Üretken Tasarım (Generative Design) Nedir?
İnternet dünyası şu anda çok büyük bir değişimin içerisinde. Yapay zekanın hemen hemen her alana girmesi ve bu alanlarda harika işler başarması, gelecekteki yeni başarıların şimdiden göstergesi olmakta. Bu alanda en önemli gelişmelerden birisi olan ChatGPT, OpenAi tarafından Kasım 2022 yılında piyasaya sürüldü ve rekor bir hızda 100 milyon kullanıcı sayısına ulaştı. Kod yazabilen, sorulan sorulara cevap verebilen, matematiksel işlemleri yapabilen bu harika araç bir anda yapay zekaların neler yapabileceği konusunda her seviyeden kişiye kendisini ispat etmiş oldu. ChatGPT’ye karşı atak gecikmedi ve Google bu konudaki aracı olan BARD’ı devreye soktu ve yapay zeka alanında yarış ChatGPT entegreli Bing ve Google arasında uzun yıllar devam edecek gibi.
Yapay zekanın metinsel alanlardaki başarısı görsel alanlarda da Midjourney isimli bir araç ile yine nefesleri kesen çalışmalara sahne olmakta. Stabble Diffusion teknolojisini içeren birbiri benzeri sistemler ile text to image, image to image, image to video, text to video gibi birbirinden harika görseller ve videolar üretilebilmekte.
Şimdi ise yazımızın konusu olan generative design yada Türkçe’siyle üretken tasarım yada üretimsel tasarım nedir, neler yapılmakta bu konuya değineceğiz.
Üretken Tasarım Nedir?
Üretken tasarım, 3D modellerin bilgisayar yazılımı tarafından oluşturulduğu ve optimize edildiği bir teknolojidir. Süreç, topoloji optimizasyonu ve simülasyon da dahil olmak üzere bir dizi teknolojiye dayanır. Tüm bu teknolojiler birlikte çalışır, ancak kontrol mühendisin elindedir. Kullanıcı etkileşimli bir süreç kullanarak model için üretim süreçleri, yükler ve kısıtlamalar gibi gereksinimleri belirler. Yazılım daha sonra otonom olarak bu gereksinimleri karşılayan bir dizi tasarım alternatifi üretecektir.
Daha farklı bir tarz ile anlatmak istersek üretken tasarım, tasarım sürecini optimize etmek için yapay zekayı kullanan bilgisayar destekli bir tasarım tekniği ve yazılım kategorisidir. Mühendisler, birçok tasarım alternatifini hızla yinelemek ve bir dizi kritere göre en iyisini seçmek için üretken tasarım yazılımını kullanabilir.
Örneğin: Şirketinizin bir parçayı frezeleme, döküm veya eklemeli üretim yoluyla üretme kabiliyetine sahip olduğunu varsayalım. Tasarladığınız parça için hangi süreç ve malzemeler en uygunudur? En iyi çözümü bulmak için, çeşitli malzeme ve üretim yöntemlerinin olası kombinasyonlarını göstermek üzere üretken tasarımı kullanabilirsiniz. Sonunda, gereksinimlerinize en uygun olanı seçer ve bundan sonra daha da geliştirirsiniz. Bu, tasarımcının paçayı kurtardığı anlamına gelmez. Üretken tasarım mühendislerin yerini almaz. Bunun yerine, tasarım sürecinin bir tamamlayıcısıdır. Ağırlığa hala çok fazla kafa yoruluyor sınırlar, fiziksel kısıtlamalar, malzemelerin bulunabilirliği vb.Mühendis bu farklı kriterleri ne kadar iyi tanımlarsa, sistem o kadar iyi olası çözümleri keşfedebilir ve daha iyi, daha yenilikçi ürünler ortaya çıkarabilir.
Neyse ki, özellikle acemiler için, yazılım onlara yardımcı olabilir ve kısıtlamaları keşfetmelerini sağlayabilir. Örneğin, bir tasarım oluşturabilirsiniz 3D baskı için ve ardından 3 eksenli frezeleme için tekrar deneyin. Hangi sonucun bütçenize ve zaman çizelgenize en uygun olduğuna karar verin, vb. öğeleri seçin ve bunu ileriye dönük en uygun çözüm olarak belirleyin.
Üretken Tasarım Hangi Sorunları Çözer?
