Zaprojektowane przez algorytm

Technologia, która samodzielnie projektuje trójwymiarowe obiekty podobnie jak natura, jednocześnie spełniając kryteria określone z góry przez człowieka, nie jest już fantazją. To dizajn generatywny. Oto kilka przykładów produktów, prototypów i koncepcji zaprojektowanych przez algorytmy – od mebli po implanty medyczne.

Niniejszy artykuł na temat dizajnu generatywnego powstał na podstawie informacji zebranych na wykładach i wystawach, które odbyły się w ramach festiwalu San Francisco Design Week 2017, konferencjach IDTechEx 2017 w Berlinie i Web Summit 2016 w Lizbonie oraz wystawie pt. „California: Designing Freedom” pokazywanej obecnie w Muzeum Dizajnu w Londynie.

 

Proces projektowy znany większości projektantom wzornictwa wiąże się ze żmudną, wieloetapową pracą i wprowadzaniem licznych poprawek poprzedzających powstanie ostatecznej wersji projektu. Oprogramowanie do projektowania generatywnego – nowe narzędzie projektowe – znacznie przyspiesza ten proces i, co najważniejsze, tworzy projekty, które nie mogłyby powstać w ludzkiej wyobraźni.

Tytuł nowego rozdziału w rozwoju oprogramowania CAD-owskiego brzmi: projektowanie generatywne.

Korzystając z oprogramowania generatywnego, projektant wprowadza do komputera dane na temat specyfikacji i ograniczeń związanych z danym projektem. W przypadku krzesła mogą to być np.: cztery nogi, siedzisko na określonej wysokości, maksymalna waga krzesła i jego udźwig, wybrany materiał. Zaprojektowaniem obiektu spełniającego te kryteria zajmuje się już samo oprogramowanie, a nie człowiek.

Algorytmy ewolucyjne wytwarzają tysiące (a nawet miliony) wersji projektu. Wszystkie przypominają trójwymiarową siatkę o złożonej formie. Każda jest zoptymalizowana pod kątem ilości materiału potrzebnego do wykonania danego przedmiotu.

Dizajn generatywny to nie tylko nietypowa forma. To również forma najbardziej zoptymalizowana.

W przeciwieństwie do człowieka algorytmy nie kierują się archetypami danego przedmiotu. W rezultacie otrzymujemy propozycje, które nie przypominają tego, co już znamy.

Mówiąc w dużym uproszczeniu, przy tradycyjnym podejściu do projektowania projektant zaczyna pracę od przygotowania szkiców, a następnie coraz dokładniej pracuje nad formą i doborem materiałów. Końcowy projekt, taki jak na przykład krzesło nr 1 (po lewej na powyższym zdjęciu), przekłada się na funkcjonalny produkt, ale podobny do tych, które już widzieliśmy.

Druk 3D i powszechnie stosowane dzisiaj oprogramowanie CAD-owskie otworzyły nowe możliwości w projektowaniu, dzięki czemu mogą powstawać takie przedmioty jak krzesło nr 2 o ażurowej konstrukcji nóg. Nadal jednak w projektach wyraźnie widać przyzwyczajenia człowieka do formy przedmiotu o określonej funkcji.

Dizajn generatywny zrywa z tym ograniczeniem. Oprogramowanie generuje wiele propozycji nietypowych form, jednocześnie spełniając ustalone z góry parametry techniczne.

Proces projektowy przebiegający z wykorzystaniem programu do projektowania generatywnego składa się – w skrócie – z następujących etapów.

Na początku pracy projektant określa na przykład to, że krzesło, które ma być wykonane ze wskazanego materiału, ma ważyć nie więcej niż 3 kg i wytrzymywać obciążenie wynoszące 90 kg. Następnie program wytwarza wiele możliwych rozwiązań i analizuje je pod kątem wytrzymałości na obciążenia.

Spośród zaproponowanych opcji człowiek wybiera te, które w najwyższym stopniu spełniają jego oczekiwania. Następnie może wykonać prototyp przy użyciu dostępnych technologii, np. druku 3D, i przeprowadzić w rzeczywistości testy wytrzymałościowe.

Programy do projektowania generatywnego naśladują to, jak natura wytwarza, akceptuje i odrzuca złożone formy.

Cyfrowe narzędzia do projektowania generatywnego można stosować do projektowania rozmaitych przedmiotów – od mebli po implanty. Oto kilka przykładów.

 

Generatywne art nouveau

Jak widać na powyższym zdjęciu, algorytmy mają wyjątkowy talent do projektowania krzeseł – prawdopodobnie sam Antonio Gaudi nie powstydziłby się projektu takiego „secesyjnego” krzesła.

 

Rama roweru

Generatywne projekty krzesła i ramy roweru były częścią prezentacji pt. „The Future of Making Things is Now”, która w czerwcu br. odbyła się w firmie Autodesk w San Francisco.

 

Podeszwa butów sportowych

Under Armour – duża amerykańska firma oferująca obuwie i odzież sportową – jest wczesnym adaptatorem technologii projektowania generatywnego. Już w 2016 r. firma wprowadziła na rynek buty treningowe Architech z podeszwą środkową wydrukowaną na drukarce 3D.

