“제너레이티브”라는 단어는 지난 몇 년 동안 확실히 인기가 높아졌습니다. 대부분의 사람들은 보통 컴퓨터 앞에 앉아 비교적 간단한 요청(주로 텍스트 프롬프트)을 하고 생성 프로세스에 직접 관여하지 않고도 글, 이미지, 노래 또는 동영상 등 요청에 맞는 완전한 결과물을 받는 것을 의미하는 ‘제너레이티브 AI’로 이해하고 있습니다. 하지만 디자인 및 엔지니어링 분야에서는 어떨까요? 그럴 수 있을까요? 예 SOLIDWORKS 또는 CATIA 사용자를 위한 두 가지 질문이 있습니다:
- 디자이너가 프로그램에 제한적이고 구조화된 입력을 제공하고 완전한 기하학적 결과물을 얻을 수 있나요? 예 – 이를 “제너레이티브 디자인”이라고 합니다. 이는 새로운 것이 아니며 다양한 형태로 제공됩니다.
- AI로 할 수 있을까요? 여기에서도 대답은 ‘예’이지만, 이 기술은 매우 새롭고 이제 막 조금씩 대중에게 공개되고 있습니다.
이 글에서는 노드 기반 설계, 파라메트릭 최적화, 토폴로지 최적화 등 세 가지 형태의 제너레이티브 설계를 소개하고, 가까운 미래에 SOLIDWORKS에 도입될 제너레이티브 AI를 살짝 엿볼 수 있습니다.
노드 기반/스크립트 설계
새로운 제너레이티브 디자인 기술 중 하나는 다이어그램 또는 노드 기반 접근 방식을 취합니다. 이는 파라메트릭 3D 모델링과 유사하지만 3D 환경에서 복잡한 공식을 개발할 필요 없이 2D에서 매우 깔끔하고 쉽게 탐색할 수 있는 인터페이스를 제공합니다.
연산 및 데이터 노드 체인은 전체 3D 모델 출력을 생성합니다. 노드의 간단한 변경으로 전체 모델에 큰 변화를 쉽게 전파할 수 있다는 점이 이 모델링 접근 방식의 주요 장점입니다. 이 방법으로 계단을 만드는 방법에 대한 튜토리얼을 보려면 클릭하세요.
현대적으로 보이는 디자인을 본 적이 있다면 ‘비주얼 스크립팅’이라고도 하는 노드 기반 디자인의 이점을 알고 있으면서도 몰랐던 적이 있을 것입니다. 컴퓨터 마우스의 텍스처, 헤드폰의 이어패드 쿠션, 거의 모든 자동차의 전면 그릴, 건축용 건물 또는 패턴을 제어해야 하고 일반적으로 복잡한 모든 제품을 예로 들 수 있습니다.
노드 기반 모델링 환경의 가장 큰 장점은 패터닝이나 배치와 같은 워크플로우의 속도를 높여야 할 때입니다. 대량의 복잡한 출력을 생성하고 비교적 적은 클릭만으로 모델을 대규모로 변경할 수 있습니다. 또한 스크립트 기반 모델링은 완전히 비파괴적이고 빠르게 복제할 수 있으며, 기능을 사용하지 않고 모델 전체에서 엔티티 값에 액세스하여 강력하고 빠른 패턴을 구축할 수 있습니다.
노드 기반 설계/시각적 스크립팅에 대한 이 CATIA 디자인 토크(데모 포함)를 보려면 여기를 클릭하세요.
고엔지니어는 이러한 제너레이티브 설계를 위한 두 가지 다쏘시스템 제품을 제공합니다. 로컬 컴퓨터에서 노드 기반 모델링을 위한 CATIA 비주얼 스크립트 디자이너와 3D 패턴 셰이프 크리에이터 는 완전한 3D 클라우드 기반 웹 앱에서 노드 기반 모델링을 위한 제품입니다. 두 제품 모두 3DEXPERIENCE 플랫폼 는 CATIA 모델링 엔진을 기반으로 하므로 기본 SOLIDWORKS 또는 CATIA 솔루션과 쉽게 통합한 다음 해당 모델을 기반으로 빌드할 수 있습니다.