Üretken tasarım, özellikle yazılım bilgi işlem kaynakları için buluttan yararlanıyorsa, kısa sürede yüzlerce yenilikçi tasarım seçeneği sunar. Bu durumda ödünleşimleri değerlendirmek kullanıcıya kalmaktadır. Örneğin, iki model teknik özellikleri karşılasa bile, 1. seçenek daha hafif olurken, 2. seçenek biraz daha güçlüdür. İkisi de işe yarar, ancak Seçeneklerin olması güzel.
Genel fayda, üretken tasarımın yenilikçi ürünleri rekor sürede piyasaya sürmesidir. Üretken tasarım, hemen belli olmasa da, aşağıdakileri isteyen şirketler için önemli bir fark yaratır:
● Ürün farklılaştırması. Dürüst olalım, çoğu tasarım daha önce çalışan modelleri temel alır. Kademeli değişiklikler yapıyoruz ve bunun müşteriler için çekici olmasını umuyoruz. Üretken tasarım, gereksinimleri aşan yüksek performanslı yeni parçalar ve ürünler yaratarak bu rutinden kurtulmanıza olanak tanır. Artı, rekabet tarafından kolayca kopyalanamazlar.
● Uzman sonuçları (acemi mühendislerden bile). Beceri boşluğu hakkında endişeli misiniz? Giriş seviyesindeki bir makine mühendisi, artık kapsamlı bilgi birikimi olmadan üretimsel tasarımı kullanarak bir parça oluşturabilir. (Ve sistem yüzlerce uygun çözüm getirdiğinde? Üretken tasarım teknolojisi, sayısız tasarım seçeneğini hızla filtrelemenize yardımcı olabilir).
● Optimize edilmiş güvenilirlik. Tasarımların kalitesini ve dayanıklılığını doğrulamak için üretken tasarım sonuçları üzerinde stres analizi yapın. Bu, tasarımınızın gerçek dünyada çalışmasını sağlar. (Üretim ve servis desteğinde de maliyet tasarrufu sağlar)
● Eski tasarımları iyileştirin. Eski ürünler hala işlevsel olabilir, ancak optimize edilmişler mi? Mühendislerin önceki nesillere ait tasarımları güncellemesi yaygın bir durumdur. Bununla birlikte, üretken tasarım, eski tasarımlarda parça gücünü önemli ölçüde artırmanın ve toplam ağırlığı ve malzeme kullanımını azaltmanın yollarını bulmanıza yardımcı olabilir.
Tasarıma Daha Hızlı, Daha Güvenilir Bir Yaklaşım
Lider bir üretici olduğunuzu ve ürün tasarımlarınızın üretilmesi için aylarca hazırlık süresi gerektiğini hayal edin. Yeni müşteri talepleri ve rakipler sizi hızla bunaltıyor. İnovasyon, stratejinizin temel taşı haline gelmezse, her şey biter.
Peki ne yapacaksın? Bir fikir, ürün tasarım sürecinize yapay zeka (AI) getirmektir. Üretken tasarım yalnızca bir araç değil, aynı zamanda ürün geliştirmeye yönelik güçlü bir yaklaşımdır. Başlamak için, ürün tasarımcılarınız bir “çalışma” oluşturur. Yani çözmek istedikleri sorunu tanımlarlar, tasarım kısıtlamalarını, yükleri, malzemeleri ve üretim yöntemlerini seçerler ve bu gereksinimleri yazılıma iletirler. Yazılım daha sonra sayısız yineleme yaparak bu sorunu inceler ve ürün ekibine optimum bir çözüm seti döndürür.
Çalışma sonuçları, ekibin kendi başına üretebileceğinden çok daha fazladır. Ve ekibin dikkate almayacağı yaratıcı tasarım alternatifleri var. Daha da etkileyici olanı, tüm bu tasarımların hala gereksinimleri karşılıyor olmasıdır. Lider bir üretici olduğunuzu ve ürün tasarımlarınızın üretilmesi için aylarca hazırlık süresi gerektiğini hayal edin. Yeni müşteri talepleri ve rakipler sizi hızla bunaltıyor. İnovasyon, stratejinizin temel taşı haline gelmezse, her şey biter. Stratejik bir bakış açısından, üretken tasarım yalnızca daha yüksek kaliteli tasarımlar sağlamakla kalmaz, aynı zamanda daha az malzeme kullanarak daha hafif parçalar üretmenizi ve satılan malın maliyeti üzerinde olumlu bir etki göstermenizi sağlar.
Üretken tasarım nasıl çalışır?
