생성적 설계: 통찰, 신화, 그 이상

생성적 설계는 전통적인 방법으로는 불가능한 방식으로 엔지니어들이 제품을 만들고 최적화할 수 있는 반복적인 과정입니다. 또한, 이는 자주 오해를 받으며, 생성적 AI와 함께 잘못 섞여 엔지니어의 역할을 대체할 것으로 간주됩니다. 이 글에서는 생성적 설계가 무엇인지, 여러분을 위해 무엇을 할 수 있는지를 명확히 정의하고, Tech Soft 3D가 생성적 설계 워크플로우를 어떻게 지원하는지 강조합니다.

생성적 설계란 무엇인가?

생성적 설계는 명확하게 정의된 기준이나 제약 조건의 시리즈를 개괄하고, 이 파라미터를 기반으로 출력을 생성하기 위해 소프트웨어 도구를 사용하는 것을 포함합니다. 이 유형의 설계 과정은 반복적이며, 최종 제품이 만족스러울 때까지 출력과 기준 모두가 세부적으로 조정됩니다.

생성적 설계는 엔지니어링, 항공 우주, 건축부터 소비자 제품 설계 및 도시 계획까지 다양한 산업에서 사용됩니다. 결정적으로, 생성적 설계라는 용어는 한 가지 기술이나 단일 프로세스를 지칭하지 않고, 그 반복적인 특성, 제약 조건, 그리고 전통적인 설계 방법에서의 벗어남으로 정의되는 광범위한 설계 과정을 지칭합니다. refer to one set of technologies or single process, but a broad design process defined by its iterative nature, constraints, and deviation from more traditional design methods.

생성적 설계 대 인공지능

AI에는 많은 다른 종류가 있습니다. 이 주제를 둘러싼 대화의 폭발적인 증가는 생성적 AI의 발전 덕분입니다. 이름에서 알 수 있듯이, 이 유형의 인공지능은 프롬프트에 기반한 이미지, 텍스트, 비디오, 코드 등을 대량 언어 모델을 바탕으로 생성할 수 있습니다. 이 "창의적인" 측면과 "생성적"이라는 단어를 공유하는 것은 생성적 AI와 생성적 설계 사이의 많은 혼란을 초래했습니다.

명확하게 하기 위해: 생성적 설계는 AI 기반 기술이 아닙니다. 생성적 설계 워크플로우에서 AI 도구를 사용할 수 있는 부분은 있지만, 그 과정 자체는 본질적으로 AI 기반이 아니며, 생성적 설계의 엔지니어링 응용에서 AI가 널리 사용되지 않습니다.

개발자, 의사 결정자 및 최종 사용자에게 더 유용한 비교는 생성적 설계가 전통적인 엔지니어링과 어떻게 다른지를 논의하는 것입니다.

생성적 설계 대 전통적 설계

생성적 설계에서는 엔지니어들이 설계의 생성 전에 제약 조건을 개괄하기 위해 전통적인 방법보다 훨씬 더 많은 시간과 에너지를 소비합니다. 설계는 이 기준들에 의해 알려진 알고리즘을 사용하여 만들어지며, 시뮬레이션 도구를 통해 테스트되고 최적화됩니다. 이 과정의 여러 단계가 반복되며 엔지니어들이 결과에 만족할 때까지 계속 진행됩니다. 생성적 설계 과정의 세 가지 주요 단계는 다음과 같습니다:

1. 제약 조건 정의

2. 형태 탐색

3. 시뮬레이션 및 최적화

제약 조건 정의

에서, 엔지니어들은 시작하여 기능적 요구 사항 및 제약 조건을 생성하거나 조정합니다; 이 과정에는 엄청난 노력이 필요합니다. 또한, 설계 목적의 명확한 정의, 알고리즘을 알리기 위해 사용될 데이터 및 사용할 적합한 알고리즘의 설정에 의존합니다. 으로 정의하는 단계에서, 엔지니어들은 기능적 요구 사항 및 제약 조건을 생성하거나 조정하며 엄청난 노력을 쏟습니다. 이 단계는 또한 설계 목표의 명확한 정의, 알고리즘에 사용될 데이터 및 사용하기에 가장 적합한 알고리즘의 설정에 의존합니다. 제약 조건에는 열역학, 구조적 요구 사항과 같은 물리적 및 기능적 필요, 그리고 자원, 비용, 자원의 가용성 등이 포함될 수 있습니다. 또한, CNC 기계의 한계나 사출 성형에서 냉각 과정이 뒤틀림을 어떻게 생성하는지와 같은 제조 제약도 고려됩니다.

이러한 요구 사항은 전통적인 시뮬레이션 측정이 아니라 3D 모델 생성 이전에 생성적 설계 알고리즘에 정보를 제공합니다.