파라메트릭 최적화
과거에는 설계자가 일반적으로 제품을 설계한 다음 모델에서 시뮬레이션을 실행하여 부품 또는 어셈블리가 필요한 하중을 견딜 수 있는지 확인했습니다. 시뮬레이션에서 실패가 예측되면 설계자는 모델을 변경하고 시뮬레이션을 다시 실행하여 수정이 성공했는지 확인했습니다. 이 프로세스는 재설계 및 재테스트 는 “파라메트릭 연구”라고 하는 방식으로 자동화 및 확장할 수 있습니다. 사용자가 원하는 시뮬레이션 결과와 변경할 수 있는 CAD 매개변수를 입력하면 재설계-재테스트 루프가 시뮬레이션이 성공할 때까지 매개변수 변경을 반복합니다.
SOLIDWORKS SimulationXpress의 설계 연구 예시.
이러한 연구를 실행하려면 도구가 필요합니다. 및 결과를 해석합니다. 고엔지니어와 다쏘시스템은 다양한 정교함을 다루는 여러 도구를 제공합니다. 가장 기본적인 수준에서 다음을 수행한 경우 SOLIDWORKS 에센셜 클래스에 내장된 SimulationXpress를 사용하여 핸드휠로 파라메트릭 시뮬레이션을 실행하고 특정 안전 계수에 도달하기 위해 변경할 치수를 설정했던 것을 기억할 것입니다.
솔리드웍스 플로우 시뮬레이션에서 CFD 설계 연구 설정하기.
조금 더 강력한 성능을 원한다면 SOLIDWORKS 시뮬레이션 프로페셔널에는 최적화를 위한 더 많은 도구와 로드 사례 관리자를 사용하면 여러 로드 사례를 쉽게 실행하고, 사례 조합을 추가하고, 목표를 추적할 수 있습니다. SOLIDWORKS 흐름 시뮬레이션 에는 사용하기 쉬운 기능도 포함되어 있습니다, 기본 파라메트릭 디자인 연구 CFD를 위한 기능. 전자기학 측면에서는 CST 스튜디오 스위트 (전자기학 시뮬레이션 제품)는 SOLIDWORKS CAD 링크를 사용하여 파라메트릭 최적화 프로세스를 제공합니다.
솔루션과 함께 제공되는 최적화 기능을 사용하여 30가지 대안에 대한 설계 연구를 수행했습니다. 3D구조적 FEA 솔루션을 경험하세요.
SOLIDWORKS Simulation에서 다음으로 업그레이드하는 경우 3D경험 구조 를 사용하면 최적화 연구가 더욱 향상됩니다. 더욱 강력한 Abaqus 솔버, 당신은 얻습니다 클라우드 컴퓨팅 기능 대량의 디자인 변형을 매우 빠르게 실행할 수 있습니다. 또한 디자인 변수와 시뮬레이션 결과의 증가된 규모를 처리할 수 있을 만큼 강력한 새로운 연구 검토 도구도 제공됩니다.
다음을 사용하여 여러 성능 기준에 대해 테스트한 여러 설계 대안 평가 3D포스트 프로세싱 툴을 경험하세요.
최상위에는 SIMULIA Isight와 3D다분야 최적화를 경험하세요(핵심 기능은 Isight를 기반으로 합니다). Isight는 다양한 수치 최적화 방법과 실험 설계(DOE) 기법을 사용하여 제품 설계를 철저하게 최적화하기 위한 고도로 개방적인 프로세스 생성 프레임워크입니다. Isight는 이러한 최적화 프로세스에 상용 CAD/CAE 소프트웨어, 내부 개발 프로그램, Excel 스프레드시트 등 다양한 도구를 통합할 수 있습니다.
다음을 결합하여 3D래티스 디자이너 경험 3D익스피리언스 스트럭처럴의 최적화 툴을 사용하면 엄청난 양의 설계 및 시뮬레이션 작업을 자동화할 수 있을 뿐만 아니라 더 나은 설계를 달성할 수 있습니다.
