在过去的二十年里，我们的世界在快速加速的技术力量的推动下发生了根本性的变化。增材制造提供了更高的设计自由以从更深的层次上变革和重新定义制造，而创成式软件正在搭载增材制造这项制造技术以构建面向未来的设计。本期，透过欧特克总结的创成式设计的八大价值，3D科学谷与谷友来进一步领略创成式如何汲取自然界的灵感，从而赋予零件“生命力”，进一步重新定义制造。

创成式设计的座椅
© Autodesk

设计重新定义制造

 创成式带来的新世界

     仿生学不是复制自然形状，而是复制自然解决问题的方法。仿生学和创成式设计之间的真正联系是一些软件如何利用自然界中发现的逻辑来获得其中算法的奥秘。Autodesk Fusion 360内置的 Project Dreamcatcher是目前创成式设计软件的一个典型代表。

创成式设计优化航空航天零件
© Autodesk

在 Autodesk Fusion 360 的案例中，创成式设计的想法受到仿生学中自下而上的方法的启发。令人着迷的是，有一个算法来自“白蚁巢穴，以及白蚁使用信息素相互发送信号的方式，开发人员创造了压力或信息素梯度，核心方法非常简单，但结果却很复杂。

有了这种受自然启发的逻辑作为其创成算法的核心，创成设计程序必然会不时创成有机形状，以不对称和复杂的表面为标志。但目前的制造方法无法与大自然所创造的奇迹相媲美，这使得创成式设计软件本身还有着很多进化的空间。

创成式设计
© 3D科学谷白皮书

譬如大自然中的人体，人体是单一的组件来促进流体流动和交互结果，而这在航空航天领域也有类似的活动。那么未来或许创成式设计还可以进化到如何结合流体流动和结构功能，虽然这在创成式设计中目前还不是主流。

欧特克的开发团队已经在研究框架创成系统，这些系统可能在未来用于商业发布。那么创成式设计对制造所带来的范式改变，最突出的有哪几点呢？

I 制造感知技术

Fusion 360 中的创成式设计包括制造感知技术，这意味着它可以生成多个受可用设计约束影响的设计选项。此外，减材和增材制造技术可帮助用户了解设计的可能性。创成式设计还可以通过创建人类无法想象的可加工几何形状来提高生产力。

将创成式设计与制造无缝结合，例如此前欧特克就发布了创成式设计的2.5轴*版本，主要用于生成突破铣削约束的设计。这使得Fusion 360用户能够将3D打印与传统的CNC铣削实现更好的结合。

通过Autodesk Fusion 360提供的创成式设计功能，设计和可制造性都是内置的。增材制造和3轴以及5轴铣削加工之间具有各自的特点，这些特点使得这两者之间似乎隔了难以逾越的“鸿沟”，欧特克关于创成式设计的2.5轴版本使得任何拥有数控铣床的人都可以随意使用这种“折衷”的设计来进行加工。

除了可以直接访问Fusion 360基于云的创成式设计，高级仿真模拟和高级CAM功能外，欧特克Fusion 360集成工作区现在还提供真正的混合制造体验，在单一工作流程中结合了先进的增材制造和CAM功能。

I 并行工程支持

创成式设计技术使工程团队能够与制造团队合作，根据材料、制造方法和成本限制等参数开发出现实的结果。需要在制造过程的早期跨团队达成共识，从而增强和简化工作流程。

1988年美国国家防御分析研究所(IDA—Institute of Defense Analyze)完整地提出了并行工程(CE—Concurrent Engineering)的概念，即“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。

欧特克Fusion 360提供一站式的3D打印与铸造成本比较
© Autodesk

并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成化处理的系统方法和综合技术。它要求产品开发人员从设计开始就考虑产品寿命周期的全过程，不仅要考虑产品的各项性能，如质量、成本和用户要求，还应考虑与产品有关的各工艺过程的质量及服务的质量。它通过提高设计质量来缩短设计周期，通过优化生产过程来提高生产效率，通过降低产品整个寿命周期的消耗，如产品生产过程中原材料消耗、工时消耗等，以降低生产成本。

(责任编辑：admin)

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