pátek 4. května 2018

GM a Autodesk využívají generativní navrhování pro konstrukci vozidel budoucnosti


Konstruktéři automobilky General Motors jsou už léta těžkou váhou v oblasti odlehčování vozidel. Jen od roku 2016 uvedl GM do prodeje 14 nových modelů vozidel s celkovým snížením hmotnosti o více než 2268 kg, neboli více než 159 kg na vozidlo. Čím je auto lehčí, tím méně spotřebuje pohonných hmot, tím menší má emise uhlíku a tím více peněz řidič ušetří. Docela důležité věci.

Nyní se automobilka spojila s firmou Autodesk, aby ještě více posunula hranice odlehčování, a to využitím kombinace generativního navrhování (generative design, GD) a aditivní výroby, jako klíčových technologií pro vývoj budoucích osobních i nákladních automobilů, včetně vozidel s alternativním pohonem a s nulovými emisemi. Jak GM dnes oznámila, stává se prvním významným severoamerickým výrobcem automobilů, který využívá generativní návrhový software Autodesku, aby překročil možnosti snižování hmotnosti dosažitelné tradičními technikami optimalizace návrhu.

Generativní navrhování je technologie zkoumání návrhů, využívající algoritmy umělé inteligence (AI) pro souběžné vytvoření mnoha návrhových řešení založených na výrobních omezeních reálného světa a na požadavcích na výkon a funkce produktu, jako je pevnost, hmotnost, materiály a další. Konstruktéři tak mohou zkoumat a vybírat z mnohem více variant konstrukčních řešení, mnohem rychleji, než bylo dříve možné. Jsou osvobozeni od opakujících se úkonů navrhování a mohou se tak zaměřit na rozhodnutí s vyšší hodnotou, jako je maximalizace výkonu dílů.

"Tato revoluční technologie přináší obrovský pokrok v tom, jak můžeme navrhovat a vyvíjet komponenty pro naše budoucí vozidla, tak aby byla lehčí a efektivnější," uvedl viceprezident společnosti GM, Ken Kelzer. "Když spojíme technologii navrhování s moerními metodami výroby, jako je 3D tisk, náš přístup k vývoji vozidel je tím zcela přetransformován - spolupráce s počítačem je zcela odlišná a umožňuje pracovat způsoby, které jsme si dříve jednoduše nemohli představit."

V počátečním projektu proveditelnosti spolupracovali inženýři společností GM a Autodesk v technologickém centru GM ve Warrenu v Michiganu, kde použili generativní navrhování pro reinženýring malé, ale důležité součásti vozidla - držáku sedadla, ve kterém jsou upevněny bezpečnostní pásy. Software vytvořil více než 150 reálných návrhových variant, a to na základě parametrů, které konstruktéři nastavili, jako jsou požadované body připojení, síla a hmotnost. Vznikl zcela nový design, jehož organickou strukturu by žádný člověk sám nemohl zkoncipovat. Je o 40 procent lehčí a o 20 procent silnější než původní díl.

Ukazuje také další významnou výhodu generativního návrhu - konsolidaci dílů. Nový díl sloučil osm různých součástí do jednoho 3D tištěného dílu.


Když už zmiňujeme 3D tisk - GM je lídrem v oblasti aditivní výroby již více než 30 let a může se pochlubit jedním z nejkomplexnějších 3D tiskových arzenálů v automobilovém průmyslu. GM provozuje více než 50 strojů pro rychlé prototypování, které již vyrobily více než 250.000 prototypových dílů za posledních 10 let.

"Díky našim dlouholetým zkušenostem v oblasti aditivní výroby vidíme neuvěřitelné možnosti generativního navrhování. Konzola sedadla je jen malou ukázkou potenciálních zlepšení hmotnosti a pevnosti, pokud tyto technologie aplikujeme na mnoho dalších z 30.000 dílů našich vozidel. Možná ještě více vzrušující jsou dalekosáhlé změny, které si dokážeme představit, pokud se přesuneme do éry elektrických a autonomních vozidel," uvedl Kevin Quinn, ředitel GM pro aditivní výrobu.

Projekt sedadla je jen začátkem mnohaletého a inovačního partnerství pro GM i Autodesk. Tyto dvě společnosti budou spolupracovat na dalších projektech zahrnujících generativní design, aditivní výrobu a materiálový výzkum. Vedoucí pracovníci a inženýři se budou podílet na řadě společných setkání, na nichž si vymění nápady i odborné znalosti. Například v březnu se dva GM inženýři zúčastnili dvoutýdenního pobytu v technologickém centru společnosti Autodesk na Pier 9.

GM má také přístup k technickým specialistům společnosti Autodesk a k plnému portfoliu softwaru společnosti Autodesk. GM již používá aplikaci Autodesk Fusion 360 * pro přístup k technologii generativního navrhování; Netfabb pro optimalizaci voštinové mřížky a simulaci 3D tisku z kovových materiálů, která pomáhá předcházet problémům, jako jsou tepelné deformace, smršťování a šíření trhlin během 3D tisku; stejně jako aplikace Alias, Recap Pro a Meshmixer.

"Generativní navrhování je budoucností výroby a GM je průkopníkem při jeho použití pro odlehčení budoucích vozidel," říká Scott Reese, viceprezident společnosti Autodesk pro výrobu a stavební výrobky. "Ale přínosy pro GM sahají i nad rámec odlehčování. To, co skutečně odděluje generativní design od minulých technologií, je schopnost konsolidovat mnoho částí do jedné a schopnost dramaticky zkracovat proces vývoje produktu. Konstruktéři získají stovky konstrukčních variant připravených pro výrobu, na které by nikdy nemohli přijít ručními postupy, a získají je za zlomek času, který by trvalo ověření jediného návrhu starým způsobem. GM může okamžitě těžit z těchto výhod pro součásti, jako je tento držák sedadel, a již hledá i dlouhodobý potenciál pro transformaci zkušeností zákazníků."

GM otevírá budoucnost, v níž snížené hmotnostní a materiálové nároky vozidel nejen šetří benzín a peníze řidiče, ale mohou také zvýšit dojezd elektrického vozidla nebo otevřít více prostoru pro cestující. Jak GM uvádí ve své tiskové zprávě, tyto nové technologie mohou poskytnout "návrhářům vozidel plátno, na kterém mohou zkoumat návrhy a tvary, které dosud nikdo neviděl".

"GM má neuvěřitelnou historii inovací. Spolupracujeme na tomto dědictví společnosti GM a přinášíme sem nové technologie, abychom dále podpořili tuto inovativní kulturu," říká Mike Grau, inženýr společnosti Autodesk, který spolupracuje s týmem automobilového inženýrství ve Warrenu ve státě Michigan. "GM dělá velký krok do budoucnosti. Nemůžu se dočkat, až uvidím neuvěřitelné pokroky jejich vozidlech, které budou výsledkem naší kooperace."





* Autodesk Fusion 360 ve verzi Ultimate zahrnuje komerčně dostupné technologie generativní navrhování společnosti Autodesk.

autor: Bill Danon