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¿Sabes que es el Diseño Generativo? Descubre las herramientas que están revolucionando el diseño y los procesos de fabricación inteligente, también en BIM.
El Diseño Generativo es el siguiente paso en la evolución del diseño y la ingeniería para abordar la Fabricación Inteligente. Permite a los diseñadores e ingenieros la capacidad de generar rápidamente miles de soluciones preparadas para CAD, basadas en restricciones de fabricación del mundo real que pueden lograr un rendimiento significativamente mayor. Gracias al diseño generativo, el sector de la fabricación ahorra tiempo, dinero y recursos en la creación de nuevos objetos.
Ya no basta en pensar el diseño, sino en cómo se va a diseñar. ¿Imaginas decirle al ordenador cómo quieres el diseño y que lo genere directamente? Tenemos una serie de webinars dónde podrás descubrir las soluciones para el diseño generativo aplicadas en BIM
- El diseño generativo es una tecnología de aprendizaje automático que puede generar múltiples soluciones a partir de la introducción de ciertos parámetros.
- Aunque lo más llamativo del diseño generativo son sus formas orgánicas, su verdadero superpoder es reducir al mínimo el material empleado en un objeto sin perder resistencia.
- Entre sus aplicaciones prácticas están los más modernos avances en robótica de última generación, componentes aeroespaciales, piezas automovilísticas, estructuras arquitectónicas aligeradas, productos personalizados y piezas de repuesto.
El diseño generativo evalúa innumerables propuestas de acuerdo con unos criterios de proyecto. De todos ellos, descarta los menos adecuados y selecciona los que resultan óptimos, por lo que el proceso de diseño es más rápido.
Consiste en una tecnología de aprendizaje automático que se adapta a los requisitos de los ingenieros y sugiere las mejores soluciones según esas demandas. El algoritmo de diseño generativo propone múltiples iteraciones que satisfacen esos criterios mediante la limitación de valores relativos a la masa, resistencia, flexibilidad u otras métricas de rendimiento.
El diseño generativo es particularmente útil en los procesos de diseño y fabricación, ya que ayuda a concebir nuevas ideas y transformarlas con más rapidez y mejor relación costo-eficiencia. También es una nueva manera de automatizar la fabricación en todo el sector.
El diseño generativo en el sector de la fabricación
En el sector de la fabricación existen diversos métodos y maquinarias muy arraigados, como la fundición, el moldeo por inyección, los tornos o los dispositivos de control numérico, cuyas limitaciones físicas han determinado en buena medida las herramientas y productos de los que disponemos en la actualidad.
El diseño generativo aporta a los fabricantes otra herramienta con la que abordar el diseño de productos y componentes. Y puede dar vía libre a unas posibilidades extraordinarias cuando se combina con tecnologías como la fabricación aditiva, el mecanizado multieje o el moldeo por inyección.
Mediante la fabricación aditiva es posible prototipar objetos con rapidez, probar materiales y perfeccionar el diseño antes de dar el salto a la producción real.
Cuando se trata de moldeo por inyección o fundición, encontrar el equilibrio perfecto entre peso y resistencia suele ser decisivo a la hora de seleccionar los metales y aleaciones que darán forma a los sistemas y componentes finales que han de producirse. Con técnicas de desarrollo de bajo costo, como la impresión en 3D de prototipos, reconsiderar un componente o herramienta concretos de una línea de producción puede aportar mejoras a un flujo de trabajo ya consolidado.
El diseño generativo es conocido por reproducir formas orgánicas similares a esqueletos, pero el motivo va más allá de la simple estética. Estas formas inspiradas en la naturaleza ponen de manifiesto una inteligente estrategia de diseño que mantiene la resistencia de los objetos a la vez que reduce muchísimo la cantidad de material necesario. En cualquier proceso que requiera fundición de metales a escala industrial, el ahorro en materiales es decisivo.
Cuando se combina con técnicas aditivas y métodos de fabricación tradicionales, el diseño generativo puede proponer objetos de un tamaño y complejidad hasta ahora inalcanzables.
La fabricación tradicional suele conllevar el montaje de varias piezas, lo que puede afectar negativamente a su resistencia. Por el contrario, el diseño generativo optimiza estas estructuras, reduce el material necesario y propone materiales alternativos que mejoren sus prestaciones.
Ventajas del diseño generativo
No solo la relación costo-eficiencia del diseño generativo es mucho más favorable, sino que también ayuda a trabajar mejor y a sacar el máximo partido a modos de diseño y fabricación que pueden ser obvios o resultar sorprendentes. Gracias al diseño generativo se puede:
Reducir costos con el diseño generativo
Pensemos en una sencilla pieza de plástico o metal. El diseño generativo ayuda a diseñarla con menos material que cuando se sigue un proceso de fundición o mecanizado por control numérico, sin que esto afecte a su resistencia e integridad estructural.
Cuando el tiempo es dinero, prototipar el mejor diseño con más rapidez mediante la combinación de diseño generativo y fabricación aditiva puede conllevar un ahorro todavía mayor.
No solo eso, cuando se combina con la nueva generación de robots de fabricación más inteligentes, veloces y reactivos disponible en la actualidad, el diseño generativo también aporta un ahorro potencial durante la fase de producción.
Desde el primer momento, el diseño generativo ha tenido un gran impacto en la optimización de efectores finales, unos dispositivos que, colocados en el extremo de un brazo robótico, interactúan con el entorno, ya se trate de una fresadora o una pistola de pintura. Así, cada unidad robótica puede ejecutar sus tareas con más eficiencia.
Muchos procesos existentes, incluida la fabricación aditiva, el fresado por control numérico y la fundición, obtienen mejores resultados cuando entra en juego el diseño generativo.
