Trong nhiều thập kỷ, phương pháp thiết kế truyền thống đã gặp nhiều khó khăn do tính lặp đi lặp lại và cứng nhắc. Các nhà thiết kế phải dành nhiều thời gian để thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện các mẫu thiết kế, dẫn đến chi phí cao và không đảm bảo hiệu quả tối ưu. 

Generative Design ra đời như một giải pháp đột phá, sử dụng trí tuệ nhân tạo và các thuật toán tiên tiến để tự động hóa và tối ưu hóa quy trình thiết kế. Công nghệ này cho phép tạo ra hàng ngàn giải pháp thiết kế chỉ trong thời gian ngắn, giúp tiết kiệm chi phí và mở rộng khả năng sáng tạo vượt xa phương pháp truyền thống. 

1. Generative design là gì? 

Generative design là một phương pháp thiết kế dùng các thuật toán và trí tuệ nhân tạo (AI) để tạo ra nhiều giải pháp thiết kế dựa trên các yêu cầu và ràng buộc cụ thể. Hệ thống này hoạt động theo quá trình thử nghiệm nhiều phương án và tối ưu hóa chúng để tìm ra thiết kế tốt nhất. Với thiết kế generative, bạn có thể khám phá nhiều giải pháp thiết kế sáng tạo cho sản phẩm mà không cần phải tự tạo ra từng mẫu.

 

 

1.1. Phân biệt Generative design với thiết kế truyền thống 

Thiết kế truyền thống 

Trong nhiều thập kỷ qua, quá trình thiết kế phát triển sản phẩm theo phương pháp truyền thống thường diễn ra một cách lặp đi lặp lại và cứng nhắc. Quy trình này bao gồm các bước: 

 

- Thu thập yêu cầu: Các nhà thiết kế và kỹ sư lấy yêu cầu từ khách hàng. 

- Tạo mẫu thiết kế: Dựa trên yêu cầu, họ tạo ra một vài mẫu thiết kế sơ bộ. 

- Thử nghiệm và kiểm tra: Các mẫu thiết kế được kiểm tra cả về mặt ảo và thực tế để đánh giá tính khả thi trong các điều kiện khác nhau. 

- Điều chỉnh: Dựa trên kết quả thử nghiệm, thiết kế sẽ được điều chỉnh và hoàn thiện. 

Quá trình này thường lặp đi lặp lại nhiều lần cho đến khi sản phẩm đáp ứng đầy đủ các thông số kỹ thuật đặt ra. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là tốn nhiều thời gian và tiền bạc, và trong nhiều trường hợp, vẫn không thể tạo ra sản phẩm như ý. 

Generative design 

Generative design là phương pháp thiết kế mới, khắc phục được các hạn chế của thiết kế truyền thống. Với Generative, các nhà thiết kế và kỹ sư không còn bị giới hạn về ý tưởng hay phương pháp gia công. Quá trình này diễn ra như sau: 

 

- Định nghĩa yêu cầu và ràng buộc: Người dùng nhập các yêu cầu và ràng buộc về sản phẩm, bao gồm các mục tiêu về hiệu suất, vật liệu, và phương pháp sản xuất (in 3D, CNC, đúc, tiêm khuôn,...) 

- Tạo giải pháp thiết kế: Sử dụng các thuật toán và trí tuệ nhân tạo, phần mềm Generative design tự động tạo ra hàng ngàn giải pháp thiết kế khác nhau. 

- Đánh giá và tối ưu hóa: Các giải pháp này được đánh giá dựa trên các tiêu chí đã định, và các giải pháp tốt nhất được chọn để tối ưu hóa thêm. 

- Sản xuất và thử nghiệm: Thiết kế cuối cùng sẽ được sản xuất và thử nghiệm thực tế, nhưng thường chỉ cần một số ít lần thử nghiệm do đã được tối ưu hóa kỹ lưỡng từ trước. 

Generative design không chỉ giúp tối ưu hóa thiết kế và phương pháp gia công, mà còn tiết kiệm chi phí sản xuất và nâng cao giá trị cho sản phẩm. Phương pháp này mở ra khả năng tạo ra các thiết kế phức tạp và sáng tạo mà thiết kế truyền thống không thể đạt được. 

