Generative Design

Marco Arnold28.09.2016

Autodesk University 2016Darmstadt

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Arnold MarcoLocation FreiburgEmail m.arnold@arnold-it.comPosition TitleGeschäftsführer

BIOMarco Arnold ist seit 32 Jahren in verschiedenen Positionen mit Autodesk Software in den Bereichen CAD, CAM, PDM, ERP-Kopplungen und Simulation tätig. Seit 28 Jahren berät er erfolgreich Firmen bei der Auswahl, Einführung, Modernisierung und Expansion dieser Systeme bis hin zu global vernetzten Umgebungen. In seiner Rolle als geschäftsführender Gesellschafter der Arnold IT Systems GmbH & Co. KG in Freiburg wurde er bereits 2007 von Autodesk als einer von 12 Systemhäusern weltweit für sein Schaffen ausgezeichnet. Praktische Erfahrungen erwarb Marco Arnold nach einem Software-geprägten Feinwerktechnik-Studium zunächst als Entwicklungsingenieur für Luftfahrtelektronik. Dabei war er maßgeblich an einem Forschungsauftrag für den Euro-Fighter beteiligt, modifizierte FEM- und CFD-Programme zur Berechnung von Navigationssystemen für Atom-U-Boote und entwickelte hochsensible Laser-Messtechnik. Als Planungs- und Konstruktionsleiter lernte er als Mitverantwortlicher bei der Einführung der ISO 9001 die Gestaltung, Verbesserung und praktische Umsetzung der Prozesse in einem weiteren Unternehmen kennen. Als Geschäftsführer baute er ein CAD-Systemhaus erfolgreich auf, das er nach der Gründung seines eigenen Unternehmens später erfolgreich integrierte. Seit zwei Jahren arbeitet Marco Arnold aktiv mit namhaften Forschungs-Instituten an neuen Lösungen für IoT und Industrie 4.0.

Speaker’s profile

Wie passt der Shape Generatorin Future of Making Things?

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Welche Vorteile können entstehen?

• Verbesserung der Maschinengenauigkeit• Kleinere Dimensionierung von Motoren und

anderen Bauteilen• Geringerer Engergieverbrauch• Ansprechende und innovative Bauteile• Erforschen verschiedener Fertigungsprozesse• Übergreifender Datenaustausch• Bereitstellung von BIM Daten

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Shape Generator= Topologie Optimierung

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Innovation Enabler …AnyCAD

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Generative DesignÜbersicht der Möglichkeiten

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Simulation

Design Prozess entwickeln

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Lattice

EvolutionaryParametric Topology

Free ShapeSize & Material

Traditional Radical

Optimierung – Strategien entwickeln

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``

Entwicklung des ‘Goal Driven Design’

NastranTopology

Optimization Generative LatticeTopology Generative LatticeTopologyDesign

Scripted, Automated, Customizable

Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4Dreamcatcher

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Generative DesignErforsche das Unendeckte

Erfordert Umdenken

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Generative Design: (2)Explore Wide Design Space

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GENERATIVE DESIGN: (3)SELECT VIA DATA VISUALIZATION

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GENERATIVE DESIGN: (3)SELECT VIA DATA VISUALIZATION

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3D PRINTING+ ADVANCED MATERIALS

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LARGEST 3D-PRINTED AIRPLANE COMPONENT

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REVOLUTIONARY DESIGN + MANUFACTURING PROCESS

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Topologie-Optimierung mit Inventor

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Generell: Bauteil soll leichter werden um z.B. schneller und präziser Roboterpositionen anfahren zu können Motoren und andere Bauteile kleiner dimensionieren zu können weniger Energie zu verbrauchen

Dadurch weitere damit verbundene Vorteile: das Bauteil sieht ansprechender aus vermittelt einen verbesserte Innovation Erforschen verschiedener Fertigungsprozesse ist möglich

Topologie OptimierungFür welche Anwendungsfälle?