Incrementar las prestaciones del diseño generativo
Por verlo de otro modo, en lugar de simplemente eliminar lo que sobra, el material utilizado puede reorganizarse y configurar una forma nueva que mejore las prestaciones del objeto sin perder su tamaño y características esenciales. También puede emplearse un material distinto.
El diseño generativo ofrece una serie de ventajas que lo convierten en una herramienta poderosa para la innovación en diversos campos. Entre las más importantes destacan:
1. Mayor eficiencia y optimización: El diseño generativo permite explorar una gran cantidad de opciones de diseño de forma automática, generando soluciones que cumplen con los requisitos establecidos de manera eficiente y optimizada. Esto puede conducir a diseños más ligeros, resistentes y con un uso más eficiente de materiales.
2. Creatividad y soluciones innovadoras: Al explorar un espacio de diseño más amplio, el diseño generativo puede dar lugar a soluciones creativas e innovadoras que no se hubieran considerado con un enfoque de diseño tradicional. Esto puede ser especialmente útil para abordar problemas complejos o encontrar nuevas aplicaciones para materiales o tecnologías existentes.
3. Reducción de costes y tiempo de desarrollo: Al automatizar tareas repetitivas y generar soluciones optimizadas, el diseño generativo puede ayudar a reducir costes y tiempo de desarrollo. Esto puede ser especialmente beneficioso para proyectos complejos o con plazos ajustados.
4. Adaptación a necesidades específicas: El diseño generativo permite adaptar las soluciones de diseño a necesidades específicas, como las características del usuario, las condiciones ambientales o los requisitos de fabricación. Esto puede conducir a productos y servicios más personalizados y eficientes.
5. Sostenibilidad: El diseño generativo puede utilizarse para crear diseños más sostenibles, utilizando menos materiales, optimizando el consumo de energía y reduciendo el impacto ambiental.
Ventajas del diseño generativo, innovar mejor (y más rápido)
El diseño generativo no sustituye a los diseñadores humanos, los ayuda en su labor. Como hace un becario cualificado, aporta sugerencias que puedan reorientar el diseño y llegar a nuevas maneras de enfocar las cosas a lo largo de todo el proyecto.
Consolidar piezas con el diseño generativo
Con el diseño generativo es fácil unificar múltiples componentes en piezas únicas, lo que reduce los costos de montaje, mejora la eficiencia y simplifica la cadena logística.
La consolidación de piezas, también conocida como agrupación de componentes o optimización topológica, es una de las aplicaciones más importantes del diseño generativo. Este proceso implica utilizar algoritmos computacionales para combinar varias piezas separadas en una única pieza sólida.
Esto puede ofrecer varias ventajas, como:
Reducción del número de componentes: Al combinar varias piezas en una sola, se reduce el número de componentes necesarios para fabricar un producto. Esto puede simplificar el proceso de ensamblaje, reducir los costes de fabricación y el inventario, y hacer que el producto final sea más ligero y compacto.
Mejora del rendimiento: La consolidación de piezas puede mejorar el rendimiento de un producto de diversas maneras. Por ejemplo, puede aumentar la rigidez y la resistencia del producto, mejorar la transferencia de calor o reducir la vibración.
Mayor libertad de diseño: El diseño generativo permite explorar soluciones de diseño que no serían posibles con métodos tradicionales. Esto puede dar lugar a diseños más estéticos, funcionales y eficientes.
Ayudar al medioambiente
Combinar el diseño generativo con la fabricación aditiva permite minimizar los residuos de producción. También reduce la carga de trabajo de los dispositivos de fabricación, lo que suele conllevar una mayor eficiencia energética. Los productos resultantes tienen mejores prestaciones con menos materiales, que además pueden ser más sostenibles.
La fabricación sostenible es indisociable de la tecnología de diseño generativo, lo que impulsa conceptos como la fabricación ecológica y la economía circular.
El futuro de la fabricación aditiva
Gran parte del éxito y la aceptación del diseño generativo se debe a que parte de un enfoque en el que se tienen muy en cuenta las necesidades reales.
La investigación en aprendizaje automático y métodos de entrenamiento está haciendo que el software avance con rapidez. Los primeros en adoptarlo ya están comprobando sus resultados en aplicaciones del mundo real y analizando datos muy valiosos proporcionados por sistemas como el internet industrial de las cosas (IIoT), que a su vez revierten a la investigación para incrementar todavía más las posibilidades de la tecnología.
Es solo un ejemplo de cómo la automatización va incorporando nuevas disciplinas y habilidades a un nuevo tipo de empleos, en lugar de sustituir al personal de fabricación.
Además de perfeccionar el diseño generativo, la tecnología está acelerando la implantación de la industria 4.0, donde diseñadores e ingenieros interactuarán con los programas informáticos más que nunca.
También supondrá un impulso a la ciencia de materiales. Por poner otro ejemplo, la dinámica de fluidos es especialmente complicada de modelar digitalmente. Sin embargo, los laboratorios de investigación están alimentando los algoritmos de diseño generativo con datos para simular mucho mejor el comportamiento de los fluidos, lo que ayuda a los ingenieros y diseñadores a crear componentes más adecuados para funcionar en entornos líquidos o gaseosos.
Uno de los mayores impactos del diseño generativo es que consigue que la fabricación sea más ecológica. Un estudio sobre los sectores de la automoción, aeroespacial y deportivo mostró que el diseño generativo reduce el peso de las piezas hasta en un cincuenta por ciento.
El diseño generativo también allanará el camino a los pequeños fabricantes artesanales y fomentará la innovación, impulsará los aspectos tanto artísticos como técnicos de la fabricación en el conjunto del sector y conseguirá que todos hagamos mejor las cosas.