1.2. Lợi ích của việc áp dụng Generative design trong in 3D 

Generative design mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các phương pháp thiết kế truyền thống, đặc biệt khi kết hợp với công nghệ in 3D. Dưới đây là một số lợi ích chính: 

Giảm thời gian thiết kế 

Generative design giúp nhà thiết kế giảm lượng thời gian cần thiết để tạo ra sản phẩm. Thay vì mất hàng tuần hoặc hàng tháng để phát triển và tinh chỉnh các thiết kế, các thuật toán có thể nhanh chóng tạo ra và đánh giá nhiều giải pháp thiết kế trong thời gian ngắn. 

Tạo ra các thiết kế sáng tạo 

Phương pháp này có thể tạo ra các sản phẩm với biên dạng và cấu trúc mà các nhà thiết kế chuyên nghiệp cũng không thể nghĩ ra. Điều này giúp mở rộng giới hạn của sự sáng tạo và khám phá những khả năng mới trong thiết kế sản phẩm. 

Tối ưu hóa thiết kế và gia công 

Generative design không chỉ tối ưu hóa về phương pháp thiết kế mà còn tối ưu hóa cả phương pháp gia công. Các thiết kế được tạo ra dựa trên các ràng buộc và yêu cầu cụ thể về phương pháp sản xuất, giúp đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong sản xuất. 

Tiết kiệm chi phí sản xuất 

Nhờ việc tối ưu hóa sử dụng vật liệu và gia công, thiết kế generative giúp giảm chi phí sản xuất. Điều này không chỉ giảm lãng phí mà còn tăng giá trị kinh tế cho sản phẩm cuối cùng. 

Giảm khối lượng sản phẩm 

Một trong những ưu điểm lớn của Generative design là khả năng tạo ra các thiết kế nhẹ hơn nhưng vẫn đảm bảo độ bền và hiệu suất cao. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp như hàng không và ô tô, nơi mà việc giảm khối lượng sản phẩm có thể dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu và cải thiện hiệu suất tổng thể. 

2. Nguyên tắc hoạt động của Generative design 

2.1. Vai trò của trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học (ML) trong Generative design 

AI và ML đóng vai trò quan trọng trong Generative design bằng cách: 

- Tự động hóa quy trình thiết kế: AI có thể nhanh chóng tạo ra và đánh giá nhiều phương án thiết kế khác nhau. 

- Học từ dữ liệu: ML có khả năng học hỏi từ các thiết kế trước đó và cải tiến quy trình tối ưu hóa dựa trên dữ liệu thu thập được. 

- Dự đoán hiệu suất: AI có thể dự đoán hiệu suất của các thiết kế dựa trên các mô hình đã học, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí thử nghiệm thực tế. 

2.2. Các yếu tố đầu vào cần thiết cho Generative design 

- Mục tiêu thiết kế: Trọng lượng, độ bền, độ cứng, và các yêu cầu về hiệu suất khác. 

- Ràng buộc hình học: Kích thước tối đa, các khu vực cấm, và các giới hạn về hình dạng. 

- Loại vật liệu: Các tính chất cơ học và vật lý của vật liệu sử dụng. 

- Phương pháp sản xuất: Các kỹ thuật sản xuất như in 3D, gia công CNC, hoặc đúc khuôn. 

3. Ứng dụng của Generative design trong đa dạng lĩnh vực 

Generative design không chỉ là một công cụ thiết kế mạnh mẽ mà còn mang lại những ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ nổi bật về cách phương pháp thiết kế generative được ứng dụng trong các ngành công nghiệp chính: 

3.1. Ngành hàng không và vũ trụ 

Generative giúp tối ưu hóa các bộ phận của máy bay và tàu vũ trụ để giảm trọng lượng mà không ảnh hưởng đến độ bền và an toàn. Các công ty hàng không như Airbus và Boeing đã sử dụng Generative design để tạo ra các bộ phận cấu trúc nhẹ hơn, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải carbon. Ví dụ, Boeing đã thiết kế các khung ghế máy bay nhẹ hơn với sự trợ giúp của phương pháp thiết kế này, góp phần tiết kiệm nhiên liệu đáng kể. 