Spośród dostępnych technologii druku 3D do wykonania środkowej podeszwy Under Armour wybrało technologię selektywnego spiekania laserowego (SLS).

Buty Architech nadają się do wykonywania zarówno ćwiczeń, w których stopa potrzebuje bocznego podparcia, jak i do tych, w których kluczowe znaczenie mają elastyczność podeszwy, dobra amortyzacja i lekkość obuwia. Model Architech poprawia wydajność sportowca bez konieczności zmiany butów podczas wykonywania różnych ćwiczeń.

Nabrałeś ochoty na zakup tych butów? Niestety, są już wyprzedane. Podobnie jak nowszy model Architech Futurist.

 

Trucki deskorolki

Generatywna forma trucków deskorolki to efekt pracy Kalifornijczyków Daniele Grandiego i Johna Schmiera wykorzystujących oprogramowanie firmy Autodesk.

Prototypy trucków są częścią wystawy „California: Designing Freedom”, którą można oglądać w Muzeum Dizajnu w Londynie do 17 października br. Jeśli będziesz do tego czasu w stolicy Wielkiej Brytanii (np. z okazji London Design Festival w drugiej połowie września), zachęcam Cię do obejrzenia tej wystawy.

 

Węzeł konstrukcyjny

Po lewej: węzeł konstrukcyjny układu prętowego zespawany ręcznie. Po prawej: zoptymalizowana, znacznie lżejsza wersja węzła.

Element konstrukcyjny zaprojektowany przez algorytmy wykonano ze sproszkowanego metalu spieczonego laserem.

 

Wymiennik ciepła

Przekrój wymiennika o zoptymalizowanej przez algorytmy powierzchni wymiany ciepła.

 

Dizajn a bioinżynieria

Oprogramowanie Autodesk Within Medical umożliwiło zaprojektowanie porowatej warstwy implantu dolnej części kręgosłupa. Porowata struktura wzmacnia osteointegrację, czyli połączenie naturalnej kości z implantem.

Porowatą strukturę implantu kręgosłupa argentyńskiej firmy Novax DMA wydrukowano na zaawansowanej drukarce 3D.

 

Implant kości udowej

Na wykładzie pt. „How Functional Generative Design Reshapes Everything” zorganizowanym w ramach konferencji IDTechEx, która w maju br. odbyła się w Berlinie, Jesse Coors-Blankenship, założyciel i prezes firmy Frustum, opowiedział o możliwościach programu do projektowania generatywnego Generate działającego w chmurze.

Jednym z przykładów projektów zoptymalizowanych przy użyciu oprogramowania Generate jest implant kości udowej. Nagranie całego wystąpienia Coorsa-Blankenshipa z Berlina możesz obejrzeć poniżej.

https://youtu.be/NzSwBc_R1GY

Oprócz wymienionych przykładów technologię projektowania generatywnego można również wykorzystać do zaprojektowania podwozia samochodu, konstrukcji mostu czy nawet wnętrz biur i mieszkań. Na konferencji Web Summit 2016 w Lizbonie opowiedział o tym Carl Bass (członek zarządu w firmie Autodesk; do lutego 2017 r. był też jej prezesem) na wykładzie pt. „Design and the Future of Work”. Poniżej udostępniam nagranie tego wystąpienia.

https://youtu.be/eWT0eh8yZOk

 

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o dizajnie generatywnym i zadać pytania ekspertom w tej dziedzinie, zapraszam Cię na wywiad, który przeprowadzę z przedstawicielami firm Autodesk i In Silico na scenie Łódź Design Festival. Dizajn generatywny będzie tematem jednej z czterech rozmów, które odbędą się w ramach spotkania pt. „OD.NOWA: rozmowy o trendach”. Czas i miejsce: sobota, 7 października, godz. 12.30, sala wykładowa w Centrum Festiwalowym przy ul. Tymienieckiego 3 w Łodzi. Do zobaczenia!

Zdjęcie główne: materiały prasowe Under Armour. Pozostałe zdjęcia i nagrania wystąpień: TrendNomad.com.

Doceniasz pracę, którą włożyłem w przygotowanie artykułu o dizajnie generatywnym na podstawie informacji zebranych w San Francisco, Londynie, Berlinie i Lizbonie? Może chcesz postawić mi za ten materiał symboliczną kawę? Gdziekolwiek jesteś, możesz mi przekazać dowolną kwotę ze swojego konta PayPal lub karty kredytowej.

Wszystkie zebrane darowizny przeznaczam na finansowanie wyjazdów na targi, festiwale i konferencje o dizajnie i nowych technologiach – to na nich odkrywam tematy opisywane na blogu. Aby dokonać bezpiecznej transakcji, wystarczy kliknąć znajdujący się niżej przycisk. Dziękuję za wsparcie, odwdzięczę się kolejnymi materiałami na tematy, których nie znajdziesz w innych mediach.

Polecane artykuły