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Shape Generator Beispiel ASKA

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1st Place Design Out of 105 Entries Inventor Shape Generator Design

Shape Generator

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Autodesk Inventor Shape Generator

• Voll in Inventor integrierte Software.• Ermittelt aus einem existierenden Model einen neuen

Modelvorschlag, der das gesetzte Gewichtsziel erreicht.• Randbedingungen sind Material, Lagerung und Belastung.• Fertiungsmethoden werden hier nicht berücksichtigt.

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Integriertes Tool

Shape Generator- Inventor

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Einsparen von Material

Generative Design in MFG

steigende Fertigungskosten

vs.

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Für den Bauraum (Bauteil) wird eine mechanische Beanspruchung definiert.

Material zuweisen Lager definieren Belastung aufbringen Auszuschließenden Bereich definieren Ggf. Symmetrie definieren Ziel angeben:

Gewicht, max. Variantengröße, Netzauflösung Shape Generator Studie berechnen

Workflow – Shape generator

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Maximale Variantengröße Symmetrie

Features in 2017

© 2015 Autodesk

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Ausgangssituation

Schwerkraft300 N1000 N

fixiert

20 mm

© 2015 Autodesk

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© 2015 Autodesk

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Mesh Resolution = 3

© 2015 Autodesk

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Mesh Resolution = 2

© 2015 Autodesk

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Mesh Resolution = 1

© 2015 Autodesk

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Mesh Resolution = 0,5

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Bsp. Plattenspieler-Rahmen• Ausgangs-Modell

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Bsp. Plattenspieler-Rahmen• Lager, Kräfte, zu erhaltende Volumen

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Bsp. Plattenspieler-Rahmen• Netz-Erstellung

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Bsp. Plattenspieler-Rahmen• Ergebnis-Netz nach der Berechnung

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Bsp. Plattenspieler-Rahmen• Ergebnis-Netz, schattiert

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Bsp. Plattenspieler-Rahmen• Studie passend zum Ergebnis-Netz

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Bsp. Plattenspieler-Rahmen• Modell, ohne Ergebnis-Netz

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Bsp. Plattenspieler-Rahmen• Alternative Studie mit 3 Füßen

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Bsp. Fahrrad-Rahmen• Je 80 kg auf Sattel und linkem Pedal

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Bsp. Golden Gate Brücke• Studie als Stahl-Modell

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Bsp. Leichtmetall-Felge• Cabrio mit 1450 kg, stehend

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Ist dieses Tool zur Festigkeitsberechnung?Nein, es wird nur eine günstige Grundgestalt (Topologie) für Bauteile unter mechanischer Belastung und der Einhaltung der Zielmasse sowie der Steifigkeit ermittelt.Das Ergebnis soll als Leitfaden zur besseren Designfindung dienen. Dieses Design sollte dann anschliessend mit FEA auf Festigkeit berechnet werden.

Warum ist mein errechneter Netzkörper getrennt?Dies ist ein Hinweis darauf, dass das Netz entweder zu grob oder das angegebene Masse-Ziel zu aggressiv definiert war. Versuchen Sie ein feineres Netz zu verwenden oder das Ausgangsbauteil zu vergrössern.

Shape Generator FAQ’s

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Welche Version von Inventor beinhaltet Shape Generator?

Shape Generator steht seit Inventor 2016 R2 zur Verfügung.Er ist Bestandteil von Inventor und Inventor Professional.

Wo kann ich mehr zu diesem Thema finden?Weitere Informationen sind zu finden in den “guided tutorials” und in der Hilfe.

Shape Generator FAQs

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Weiterführende Links:

• http://www.giro.com/eu_en/mips/ (Scroll down to theVideo)

• http://n-e-r-v-o-u-s.com/projects/albums/new-balance-midsoles/

• https://www.autodeskresearch.com/blog/when-iot-meets-generative-design-cars (with project dreamcatcher)

• https://www.llnl.gov/news/lawrence-livermore-teams-autodesk-investigate-design-next-generation-materials

• Jeff Kowalski auf AU 2015 zu Generative Design

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Herzlichen Dank für Ihr Interesse

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