3.2. Ngành ô tô 

Trong ngành ô tô, phương pháp generative được sử dụng để tạo ra các bộ phận xe nhẹ và chắc chắn hơn, cải thiện hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. General Motors đã áp dụng công nghệ này để thiết kế các giá đỡ ghế xe hơi, giảm trọng lượng và tăng độ bền của các bộ phận. Điều này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của xe mà còn giảm chi phí sản xuất do sử dụng ít vật liệu hơn. 

3.3. Ngành cơ khí 

Generative design trong cơ khí giúp tối ưu hóa cấu trúc và thiết kế bộ phận, giảm thiểu vật liệu và chi phí sản xuất, đồng thời tăng cường hiệu suất và độ bền của sản phẩm. Công nghệ này cho phép tạo ra các thiết kế tùy chỉnh và phức tạp một cách nhanh chóng, rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm. Nhờ sử dụng trí tuệ nhân tạo và thuật toán, thiết kế này mở ra khả năng sáng tạo mới, giúp các kỹ sư cơ khí vượt qua giới hạn của thiết kế truyền thống và tạo ra những sản phẩm tiên tiến và hiệu quả hơn. 

3.4. Ngành kiến trúc và xây dựng 

Trong kiến trúc và xây dựng, Generative design giúp tối ưu hóa các cấu trúc xây dựng để đảm bảo tính bền vững và tiết kiệm chi phí. Các tòa nhà và cầu cống được thiết kế bằng phương pháp này thường có cấu trúc phức tạp nhưng vẫn đảm bảo độ bền và hiệu quả sử dụng vật liệu. Ví dụ, Autodesk đã sử dụng generative để tạo ra các kết cấu mái phức tạp cho sân vận động và nhà triển lãm, giúp tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu và cải thiện thẩm mỹ. 

3.5. Ngành sản xuất công nghiệp 

Trong sản xuất công nghiệp, Generative design được sử dụng để tối ưu hóa các quy trình sản xuất và giảm chi phí. Các nhà sản xuất có thể sử dụng công nghệ này để tạo ra các bộ phận máy móc và công cụ với thiết kế tối ưu, giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của sản phẩm. Ngoài ra, thiết kế generative còn giúp giảm thời gian sản xuất và tăng hiệu quả sử dụng nguyên vật liệu, mang lại lợi ích kinh tế lớn cho các nhà sản xuất. 

Vinnotek: Đối Tác Đáng Tin Cậy Cho Giải Pháp Thiết Kế Và Tính Toán Mô Phỏng In 3D  

Để khai thác tối đa tiềm năng của in 3D, cần có dịch vụ thiết kế và tính toán mô phỏng chuyên nghiệp. Tại đây, Vinnotek tự hào là đối tác đáng tin cậy, cung cấp dịch vụ thiết kế và tính toán mô phỏng in 3D cho các bộ phận quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp.  

Chúng tôi không chỉ đem lại lợi ích của công nghệ in 3D tiên tiến, mà còn là đại diện chính thức của Nikon SLM Solutions - một trong những hãng máy in 3D kim loại hàng đầu thế giới và Titomic - nhà tiên phong trong ứng dụng sản xuất bồi đắp quy mô lớn, như dụng cụ, phụ tùng và bộ phận máy móc, thay thế các hình thức sản xuất truyền thống.   

Với sự kết hợp giữa tinh thần sáng tạo và chuyên nghiệp, chúng tôi cam kết đồng hành cùng doanh nghiệp của bạn để tối ưu hóa thiết kế, giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu suất công việc.  

Hãy liên hệ với Vinnotek ngay hôm nay để trải nghiệm sự đổi mới và tiên tiến trong ngành công nghiệp của bạn.  


THÔNG TIN LIÊN HỆ:   

☎Số điện thoại: (+84)905300382   

📩Email: sales@vinnotek.com   

💻Website: https://vinnotek.com/   

⚡LinkedIn: https://tinyurl.com/VINNOTEKlinkedin   

⚡Facebook: https://tinyurl.com/VINNOTEK 

article