- Bilgilendirme. Mühendisler veya tasarımcılar mekansal gereksinimler, malzeme gereksinimleri, maliyet kısıtlamaları ve performans gereksinimleri gibi parametreleri girer. Ayrıca genel tasarım hedeflerini de girerler.
- Fikir. Yazılım, belirtilen parametrelere göre tasarımcının hedeflerine ulaşmayı hedefleyen probleme çeşitli çözümler üretir.
- Değerlendirme. Tasarımcı veya mühendis, üretilen çözümleri değerlendirir ve soruna en uygun olanı seçer.
Üretken tasarım, doğanın sistem ve yapıları tasarlama biçimini taklit edebilir. Bu kavram biyomimikri olarak bilinir .
Üretken tasarım yazılımı, önceki yinelemeleri iyileştirmek için kullanıcı girişiyle birlikte makine öğrenimini kullanır. Ayrıca tasarımlarını bilgilendirmek için bulut bilişim tarafından sağlanan verilerden yararlanır.
Topoloji optimizasyonu ile üretken tasarım arasındaki fark nedir?
Üretken tasarım terimi genellikle topoloji optimizasyonu ile birbirinin yerine kullanılır . Ancak iki kavram birbirinden farklıdır.
Topoloji optimizasyonu, mühendis için optimize edilmiş tek bir model oluşturmak üzere insan tarafından tasarlanmış bir CAD modeli kullanan eski bir tekniktir. Mühendis belirli yükler ve kısıtlamalar sağlar ve yazılım, malzeme yerleşimini yüklere ve kısıtlamalara göre optimize ederek bir model oluşturur.
Üretken tasarımın başlaması için insan yapımı bir tasarıma ihtiyacı yoktur. Mühendisin yalnızca yazılımı bir dizi kısıtlama ile beslemesi gerekir ve üretken tasarım yazılımı birçok olası tasarımla ortaya çıkar. Tasarımın fikir oluşturma bileşenini otomatikleştirir.
Üretken tasarım kullanım durumları ve uygulamaları
Mühendisler üretken tasarım yazılımını aşağıdakileri yapmak için kullanabilir:
- Yeni parça tasarımları oluşturma
- Daha verimli parçalar oluşturma
- Parçaları daha hızlı oluşturma
- Parçaları daha düşük maliyetle oluşturma
Üretken tasarım, endüstriler arasında çeşitli kullanım durumlarına sahiptir. Bazı örnekler aşağıdakileri içerir:
- Üretim. Üretimde, bileşen ağırlıklarını azaltmanın yeni yollarını bulmak için üretken tasarım kullanılabilir. Aynı zamanda 3 boyutlu baskı ve eklemeli üretimin yanında da kullanılabilir — yani 3 boyutlu baskının endüstriyel adı.
- Otomotiv. Otomotiv endüstrisinde, otomobil parçaları için yeni geometriler ve formlar keşfetmek için üretken tasarım kullanılabilir.
- Havacılık Üretken tasarım, iyileştirilmiş çevresel etki, güvenlik ve ağırlık azaltma hedefleriyle yeni uçak tasarımları oluşturmak için kullanılabilir.
- Mimari. Üretken tasarım , daha sürdürülebilir ve dirençli binaların yanı sıra sivil özellikli tasarımlar oluşturmak için kullanılabilir .
- Tüketim malları. Spor malzemeleri gibi günlük tüketici ürünleri, performansı artırmak ve maliyeti düşürmek için tasarlanabilir ve üretilebilir.
Üretken tasarım yazılım uygulamalarından bazı örnekler:
- PTC’den Creo.
- Autodesk’ten Fusion 360.
- Hexagon Software tarafından MSC Apex Üretken Tasarımı.
- NTopoloji.
- Siemens’in NX’i.
Üretken tasarımın faydaları nelerdir?
Üretken tasarımın faydaları şunları içerir:
- Eşzamanlı keşif. Üretken tasarım araçları, aynı anda birçok tasarım yinelemesini (bazen yüzbinlerce) keşfedebilir.
- Kitle özelleştirme. Üretken tasarım araçları – katmanlı üretim gibi endüstri 4.0 teknikleriyle bağlantılı olarak – artan verimlilik yoluyla ürünlerin ve parçaların etkili bir şekilde kitlesel olarak özelleştirilmesini sağlar. Yeni bir tasarım denemek veya özellikleri değiştirmek daha kolaydır.