명확하게 정의된 규칙이 설계 과정을 알리는 과정은 생성적 설계의 초석입니다

형태 탐색

과정의 다음 단계는 객체의 설계가 생성되고 앞 단계에서 구축된 제약 조건으로 정보가 제공된 알고리즘을 사용하는 곳입니다. 이 단계에서 생성적 설계 알고리즘에 사용되는 두 가지 일반적인 기술은

A 파라메트릭 모델러 는 다른 접근 방식을 취할 것입니다. 이 과정은 초기에 파라메트릭 디자인에서 시작합니다. 설계에는 5cm 반지름의 구멍이 포함될 수 있습니다. 형태를 탐색하는 것은 알고리즘이 그 구멍의 다른 크기를 탐색하는 것을 포함합니다.

시뮬레이션 및 최적화

엔지니어들은 이전 단계의 알고리즘 결과물을 평가하기 위해 다양한 시뮬레이션 도구를 사용합니다. 이는 엔지니어가 무엇을 만드는지에 따라 크게 달라질 것입니다.

엔지니어는 최적화 도구와 그들이 정리한 파라미터를 사용하여 다양한 형태를 반복합니다. 엔지니어는 부품을 이상에 최대한 가깝게 맞추고 필요에 따라 이전 단계들을 반복하여 세분화합니다. 원하는 결과에 가깝게 조정하기 위해 엔지니어는 기본 알고리즘과 제약 조건을 변경할 수 있습니다.

시뮬레이션은 생성적 설계 과정 전체에서 역할을 수행합니다. 주요 제약 조건이 명시되고 반복적으로 조정되는 가운데, 알고리즘은 여러 설계를 시뮬레이션하고 수락 기준에 맞을 수 있는 일부를 제시합니다. 알고리즘 자체도 조정됩니다. 기존 워크플로우처럼 결과는 반복하여 개선하며 최종 결과를 만듭니다.

종종 최종 제품은 전통적인 CAD 소프트웨어, 매쉬 부드럽게 하는 도구 또는 다른 프로세스를 통해 생성된 설계를 더 매뉴팩처링 가능한 형태로 만드는 추가 작업이 필요합니다.

왜 생성적 설계를 사용하는가?

생성적 설계 과정은 전통적 설계 방법과 상당히 다른 방식으로 엔지니어들에게 다양한 이점을 제공합니다. 전통적 설계는 다양한 설계를 생성하고 테스트하는 것을 요구합니다. 인간의 입력은 과정 전반에 필수적입니다. 최적의 솔루션에 도달하는 것은 시뮬레이션, 테스트, 경험에 의해 다듬어진 모델을 기반으로 합니다. 각 반복은 시간과 비용이 들어가며, 팀은 가용한 시간/예산 내에서 겨우 몇 번의 반복만 관리할 수 있습니다.

생성적 설계는 팀이 잠재적으로 수천 번의 반복을 허용하며 각 조건과 제약 조건 하에 테스트합니다. 위의 예에서 볼 수 있듯이, 결과는 인간 디자이너가 만드는 것과 유사하지 않을 수 있습니다. 이는 엔지니어들이 인간으로서는 불가능한 더 많은 아이디어를 테스트할 수 있게 하여 전통적인 워크플로우에서 놓칠 수 있는 더 최적의 설계를 도달하게 합니다. 이러한 효율성의 결과로, 생성적 설계는 잘 사용될 때 조직에 상당한 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.

생성적 설계는 "엔지니어를 대체하는가"?

아니요. 엔지니어는 전통적이든 생성적이든 모든 설계 과정의 필수적인 존재입니다.

시뮬레이션 모델에 대한 요구 사항, 제약 조건, 맥락적 규칙을 생성하는 것은 새로운 설계 과정에서 가장 복잡한 부분 중 하나입니다. 엔지니어들은 문제를 핵심 요소와 제약 조건으로 신중하게 추출해야 하며, 이는 매우 어려운 작업입니다.

엔지니어는 시뮬레이션 모델을 수정하거나 지도하고 출력을 평가하는 데 중요합니다. 모델은 설계를 생성하고 프로세스를 통해 평가한 후, 엔지니어는 결과를 검토하고 무엇이 변경되어야 하는지를 결정해야 합니다.

그 유용성에도 불구하고, 생성적 설계 과정은 더 복잡한 부품을 생성하는 데 매우 제한적입니다. 우리의 시뮬레이션 및 제약 조건 구축 기술은 강력하지만, 이러한 도구는 완벽한 나타냄을 제공하지 않습니다.

