Definition Was ist eigentlich Generatives Design?

| Aktualisiert am 21.02.2022Von Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Beim Generativen Design arbeiten Computer und Konstrukteur Hand in Hand und entwickeln Designideen, die unser menschliches Vorstellungsvermögen übersteigen und vor dem Aufkommen der additiven Fertigung undenkbar waren - wie das funktioniert.

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Beim Generativen Design oder der Generativen Gestaltung ahmt der Computer den Ansatz der Natur nach. Das Bild zeigt eine generativ gestaltete Felge des Elektro-Bullys von VW. Im Einsatz war Software von Autodesk.
Beim Generativen Design oder der Generativen Gestaltung ahmt der Computer den Ansatz der Natur nach. Das Bild zeigt eine generativ gestaltete Felge des Elektro-Bullys von VW. Im Einsatz war Software von Autodesk.
(Bild: VW)

Generatives Design, häufig auch als generative Gestaltung bezeichnet, ist ein Gestaltungsprozess ind er Produktentwicklung, bei dem unterschiedliche Entwurfs- oder Konstruktionsvarianten, die sich am Designansatz der Natur orientieren, automatisch erkundet werden. Dabei formulieren Konstrukteure und Entwickler zunächst das gestalterische Ziel. Der Computer schlägt dan Varianten vor, aus denen der Konstrukteur schließlich seinen Favorit auswählt und diesen weiterentwickeln kann. Die Software sucht also in einem gegebenen Bauraum die beste Lösung für eine Konstruktionsaufgabe.

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Wie funktioniert generative Gestaltung?

  • Beim generativen Design formulieren Konstrukteure und Entwickler zunächst das Ziel und geben dieses zusammen den relevanten Parametern wie Leistung, räumliche Gegebenheiten, Werkstoff, Größe, Gewicht, Belastbarkeit, Fertigungsverfahren oder Kostenziel in die Software ein.
  • Diese erzeugt dann automatisch aus den Vorgaben des Konstrukteurs eine Vielfalt von Konstruktionsvarianten. Dazu kombiniert sie basierend auf Algorithmen des maschinellen Lernens die Eingabeparameter zu möglichen Lösungen. Sie generiert so in kürzester Zeit eine Reihe von Entwurfsalternativen.
  • Schließlich testet die Software jede einzelne dieser Iterationen und ermittelt, was funktioniert und was nicht.

Beim Generativen Design bleibt der Computer also nicht mehr im Hintergrund, sondern ist die aktive Kraft, welche Tausende von Vorschlägen und Alternativen hervorbringt. Früher bestand die herkömmliche Arbeitsweise des Konstrukteurs darin, selbst aktiv und kreativ über ein neues Produkt nachzudenken und den Computer als Hilfsmittel zu nutzen.

Auf einen Blick

Was ist der Unterschied zwischen Generative Design und Generative Engineering?

  • Generative Design: Beim Generativen Design arbeiten Computer und Konstrukteur Hand in Hand und entwickeln Designideen, die das menschliche Vorstellungsvermögen übersteigen. Dabei formulieren Konstrukteure zunächst das gestalterische Ziel in der Software. Diese rechnet dann basierend auf Algorithmen des maschinellen Lernens alle mögliche Lösungen durch und generiert Entwurfsalternativen.
  • Generative Engineering: Beim generativen Engineering werden alle Einflussgrößen, die entlang der kompletten Produktentwicklungskette berücksichtigt werden müssen, miteinander gekoppelt – über die Geometrie hinaus. Das Prinzip basiert auf generativ arbeitenden Algorithmen. Das generative Design ist also nur ein Teilaspekt des generativen Engineerings.

Vorteile des generativen Designs

  • Mehr Varianten ausprobieren: Der Computer generiert in kurzer Zeit sehr viele Designvorschläge.
  • Unmögliche Ideen möglich machen: Mit generativem Design entstehen hochkomplexe Formen und interne Gitterstrukturen, die erst durch den Einsatz der additiven Fertigung realisierbar sind.
  • Optimale Materialien und Fertigungsverfahren ermitteln: Der Anwender legt Ziele und Parameter fest, und die Software generiert anhand der festgelegten Bedingungen viele funktionierende Konstruktionsmöglichkeiten.
  • Gewichtsreduzierung: Der Designansatz minimiert Masse und Materialeinsatz.
  • Leistungsverbesserung: Weil Schwachstellen erkannt werden, kann das Generative Design Lebensdauer von Bauteilen deutlich verbessern.
  • Bauteilkonsolidierung: Häufig werden mehrere Teile zu einem einzigen konsolidiert, um die Vorteile der additiven Fertigung voll auszuschöpfen.

Weitere Informationen und Beispiele zu den Möglichkeiten der Entwurfsmethode

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