3D경험 다분야 최적화는 다음에서 Isight의 기능(타사 통합 포함)을 제공합니다. 3D경험 플랫폼과 보다 현대적인 3D 인터페이스를 제공합니다. The 3DEXPERIENCE 버전은 또한 방대한 양의 최적화 데이터에 대한 접근성을 높이고 프로세스 템플릿 도구를 제공합니다. 이러한 도구를 사용하여 수천 개의 설계 대안을 테스트할 때 하늘은 한계가 없습니다.
토폴로지 최적화
설계 제약 조건과 부하 요구 사항이 쌓이면 ‘과잉 설계’가 설계자에게 유일한 실용적인 해결책이 될 수 있습니다. 이러한 과대 부품은 비용을 증가시키고 자체적인 구조적 문제를 야기합니다. 이러한 출발점에서 설계를 개선하기 위한 일반적인 모델링 및 시뮬레이션 프로세스는 매우 지루하고 점진적으로 진행됩니다. 그래서 유니티는 토폴로지 최적화를 위한 도구를 제공합니다.
토폴로지 최적화는 설계, 제조 및 성능 요구 사항에 대한 로딩 시나리오 시뮬레이션을 사용하여 최소한의 추가 질량으로 모든 것을 한 번에 고려하는 설계를 무에서 유를 창조하는 기술입니다. 설계 요구 사항(작업할 견고한 설계 볼륨 블록 포함)을 제공하고 필요한 시뮬레이션을 설정하면 토폴로지 최적화 도구가 목표에 도달할 때까지 시뮬레이션을 수행하고 재설계 반복을 수행합니다. 이는 더 가볍고, 더 튼튼하고, 더 효율적인 설계를 위한 고도로 자동화된 경로입니다. 파라메트릭 최적화와 마찬가지로 토폴로지 최적화 도구는 SOLIDWORKS 내에서 데스크톱 SIMULIA를 거쳐 최대 3D경험 플랫폼.
SOLIDWORKS 토폴로지 최적화는 강성이 필요한 곳에만 재료를 제한합니다.
솔리드웍스 시뮬레이션 프로페셔널은 토폴로지 최적화 오퍼링의 시작입니다.단일 부품에 대한 작업과 선형 정적 및 주파수 분석을 수행합니다. 설계 공간을 지정하고 제조 제약 조건과 FEA 부하 사례를 설정한 다음 질량 최소화, 무게 대비 강성 비율 최대화, 최대 변위 최소화 등의 목표를 설정합니다. 가능한 한 효율적으로 목표를 달성할 때까지 설계 공간을 줄여나갑니다. 최종 형상을 3D CAD로 다시 가져와 적절한 모델링을 수행할 수 있습니다.
고엔지니어 시뮬레이션 팀은 Tosca를 사용하여 어셈블리에서 두 개의 부품 설계를 동시에 최적화하여 성능을 개선하고 무게를 줄였습니다.
다음 단계는 Isight와 마찬가지로 데스크톱 Abaqus 라이선스에 포함된 SIMULIA Tosca Optimization Suite입니다. Tosca는 매우 개방적이고 사용하기 쉽지만 설계 측면보다는 시뮬레이션 측면과 더 잘 통합되어 있습니다. 동일한 최적화 작업에서도 여러 FEA 코드(타사 코드 포함)를 활용할 수 있습니다. 즉, 정교한 다중 부품 비선형 해석, 명시적 동적 해석, 피로 해석 등 모든 종류의 해석을 조합하여 설계를 최적화할 수 있습니다.
토폴로지 최적화는 아닌 3D 프린팅 전용이 아닙니다. 적절한 제조 제약 조건만 있으면 됩니다.
또한 Tosca는 단일 부품이 아닌 어셈블리를 최적화할 수 있으며, 질량과 강성 외에도 추가적인 최적화 목표를 제공합니다. 형상 및 비드 최적화와 같은 특수한 형태의 토폴로지 최적화도 Tosca에서 사용할 수 있습니다.
설정 마법사를 사용한 토폴로지 최적화 3D경험 플랫폼.
