安世亚太:以创成式设计和增材制造实现个性化产品创新

  

  创成式设计是通过编写算法和程序来设计的过程 , 是一个人机交互、自我创新的过程 , 具体来说由设计师选择生成模型的策略、编写算法 , 以人机交互的参数化建模 , 根据客观的设计目标 , 结合仿真、优化方法 , 直到获得最优化的设计 。 安世亚太提出基于增材思维的先进设计与智能制造解决方案 , 利用创成式设计、拓扑优化、点阵结构设计等方法 , 获得了很多先进设计经验 。

   创成式设计能够创造出手动建模所不易获得的设计方案 , 它们拥有复杂几何结构 , 而增材制造技术在工业制造中的应用优势之一是制造复杂的结构 , 可以说创成式设计与增材制造技术是天生的“好伙伴” , 创成式设计将进一步释放增材制造的应用潜能 。 本案例 , 就以安世亚太利用创成式设计与增材制造结合 , 设计汽车轮毂的案例 , 体现了先进设计与增材制造技术的魅力 。

  

增材制造为大规模个性化定制提供必要条件

   在过去的100年里发展起来的大规模生产满足了大众的各种基本需求 。 以汽车为例 , 大规模生产使得家家户户都能够买得起车 , 汽车作为交通工具的基本功能得以实现 。 但是 , 除此之外 , 人们其实还有更高级的需求 , 如:对美的追求 , 希望与众不同 , 彰显个性 。 但在大规模生产条件下 , 这些需求被大大地压缩 , 人们只能从有限的选项(如:几种颜色、几种材质、几款样式等)中去选择 , 满足个性化需求 , 对于大众来说 , 几乎是不可能的 。 基于传统制造工艺和传统设计方法的个性化定制就是“昂贵”的代名词 , 它意味着要有设计师专门进行个性化设计 , 制造商要进行单件制造 , 而单件制造的费用可能与100件甚至1000件一样 , 设计师的的设计费用更是可能高至天价 。

   现在 , 随着增材制造技术和工艺的日益成熟 , 增材制造生产1000件不同的产品和生产1000件相同的产品 , 成本几乎不会增加 , 这为大规模个性化定制的实现提供了必要条件 。 但还不够 , 还缺乏一个充分条件——廉价高效的个性化设计 。 传统的基于设计师手绘式设计+手工CAD建模的设计方式设计的是单一模型 , 有多少个性化需求 , 设计师就得做多少个设计 , 这无论从设计师数量还是设计灵感上都是无法达到的 。 而创成式设计正是这种廉价高效的个性化设计的方法 , 它不再依赖手工建模创建单一模型 , 而是基于规则编写算法生成模型 , 一套规则可以生成无数种模型 。 设计师的任务已经变为创建规则 , 编写设计程序了 , 生成模型的任务交给计算机自动完成 。 最终的个性化模型是由一组合适个性化的参数或条件来确定的 。 有了创成式设计加上增材制造工艺 , 就已经具备了大规模个性化定制的充要条件 。

  

汽车轮毂创成式设计

   安世亚太公司先进设计与制造专家 , 通过汽车轮毂的创成式和增材制造实现大规模个性化定制 。 汽车轮毂是最体现汽车个性化的部件之一 , 对轮毂的需求既有美观 , 又有性能、轻量化、节能等各个方面 。 许多爱车的朋友购车后都会进行轮毂改装 , 在改进性能的同时 , 彰显自己的与众不同 。 轮毂设计既有需要标准化的部分 , 也有可发挥创造力的造型设计 , 但是无论造型如何变化 , 满足力学性能的设计目标不能变 。

   首先 , 标准化的轮辋部分 , 可以通过参照标准中提供的几何关系建立编程规则 , 通过编程实现轮辋的参数化建模 。


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