- Daha hızlı tasarım zaman çizelgesi. Üretken tasarım, fikir oluşturma ve tasarımla ilgili ezberci, zaman alıcı etkinliklerin bazılarını otomatik hale getirir. Mühendisler ve tasarımcılar , sürekli iyileştirmeye ve sorunları daha spesifik olarak tanımlamaya daha fazla odaklanabilir .
- Daha fazla tasarım seçeneği. Üretken tasarım araçları, mühendislerin seçebileceği çeşitli model seçenekleri oluşturur.
- Sığ öğrenme eğrisi. Üretken tasarım, başlangıç düzeyindeki tasarımcılara en baştan işe yarayan bir şey yaratmalarını sağlayarak bir avantaj sağlar. Önceden CAD bilgisiyle üretken tasarımın öğrenilmesi nispeten kolaydır.
Üretken tasarımın sınırlamaları nelerdir?
Üretken tasarımın sınırlamaları aşağıdakileri içerir:
- Ön yargı. AI algoritmaları, önyargıyı gizlemek ve tespit edilmesini zorlaştırmak için daha iyi bir iş çıkarabilir .
- Kalite. Üretken tasarım yazılımı, çok sayıda tasarım seçeneği oluşturabilir. Bu, üretilen tasarımların hangilerinin kaliteli olup hangilerinin olmadığının belirlenmesini zorlaştırabilir. Yazılım doğası gereği farkı bilmiyor.
- Seçim paradoksu. Sorun iyi tanımlanmamışsa, seçim paradoksu doğru tasarıma karar vermeyi zorlaştırabilir. Daha fazla seçenek, bir sorunu çözmek için en önemli olan şeyden dikkati dağıtabilir. Üretken tasarımda, tasarımların çoğu mühendis tarafından ortaya konan orijinal kriterleri karşılar.
- Yazılıma rehberlik etmek. Tasarımcı, nesillerinin değerli olabilmesi için yazılıma doğru parametreleri ve kısıtlamaları sağlamalıdır.
Üretken tasarım örnekleri
Üretken tasarımın uygulanabileceği bazı teorik örnek problemler aşağıdakileri içerir:
- Birçok kişinin sığabileceği ve herkesin olayı iyi bir şekilde görebileceği şekilde bir stadyum tasarlamak.
- Üretimdeki atık miktarını en aza indirmek için bir tezgah tasarlamak.
- Daha sürdürülebilir ve esnek bir bina tasarlamak.
- Bir uçak motoru braketinin ağırlığının azaltılması.
- Elektrikli tekerlekli sandalyeyi daha taşınabilir hale getirmek.
BazıÜretken tasarımın kullanıldığı gerçek dünyadan örnek projeler şunları içerir:
- Ay inişçisi. NASA, yeni nesil bir aya iniş aracı oluşturmak için Autodesk’in üretken tasarım yazılımını kullandı. İniş aracı, geleneksel iniş araçlarından daha hafiftir.
- Kaynak verimli sandalye. Philippe Starck, üretken tasarımı kullanarak bir prodüksiyon koltuğu tasarladı. Amacı, olabildiğince az malzeme kullanan bir sandalye yaratmaktı; sonuç, AI tarafından tasarlanan ilk sandalyeydi.
- Yürüyen araba. Hyundai Motor Group, üretken tasarım kullanarak hem yürüyebilen hem de sürebilen bir otomobil konsepti olan Hyundai Elevate’i tasarladı.
- Kaynak verimli ayakkabı. New Balance, daha organik bir tasarıma sahip bir ayakkabının dış tabanının iç kafesini oluşturmak için üretken tasarımı kullandı.
- Yeni bina tasarımı . Zaha Hadid Architects, Haydar Aliyev Merkezi’ni oluşturmak için üretken tasarım kullandı. Bina, peyzajın doğal topoğrafyasından ortaya çıkan akışkan bir formu andırıyor.
Üretken tasarımın geleceği nedir?
Üretken tasarım satıcıları, mühendislere yeni ve geliştirilmiş ürün ve bileşen tasarımları arayışında yardımcı olan yazılımlar sağlamak için çaba göstermeye devam edecek. Şu anda üretken tasarım yazılımı, bir mühendisin cephaneliğindeki araçlardan biridir. Zamanla teknoloji gelişmeye , yeni fırsatlar yaratmaya ve yeni engelleri ortaya çıkarmaya devam edecektir. Üretken tasarım, daha verimli, uygun maliyetli ve estetik açıdan hoş nesneler yaratmak için kullanılmaya devam edecektir.
- Posted by Hidkom Mühendislik
- On 10 Temmuz 2023
- 0 Comment