을 변화시킬 것으로 예상됩니다.

Autodesk, Inc의 기술 마케팅 관리자인 Bryce Heventhal에 따르면

그 문장의 중요한 구성요소인 인간 엔지니어에 주목하십시오.

사실, “Heventhal이 제너레이티브 디자인에 대해 강조하고 싶은 한 가지가 있습니다. 그것은 인간 노동자를 대체하기 위한 것이 아닙니다. 오히려 그는 인공 지능이 엔지니어와 디자이너가 새로운 디자인을 테스트하고 그들이 만드는 제품에 통합할 수 있는 능력을 몇 배나 확장할 수 있는 귀중한 메커니즘이라고 말합니다.”

간단히 말해서, "그들은 여전히 ​​결정을 내리고 있습니다."라고 Heventhal은 말합니다. “그들에게 그러한 결정을 내릴 수 있는 더 나은 도구를 제공할 뿐입니다. 일자리를 대체하는 것이 아니라 일자리를 늘리는 것입니다.”

인간 진화의 관점에서 이것은 초기에서 현대인까지의 발달 과정과 기본적인 도구와 궁극적으로 고급 응용 프로그램의 사용을 추적하는 것과 같습니다. 제너레이티브 디자인은 기술을 활용하는 인류의 최신 챕터일 뿐입니다.

“디자인 씽킹은 사라지지 않고 현대적인 도구를 활용하기 위해 진화하고 있습니다. 목수가 핸드 드릴 대신 전동 드릴을 사용하는 것과 마찬가지로 미래의 제품 설계자와 엔지니어는 수동 프로세스를 천천히 포기할 것입니다.”

복잡성과 제조 가능성의 균형

생성적으로 설계된 부품에서 발생하는 문제 중 하나는 제작의 복잡성 수준입니다. "외계인", "유기적인" 또는 "기이한" 제너레이티브 디자인 부품을 듣는 것은 드문 일이 아닙니다.

다행스럽게도 미학은 기능성에 비하면 한참 뒤떨어져 있습니다. 그러나 이는 제조 프로세스에 상당한 수준의 복잡성을 야기합니다. 수많은 조각된 표면으로 인해 제너레이티브 디자인 부품을 생성하는 프로세스가 길고 비효율적일 수 있습니다.

운 좋게도 제너레이티브 디자인의 탄생은 제조 공정의 발전과 잘 맞아떨어졌습니다. 특히 지난 10년 동안 적층 제조의 발전으로 3D 프린터의 기능이 가속화되면서 동시에 비용이 절감되었습니다. 그러나 한계가 있습니다. 특히 높은 정밀도가 필요한 경우에 그렇습니다. 이는 적층 제조 영역에서 계속 개선되고 있지만 높은 선행 비용 및 유지 비용으로 인해 현재 많은 프로토타입 실험실에서 사용할 수 없습니다.

절삭 가공 세계에서 5축 CNC 머시닝이 더욱 널리 보급되어 제너레이티브 디자인 부품을 생성하는 데 필요한 복잡한 도구 경로를 생성하는 데 도움이 되는 유능한 장비와 소프트웨어를 제공하는 브랜드가 그 어느 때보다 많아졌습니다.

하지만 모든 것이 그렇듯이 단점도 있습니다.

까다로운 제어로 인해 5축 기계는 작업자와 프로그래머의 더 높은 수준의 기술이 필요합니다. 또한 5축 밀에 대한 투자를 보호하기 위해 충돌 검사를 위해 공구 경로를 시뮬레이션하는 두 번째 소프트웨어 세트가 권장되는 경우가 많습니다.

게다가 5축 기계는 상당히 비쌀 수 있습니다. 이것은 설계에 내재되어 있습니다. 축이 밀링 머신에 도입될 때마다 더 많은 작업 영역이 희생됩니다. 결과적으로 작업 범위가 작은 5축 머신도 상당히 커질 수 있습니다. 큰 제너레이티브 디자인 부품을 밀링해야 하는 상황은 이상적이지 않습니다. 필요한 기계는 툴링 비용 이전에 7자리 이상 비용이 든다고 해도 과언이 아닙니다. 툴링도 이 경우에 특화되어 제너레이티브 디자인된 부분의 깊고 정교한 기능에 도달할 수 있습니다.

충분한 돈으로 이러한 문제를 해결할 수 있지만 대부분의 프로토타입 연구소에서는 가지고 있는 도구로 부품을 만들고 대부분은 5축이 아닌 3축 밀링을 사용합니다. 다행히도 Fusion 360 제조업체인 Autodesk 팀은 다음 사항에 주의를 기울이고 있었습니다. 이 수수께끼.

제조 제약이 있는 경우 사용자는 3D 프린팅으로 최종 제품을 생산하는 방법을 정확하게 정의하거나 현재 보유하고 있는 정확한 CNC 가공 방법(2.5, 3, 4 또는 5축 CNC 밀링)을 정의할 수 있습니다. 시작 시 이 데이터를 도입함으로써 프로그램 알고리즘은 기계 구성과 완벽하게 작동하는 모양을 생성할 수 있습니다. Autodesk는 이 기능을 추가하여 가능한 한 많은 청중이 제너레이티브 디자인을 접근하기 쉽고 실용적으로 만들 수 있는 방법을 찾았습니다.

진화의 일부가 되십시오

궁극적으로 제너레이티브 디자인은 다양한 버티컬은 말할 것도 없고 제조업체와 소비자 모두에게 흥미로운 발전입니다. 그들은 디자인 프로세스에서 새로운 협력자가 되어 디자이너와 엔지니어의 역할을 강화하고 이전에 본 적 없는 제품을 만들 것입니다.”