The 3D경험 제너레이티브 디자인 솔루션 라인은 토스카 기반 최적화를 제공합니다. 3D현대적인 사용자 인터페이스와 직접 CAD 통합 기능을 갖춘 EXPERIENCE 플랫폼입니다. 이 솔루션의 또 다른 독특하고 주요한 장점은 계산 시간을 절반으로 단축할 수 있는 클라우드 컴퓨팅 기능입니다. 이 솔루션은 다양한 사용자 프로필과 분석 및 최적화 기능에 대한 다양한 수준의 기능을 갖춘 최적의 패키지로 제공됩니다.
설계에 유체 역학이 포함된 경우 Tosca 유체 최적화 및 3D경험 생성 설계는 흐름에 최적화된 설계를 생성할 수도 있습니다. 이러한 솔루션은 구조 버전과 거의 동일한 방식으로 작동하며, 다음과 같은 CFD 코드만 있으면 됩니다. 3D 경험 유체. 압력 강하를 최소화하고 질량 유량을 보존하는 채널 모양을 생성합니다.
디자인의 AI 미래에 대한 힌트
AI는 iPhone 얼굴 인식, 소셜 미디어 및 뉴스 피드, 이메일 문법 검사, Google 검색, 음성 텍스트 변환, 은행 사기 방지, 암 진단을 위한 의료 이미지 분석으로 생명을 구하는 등 우리 생활의 모든 측면에 통합되고 있습니다.
CAD용 매직 솔리드웍스 제너레이티브 AI 인터페이스를 살짝 살펴봅니다.
다쏘시스템은 10년 이상 AI 자동 모델 생성(및 시뮬레이션)을 연구해 왔으며, 다음에서 그 성과를 확인할 수 있습니다. 3D익스피리언스 월드 2024에서는 다음과 같은 놀라운 텍스트 및 스케치 인터페이스를 볼 수 있었습니다. 매직 솔리드웍스 는 간단한 자전거 핸들바 스케치와 몇 가지 디자인 기준을 기반으로 3D 모델을 자동으로 생성했습니다. AI는 여러 개의 B-Rep 모델을 생성하고 사용자가 의도와 가장 유사한 것을 선택한 다음 전체 자전거 어셈블리의 올바른 위치에 배치할 수 있도록 했습니다. 그런 다음 AI 디자인 어시스턴트는 시뮬레이션을 통해 디자인을 다듬어 가장 가볍고 튼튼한 디자인이 되도록 했습니다.
솔리드웍스 팀은 또한 수백 개의 너트, 볼트, 와셔를 모델에 자동으로 추가하고, 이미지에서 스케치로 자동 변환하는 등 어렵거나 지루한 작업을 AI가 수행하도록 하는 작업도 진행하고 있습니다. 자동 도면 생성. 에서 3D솔리드웍스는 2024 익스피리언스 월드에서 단일 제품군의 데이터 세트를 기반으로 AI 기반 CAD 생성을 훈련하는 기능도 선보였습니다, 이 경우, 가구를 “생산 중인 최초의 제너레이티브 모델링 툴”로 간주했습니다.
결론
“제너레이티브 설계”라는 용어는 노드 기반 설계부터 파라메트릭 및 토폴로지 최적화, 제너레이티브 AI에 이르기까지 SOLIDWORKS 고객이 액세스할 수 있는 많은 제품 및 프로세스를 포괄합니다. 이러한 도구 중 일부는 수년 동안 사용되어 왔으며 매우 견고하지만 일부는 새로 출시되었거나 아직 개발 중입니다. 이들 툴의 공통점은 모두 비교적 적은 사용자 입력으로 엄청난 양의 설계 작업을 수행할 수 있다는 점입니다.
이러한 도구가 핵심 3D CAD를 대체할 수는 없지만, 잘만 활용하면 특히 제품 스택이 올라갈수록 효율성과 품질에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 툴은 일반적으로 클라우드 컴퓨팅 성능과 함께 사용할 때 가장 강력한 성능을 발휘합니다. 3D경험 플랫폼은 AI의 지속적인 발전과 함께 더욱 현실화될 것입니다.