Il Generative Design come nuovo paradigma della simulazione

IL GENERATIVE DESIGN COME NUOVO PARADIGMA DELLA SIMULAZIONE, PER SPERIMENTARE NUOVE TECNICHE DI PRODUZIONE E RIDURRE IL TIME TO MARKET.

Per decenni il processo di sviluppo prodotto è stato caratterizzato da iter lunghi, rigidi e costosi.

I progettisti dovevano creare alcuni concetti di design, testarli fisicamente attraverso l’uso di prototipi di forme e materiali diversi, per valutare come questi reagivano a determinate condizioni e successivamente modificarli fino ad ottenere il design corretto, sprecando tempo e soprattutto denaro.

Questo processo lasciava incompiuta un’importante domanda: Il design ottenuto poi era effettivamente producibile?

Ora siamo di fronte ad un vero e proprio cambio di paradigma nel processo di sviluppo dei prodotti, un cambiamento che pone al centro la creatività e azzera gli sprechi.

Attraverso il Generative Design, infatti, è possibile analizzare i risultati di produzione già nelle prime fasi del processo di produzione stesso, ottimizzare costi e materiali, sperimentare tecniche di produzione ed esplorare molteplici alternative di design fino a quel momento mai neanche sognate.

I principali risultati derivanti dall’utilizzo di questo nuovo processo sono quindi una sensibile riduzione del time to market e dei costi di produzione a favore di un aumento significativo del valore percepito sia per le imprese produttrici che per i loro clienti.

Entrando più nel dettaglio di questa nuova tecnica, scopriremo quali input, forme finali e vincoli di progettazione e produzione è possibile impostare con Autodesk Fusion 360, come migliorare la coerenza con le macchine a 2,5, 3 o 5 assi e come impostare il processo di produzione additiva con Autodesk Fusion 360 with Netfabb.

Il processo di Generative Design di Autodesk Fusion 360 demanda all’intelligenza artificiale la realizzazione della forma, il progettista dovrà “solo” impostare correttamente l’analisi, cercando di renderla più aderente possibile al caso reale di utilizzo. Un compito limitato in un certo qual modo, ma di assoluta importanza per ottenere una forma il più ottimizzata possibile, sia dal punto di vista meccanico che di volume e peso.

Gli input da inserire sono sostanzialmente di tre tipi: geometrico, meccanico e di processo.

Gli input geometrici consistono nell’andare ad identificare quali volumi dovranno essere obbligatoriamente presenti nella nostra forma finale e quali invece rappresentano delle aree di ostacolo e pertanto saranno “vietate” al solutore.

Gli input meccanici vanno a definire l’utilizzo del componente in opera: come in una normale analisi FEM, infatti, è necessario definire vincoli e forze in gioco, combinandole anche in diversi load cases.

Infine, gli input di processo si identificano con la scelta dei possibili materiali da prendere in considerazione incrociati con le tecniche di produzione ammissibili.

Il risultato ottenuto non sarà una soluzione unica bensì, un ventaglio di opzioni tra cui io posso scegliere, utilizzando come criterio la massa totale, il fattore di sicurezza o semplicemente la forma dal design più accattivante.

Il vantaggio è che tutte sono già validate da una simulazione FEM ma al contempo realizzabili con la tecnica selezionata.

Chiaramente il Generative Design è sfruttato al pieno delle sue potenzialità quando è accoppiato all’additive manufacturing, ma è in grado, comunque, di ottimizzare delle forme da produrre anche con tecniche più classiche (anche fresatura a 2.5 assi).

In aggiunta, questo design può essere ulteriormente modificato, ad esempio aggiungendo dettagli e lavorazioni addizionali. Una volta rifinita la forma, nello stesso ambiente è possibile eseguire un’ulteriore simulazione per essere certi della tenuta finale anche dopo le modifiche.

Quali sono, quindi, i vantaggi del Generative Design?

Innanzitutto, una forma strutturalmente stabile ma anche che riduce al minimo la massa (aumento di performance e minor impatto sull’ambiente). Essendo poi il software a generare le forme e a validarle, il progettista può dedicare altrove il tempo dedicato per queste attività.

Le forme generate inoltre, hanno un design accattivante e futuristico e danno subito l’idea di un oggetto dall’alto valore progettuale. Infine, pensando poi in senso lato, è possibile realizzare un unico componente laddove prima ce ne erano diversi, risparmiando anche tempo in fase di montaggio.