더 큰 및 복잡한 부품 및 조립체에 대해서는 다중물리 시뮬레이션과 시험이 전적으로 정확한 결과를 제공하지 않습니다. 따라서 엔지니어는 경험과 다른 도구를 사용하여 그들의 판단을 생성적 설계를 신중하게 사용해야 하고 개별 부품이나 작은 조립체에 대해 시행해야 합니다. 부품이 더 세부적이고, 적용될 로드가 복잡할수록 엔지니어의 역할은 더 도전적입니다.

Tech Soft 3D는 생성적 설계를 어떻게 지원하는가?

생성적 설계는 다양한 산업에서 엔지니어들이 일하는 방식을 변화시키고 있습니다. 이는 개발자에게 새로운 도전과 기회를 제공합니다. 우리의 SDK는 고통점을 해결하고 혁신을 촉진하며 생성적 설계 및 다른 창의적 과정에서 최대한의 성과를 얻을 수 있는 독특한 방법을 제공합니다. 여러분이 무엇을 만들고 있든, Tech Soft 3D 툴킷이 경쟁력을 제공하면서 개발 과정에서 시간과 비용을 절약할 수 있도록 도와줄 수 있습니다.

우리는 HOOPS Exchange를 사용하여 30개 이상의 다양한 CAD 파일 형식에 직접 액세스할 수 있게 하여 CAD 데이터 가져오기 요구 사항을 지원할 수 있으며, HOOPS Access 가 시뮬레이션 결과 및 전처리된 메쉬를 포함한 많은 CAE 파일 형식에 대한 API 액세스를 제공합니다. 이러한 툴킷은 애플리케이션 내에서 풍부한 3D에 액세스할 수 있게 하며 AI 모델을 훈련하기 위한 학습 세트를 쉽게 만들거나 생성적 알고리즘의 시작점으로 사용되도록 지원합니다.

생성적 알고리즘에는 시뮬레이션 모델을 정의하고 해결하는 도구가 필요합니다. HOOPS Solve 은 다양한 선형 대수 및 행렬 도구와 상호작용하는 선형 및 고윳값 솔버를 제공하여 알고리즘 개발 및 구현을 신속하게 하는 개발자 도구 세트입니다. Tech Soft 3D는 강력한 시각화 툴킷을 통해 컴퓨터 지원 설계 및 제조의 발전을 지원합니다.

생성적 설계 알고리즘은 실제 사람이 검토해야 하는 다양한 설계를 출력할 수 있습니다. 이 정보를 시각화하고 탐색할 수 있는 신뢰할 수 있고 강력한 그래픽 프레임워크가 필수적입니다. 우리의 툴킷은 개발자가 애플리케이션 내에서 지능적이고 상호작용하는 3D 인터페이스를 만들 수 있게 합니다. 오늘날의 CAD 및 CAM 시스템의 절반 이상이 Siemens Parasolid을 기반으로 하고 있으며, 이는 세계에서 가장 선도적인 솔리드 모델링 커널입니다. Tech Soft 3D는 Parasolid의 유일한 리셀러이며, 기존 툴킷과의 직접적인 통합이 가능하여 빠른 애플리케이션 개발을 지원합니다. 솔리드 모델링은 BREP 및 파라메트릭 모델 생성 및 개선에 중요합니다.

HOOPS Visualize 는 데스크톱 및 모바일 애플리케이션을 구축하는 사람들을 지원합니다. 또한 개발자가 3D 웹 애플리케이션을 구축할 수 있는 웹 버전도 제공합니다. CAE 데이터를 다루는 사람들을 위해서는, HOOPS Envision 이 CAE 데이터 가져오기, 분석, 시각화, 보고 및 자동화의 완전한 패키지를 제공합니다.

또한, 데이터 모델이 폴리곤을 기반으로 하거나 적층 제조(3D 프린팅) 소프트웨어를 구축하고 있는 경우, 우리는 Machineworks Polygonica, 마케팅 선도적인 폴리곤 및 메쉬 모델링 툴킷의 독점 리셀러입니다. Parasolid와 마찬가지로, 우리는 기존 SDK와의 직접 통합도 가지고 있습니다.

언급했듯이, 생성적 설계는 현재 초창기 단계에 있습니다. 시뮬레이션 및 분석에서 강력한 하드웨어와 인공지능으로의 기술 개선과 함께, 생성적 설계는 설계 프로세스를 혁신할 수 있는 능력이 점점 커지고 있습니다.

Tech Soft 3D는 이러한 변화를 지원하게 되어 기쁘며, 이러한 혁신적인 기술에 대한 역량을 계속 개발할 것입니다.

연락하세요 우리의 제품이 귀하의 애플리케이션 개발을 어떻게 지원할 수 있는지, 귀하의 워크플로우가 무엇이든 상관없이 더 많은 정보를 원하시면 문의해 주세요.